高中物理教學論文 判斷系統(tǒng)機械能守恒的方法論文 新人教版必修2（通用）

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1、判斷系統(tǒng)機械能守恒的方法 從系統(tǒng)的受力情況、系統(tǒng)受力的做功情況，對系統(tǒng)機械能守恒條件進行了總結(jié)，介紹了判斷系統(tǒng)機械能守恒的方法，應(yīng)用判斷守恒方法解析具體的例題；對系統(tǒng)所受內(nèi)力的做功情況進行了分析。 關(guān)鍵詞：系統(tǒng)、內(nèi)力、機械能守恒在中學物理教材中機械能守恒定律的內(nèi)容是“在只有重力、彈力做功的情形下，物體的動能和勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變?！贝吮硎霾粔蛉?，容易誤導學生認為如果有除了重力、彈力的其他力做功的話，則機械能不守恒。在教學過程中應(yīng)加以擴展，通過設(shè)計的專題使學生對機械能守恒定律有更深入的認識。物理學中把勢能和動能統(tǒng)稱機械能，勢能存在于具有相互作用的物體之間，也就是說勢能應(yīng)該是

2、相互作用的兩個物體共同所有，比如重力勢能是物體和地球共有，彈性勢能是彈簧和使之發(fā)生形變的物體共有。在討論勢能時必須是多個物體組成的系統(tǒng)，所以在討論機械能時也應(yīng)該選一個系統(tǒng)作為研究對象。如在討論重力勢能時就要選物體和地球為系統(tǒng)，在討論彈性勢能時就要選發(fā)生彈性形變的物體和使之發(fā)生形變的物體為系統(tǒng)。對一個系統(tǒng)的受力情況，可以根據(jù)施力物體和受力物體是否在所選的系統(tǒng)內(nèi)，把系統(tǒng)受的力分為外力和內(nèi)力。施力物體在所選系統(tǒng)外，而受力物體在系統(tǒng)內(nèi)，相對系統(tǒng)來說此力就可叫外力，如果施力物體和受力物體都在所選系統(tǒng)內(nèi)，則此力叫內(nèi)力。在討論重力勢能和彈性勢能的時候，重力和彈力就是系統(tǒng)所受的內(nèi)力。在判斷系統(tǒng)機械能是否守恒時

3、可以通過系統(tǒng)內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化來判斷，也可以分析內(nèi)力、外力的做功情況來判斷系統(tǒng)的機械能是否守恒?，F(xiàn)把分析內(nèi)力、外力的做功情況來判斷系統(tǒng)的機械能是否守恒的方法介紹如下：一、系統(tǒng)機械能守恒條件系統(tǒng)不受外力作用系統(tǒng)受外力作用，但這些力不做功或做功為零外力系統(tǒng)只受重力或彈力作用，不受其他力作用系統(tǒng)受其它力作用，但這些力做功為零內(nèi)力如果系統(tǒng)所受的外力滿足其中一條，則系統(tǒng)機械能有可能守恒，判斷機械能是否守恒不光分析系統(tǒng)所受外力情況，還要看所受內(nèi)力情況。如果系統(tǒng)所受外力滿足以上條件之一，而系統(tǒng)所受內(nèi)力又滿足以下其中一條，則系統(tǒng)機械能就守恒。 用系統(tǒng)所受內(nèi)力、外力的做功情況來判斷系統(tǒng)的機械能守恒時，外力和內(nèi)力要同時

4、滿足以上條件，機械能才守恒。二、 應(yīng)用舉例例1:如圖1所示，在光滑水平地面上勻速運動的物體其機械能是否守恒？ 解析：在此題中說物體的機械能是一種習慣說法，其實應(yīng)該是物體和地球組成的系統(tǒng)的機械能。選物體和地球為研究系統(tǒng)，對其進行受力分析:外力：不受外力作用；圖 1內(nèi)力：重力，支持力；支持力不做功，由機械能守恒條件可判斷系統(tǒng)機械能守恒。F圖 2例2: 如圖2所示，在粗糙水平地面上，一物體在水平力F作用下做勻速直線運動的物體其機械能是否守恒？ 解析：選物體和地球為研究系統(tǒng)，對其進行受力分析，外力：受摩擦力、拉力F作用；內(nèi)力：重力、支持力；由機械能守恒條件可判斷系統(tǒng)機械能不守恒。例3 ：如圖3所示，物

5、體在斜面上受到平行斜面向下的拉力作用，沿斜面向下運動。已知拉力的大小恰好于物體所受的摩擦力，則物體在運動過程中機械能是否守恒？G圖 3解析：如果選斜面、物體、地面三者來組成研究系統(tǒng)則：內(nèi)力：摩擦力、支持力N、重力G；外力：沿斜面向下的拉力F；由機械能守恒條件可判斷系統(tǒng)機械能不守恒。如果選物體、地面來組成系統(tǒng)則：內(nèi)力：重力G、支持力N；外力：拉力F、摩擦力（它倆做功大之和為零）；VV由機械能守恒條件可判斷系統(tǒng)機械能守恒。可見系統(tǒng)機械能守恒與否與所選那些物體為研究系統(tǒng)有關(guān)。三、對內(nèi)力做功的理解內(nèi)力都存在所選取系統(tǒng)之內(nèi),由力的相互性可知,必是成對出現(xiàn)的.如圖4所示，光滑滑輪兩端用輕繩掛著兩個質(zhì)量不相

6、等的物體,在兩物體運動過程中,機械能守恒,但內(nèi)力作功了,內(nèi)圖 4力對做負功,而對繩子的拉力對繩子做正功,同理與也是一個做正功一個做負功,且絕對值相同,所以內(nèi)力做功為零. 所以運動過程中機械能守恒。那么內(nèi)力做功一定為零嗎？ VAB 如圖5所示，A木塊以初速度V滑上靜止在光滑水平面上的B木塊，最后A、B以共同速度運動，此過程中選A、B、地面為系統(tǒng)，則AB間的摩擦力是內(nèi)力，由于A相對于地面滑動的距離大于B相對于地面滑動的距離，所以AB間相互摩擦力做功不為零，系統(tǒng)機械能不守恒。可見，一般情況下內(nèi)力是摩擦力時內(nèi)力做功不為零。遇到此類型題用系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化來判斷是否守恒更容易，本題中系統(tǒng)機圖 5械能有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以機械能不守恒。機械能是否守恒的判斷是教學難點，也是重點，運用其守恒為解決力學問題開辟了新的途徑。避開了運用牛頓運動定律的復雜性，通過練習一定量的習題，使學生對系統(tǒng)機械能守恒有更深入的認識，能準確判斷系統(tǒng)機械能是否守恒，從而正確解題。應(yīng)用以上方法判斷系統(tǒng)機械能是否守恒時，思路清晰，容易判斷。參考文獻：1 劉彥爭等主編：優(yōu)秀教案，海南：南方出版社，2002年2 衛(wèi)鑫主編:五年高考三年模擬，北京：文化藝術(shù)出版社，20203 漆安慎、杜嬋英主編：力學，北京：高等教育出版社，1997