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机械能守恒定律范文1
1、验证机械能守恒定律一般采用打点计时器算加速度的方法。
2、在只有重力或弹力做功的物体系统内(或者不受其他外力的作用下），物体系统的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，但机械能的总能量保持不变。这个规律叫做机械能守恒定律。
3、机械能守恒条件是：只有系统内的弹力或重力所做的功。【即忽略摩擦力造成的能量损失,所以机械能守恒也是一种理想化的物理模型】,而且是系统内机械能守恒。一般做题的时候好多是机械能不守恒的，但是可以用能量守恒，比如说把丢失的能量给补回来。
（来源：文章屋网 ）
机械能守恒定律范文2
物理课程是工科各专业的一门专业基础课。通过本课程的学习，学生在掌握基本物理规律的基础上，熟悉物理知识在实际生产生活中的应用，了解物理知识在后续专业课程的作用。在苏州大学出版社出版的五年制高等职业《物理》（第一册）中，第5章第五节“机械能守恒定律”的探究建立在前面所学知识的基础上，而机械能守恒定律又是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。教材通过多个具体实例，说明势能和动能，先猜测动能和势能的相互转化的关系，引出对机械能守恒定律及守恒条件的探究，由定性分析到定量计算，逐步深入，最后得出结论，并通过应用使学生领会定律在解决实际问题时的优越性。
2 学生分析
学生在初中已经了解动能和势能的概念，动能和势能可以相互转化。通过本章前面几节的学习，学生加深对动能和势能的概念理解，知道重力做功与重力势能的关系，并会运用动能定理解决简单的问题。但中职学生物理水平普遍不高，学习物理的能力不强，本设计力图通过生活实例和物理实验，展示相关情景，激发学生的求知欲，引出对机械能守恒定律的探究，体现从“生活走向物理”的理念，通过建立物理模型，由浅入深进行探究，让学生领会科学的研究方法，并通过规律应用巩固知识，体会物理规律对生活实践的作用。
3 教学目标
3.1 知识与技能
1）通过演示实验，让学生知道物体的动能和势能可以相互转化。2）通过对物体做自由落体的例子分析、推导，得出物体做自由落体的机械能守恒；并理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件。3）在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。
3.2 过程与方法
1）通过学习机械能守恒定律的推导过程，学会研究物理的科学方法。2）通过对机械能守恒定律的理解，学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒；学会运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。
3.3 情感、态度与价值观
1）通过实验及物理现象增加学生对物理知识规律的求知热情；2）通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。
4 教学重点
1）掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容；2）在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。
5 教学难点
1）从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；2）能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，能正确分析物体所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能。
6 教学方法
演绎推导法、分析归纳法、讨论法。
7 教具
滚摆（或溜溜球）、铁球、圆形轨道（过山车模型）、细线、钢球、投影片、弹簧振子。
8 教学过程
8.1 复习提问，导入新课
1）教师提问。本章我们已经学习了哪几种形式的能？动能定理的内容和表达式是什么？物体重力做的功与重力势能的变化之间有什么关系？
2）学生回答。本章我们已经学习了动能、重力势能、弹性势能。动能定理的内容：合力对物体所做的功，等于物体动能的改变量。表达式：W合=EK1-EK2。物体重力做的功与重力势能的变化之间的关系：物体重力做的功等于重力势能的减少量。
3）教师总结。动能定理中物体动能的改变量是物体的末动能减去初动能，定理的表达式：W合=EK1-EK2。物体重力做的功与重力势能的变化之间的关系中的重力势能的减少量是初位置的重力势能减去末位置的重力势能，关系表达式：WG=EP1-EP2。动能、重力势能、弹性势能统称为机械能，本节课我们就来研究有关机械能的问题。提出课题：机械能守恒定律。
8.2 进行新课
1）举例分析机械能之间的相互转化。
演示实验1：滚摆
演示实验2：过山车模型（铁球从圆形轨道某一高度滚下）
引导学生分析得出：通过重力做功，物体的动能和重力势能之间可以相互转化。
展示图片“撑杆跳高”“拉弓射箭”，引导学生分析得出：通过弹力做功，物体的动能和弹力势能之间可以相互转化。
总结结论：机械能之间可以相互转化。
2）探寻机械能之间相互转化所遵循的规律。
①定性分析。
演示实验3：钢球用细绳悬起，请一学生靠近，将钢球偏至他鼻子处释放，钢球摆回时，观察该生反应。（调节课堂气氛，激发学生学习的兴趣。）释放钢球后，钢球来回摆动，摆回到该生鼻子处返回，不会碰到鼻子。
演示实验4：将小钢球用细线悬挂一端固定在黑板上部，把小球拉到一定高度的A点，然后放开，让小球在同一平面内摆动。观察到小球可以摆到跟A点等高的C点，如图1甲。再用一钉子固定在小黑板上某点挡住细线，再观察，发现小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，仍等高，如图1乙。
问题1：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？能量转化情况？问题2：小球摆动过程中总能回到原来高度，好像“记得”自己原来的高度，说明在摆动过程中有一个物理量是保持不变的，是什么呢？
学生观察演示实验，思考问题，发表见解：“小球受重力和绳的拉力，绳的拉力不做功，只有重力做功。下降时，重力做正功，重力势能减少，动能增加；上升时，重力做负功，重力势能增加，动能减少。小球摆动过程中总能回到原来高度，说明重力势能与动能的总和保持不变，也就是机械能保持不变。”
②定量分析推导。提出研究方法：在探究物理规律时，应该是由简单到复杂，逐步深入，先对简单的物理现象进行探究，然后加以推广深化。在动能与势能转化的情景中，自由落体（只受重力）应该是比较简单的。
投影片如图2所示，质量为m的物体自由下落过程中，经过位置1时，高度h1，速度v1；下落至位置2时，高度h 2，速度v2。引导学生思考分析：若不计空气阻力，分析物体由h1下落到h2过程中机械能的变化。
分析：质量为m的物体自由下落过程中，只有重力做功，根据动能定理，有WG=mv22-mv12。下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面，有WG=mgh1-mgh2。由以上两式可以得到mv22-mv12=mgh1-mgh2①。移项得mgh1+mv12=mgh2+mv22②，即EP1+EK1=EP2+EK2，E1=E2。引导学生讨论式①的含义是什么？式②的含义又是什么？
在表达式①中，左边是物体动能的增加量，右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减小多少，同时物体的动能就增加多少。在表达式②中，左边是物体在初位置时的机械能，右边是物体在末位置时的机械能，该式表示：动能和势能之和不变即总的机械能守恒。
3）分析机械能守恒的条件。举例分析：物体沿光滑斜面下滑，上述结论是否成立；物体沿光滑曲面下滑，上述结论是否成立。由学生推导、分析：物体沿光滑斜面或光滑曲面下滑时，受重力和支持力作用，支持不做功，只有重力做功，由动能定理和重力做功，同样得出动能和势能之和即总的机械能保持不变。
演示实验5：弹簧振子（水平方向）来回振动。引导学生分析得出：在只有弹力做功的情形下，系统的动能和弹力势能可以相互转化，总的机械能也保持不变。
演示实验6：竖直弹簧振子的振动。引导学生分析得出：只有重力和弹力做功的情形下，系统的动能和重力势能、弹力势能相互转化，总的机械能也保持不变。
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4）归纳结论。在只有重力和弹力做功的情况下，物体（系统）的动能和势能可以相互转化，物体机械能总量保持不变。这个结论叫做机械能守恒定律。
8.3 巩固拓宽
【投影片】
1.分析下列情况下机械能是否守恒
A.跳伞运动员从空中匀速下降的过程
B.重物被起重机匀速吊起的过程
C.物体做平抛运动的过程
D.物体沿光滑圆弧面下滑
【分析】机械能守恒的条件：物体只受重力或弹力的作用，或者还受其他力作用，但其他力不做功，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，AB项均错。答案：CD。
2.某人站在h1=10 m高的阳台上，以v1=10 m/s的速度随意抛出一个小球，如果不计空气阻力，求小球落地时速度的大小。
【分析与解答】小球被随意抛出，可能上抛、斜抛或斜下抛，方向不定，用牛顿第二定律难以求解落地时的速度大小。本题用机械能守恒定律来解。
小球在空中飞行过程中，只有重力做功，机械能守恒。取地面为零势能面，小球被抛时，重力势能mgh1，动能mv12；小球落地时，重力势能mgh2=0，动能mv22。根据机械能守恒定律，mgh1+mv12=mgh2+mv22，得mgh1+mv12=mv22，所以v22=2gh1+v12=2×9.8×10+102，v2≈17.2 m/s。
引导学生分析总结此题的解题要点、步骤。机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度、时间及速度方向，用它处理问题要比牛顿定律方便。运用机械能守恒定律解题的基本步骤：1）审题，明确研究对象；2）对研究对象进行受力分析，并分析各力做功情况，判断是否符合机械能守恒条件；3）（符合）选取零势能面，找出物体初、末两状态的动能和势能；4）根据机械能守恒定律列等式，求解。
8.4 总结（略）
8.5 作业布置
1）课本P131知识研读；2）课本P132思考与练习“1.2”。
8.6 板书设计
5.5 机械能守恒定律
1、机械能
定义：动能、重力势能、弹性势能统称为机械能
总的机械能：E=EK+EP
2、机械能之间可以相互转化
3、机械能守恒定律
1）内容：在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。2）数学表达式：mgh1+mv12=mgh2+mv22或EP1+EK1=EP2+EK2。
4、机械能守恒条件
1）物体只受重力或弹力的作用；2）物体除受重力或弹力的作用外，还受其他力，其他力不做功或所做功的代数和为零。
5、运用机械能守恒定律解题的基本步骤
机械能守恒定律范文3
1. 条件性 充分理解“只有重力或弹力做功”的含义：（1） 对某一个物体系统（这是指一个物体和地球、弹簧组成的系统），只有重力或弹簧弹力做功，其它力不做功或做功的代数和为零. （2） 对多物体系统（包括地球、弹簧），系统内只有重力或弹力做功，其它内力和外力不做功或做功的代数和为零. 但有时多物体系统内力（非重力，弹力）确实做功（有正功，负功），其功的值不易判断，这时可用能量守恒加以判断，系统除了动能和势能外，看看是否有其它形式能产生，若有其它形式能产生则系统机械能就不守恒，反之则守恒. 所以，运用机械能守恒定律解答问题的关键是判断系统守恒的条件性.
■ 例1 如图1所示，长为L的轻质硬棒的底端和中点各固定一个质量为m的小球A、B，为使轻质硬棒能绕转轴O转到最高点，求：A小球在图示位置应具有的最小速度？
■ 解析 虽杆对两小球分别都做了功（功值难判断），但因系统除机械能外，没有其它形式的能产生，所以系统的机械能守恒. 因为小球转到最高点的最小速度为0，且最低点时，vB=vA/2，设最低点A球最小速度为v，有：
■mv2+■m■2=mgL+mg×2L
得：v=■=■
2. 系统性 势能是系统的概念，只有系统才具有势能，而且存在于保守力场中，如：重力势能（属于地球和物体系统所有）、弹簧的弹性势能（属于弹簧和与之连接的物体所组成的系统所有）、静电场中的电势能（属于电场和电荷系统所有）、分子势能（属于相互作用的分子系统），例1中系统的机械能即为两球的动能与重力势能的总和. 多物体系统的机械能守恒表达式，常常用ΔE=0，更简单明了.
■ 例2 如图2所示，质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体B相连，弹簧的劲度系数为k，A、B都处于静止状态. 一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体A，另一端连一轻挂钩. 开始时各段绳都为伸直状态，A上方的一段沿竖直方向. 现在挂钩上挂一质量为m3的物体C，由静止释放C，A上升，最后B刚要离开地面，但没有向上运动. 若将C换成另一个质量为（m1+m3）的物体D，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次B刚离地时D的速度的大小是多少？已知重力加速度为g.
■ 解析 开始时，B静止，设弹簧的压缩量为x1，则
kx1=m1g
挂C后，当B刚要离地时，设弹簧伸长量为x2，有
kx2=m2g
此时，A和C速度均为零. 从挂C到此时，根据机械能守恒定律，弹簧弹性势能的改变量为ΔEp
ΔEp-m3g（x1+x2）+m1g（x1+x2）=0
将C换成D后，有
ΔEp+■（m1+m3+m1）v2-（m1+m3）g（x1+x2）+m1g（x1+x2）=0
联立以上各式可以解得
v=■
3. 相对性 机械能包含动能和势能，Ek=■mv2中涉及到参考系的选择，这里只能选惯性参考系. Ep=mgh中涉及到零势能位置（参考平面）的选取，（弹性势能的零势能位置为弹簧的原长处），因此相对于不同的参考系和零势能面描述的结果不相同，涉及多个物体组成的系统或发生多个物理过程，要选取统一的惯性参考系和零势能面.
■ 例3 如图3所示，将质量均为m、厚度不计的两物块A、B用轻质弹簧相连接. 第一次只用手托着B物块于H高度，A在弹簧弹力的作用下处于静止，现将弹簧锁定，此时弹簧的弹性势能为Ep，现由静止释放A、B，B物块刚要着地前瞬间弹簧瞬间自动解除锁定（解除锁定无机械能损失），B物块着地后速度立即变为0，在随后的过程中B物块恰能离开地面但不继续上升. 第二次用手拿着A、B两物块，使得弹簧竖直并处于原长状态，此时物块B离地面的距离也为H，然后由静止同时释放A、B，B物块着地后速度同样立即变为0. 求：
（1） 第二次释放A、B后，A上升至弹簧恢复原长时的速度v1.
（2） 第二次释放A、B后，B刚要离地时A的速度v2.
■ 解析 （1） 第二次释放A、B后，A、B做自由落体运动，B着地后，A和弹簧相互作用至A上升到弹簧恢复原长过程中，弹簧对A做的总功为零.
对A从开始下落至弹簧恢复原长过程，对A由机械能定律有mgH=■mv21
解得v1=■方向向上.
（2） 设弹簧的劲度系数为k，第一次释放AB前，弹簧向上产生的弹力与A的重力平衡.
设弹簧的形变量（压缩）为Δx2，有Δx2=■
第一次释放AB后，B刚要离地时弹簧产生向上的弹力与B的重力平衡
设弹簧的形变量（伸长）为Δx2，有Δx2=■
第二次释放AB后，在B刚要离地时弹簧产生向上的弹力与B的重力平衡
设弹簧的形变量（伸长）为Δx3，有Δx3=■
由上得：Δx2=Δx2=Δx3
即这三个状态，弹簧的弹性势能都为Ep.
在第一次释放AB后至B着地前过程，对A、B和弹簧组成的系统由机械能守恒有
2mgH=■×2mv2
从B着地后到B刚要离地的过程，对A和弹簧组成的系统，由机械能守恒有
■mv2+Ep=mg（Δx1+Δx2）+Ep
机械能守恒定律范文4
能量守恒定律是十九世纪自然科学三大发现之一，对辨证唯物主义思想的建立起了重要作用，是学生树立辨证唯物主义观点的重要基础之一；能量转化和守恒思想贯穿整个高中教材，是认识自然、掌握自然规律的重要“工具”。机械能守恒是高中学生对能量转化及守恒的启蒙，是必须牢固掌握的一个重要规律。
二、教学目标
1.理解机械能和机械能总量的概念；
掌握机械能守恒定律的内涵和外延；现解机械能守恒定律条件的实质;
初步会用定律分析机械能是否守恒。
2.理解机械能守恒定律的得来过程：提出问题实例探究发现结论理论推证总结规律初步应用。
领悟发现物理规律的一种科学方法――演绎推理法。
3.认识世界的物质性，物质的变化性，运动的守恒性，初步树立、变中有恒、能量守恒、物质不变等辩证唯物主义观点；
认识寻找守恒量的意义。
三、重点难点
机械能守恒定律的推理分析过程、定律的内容和定律条件的实质性理解；物理学研究方法和抽象思维、形象思维、直觉思维能力的训练。
教学用具：多媒体课件、重球、细线、支架。
四、教学过程
1.引入新课
碰鼻实验：如图1所示，把悬挂重球拉至鼻尖由静止释放，实验者立于原位不动，小球来回摆动，学生观察者怕重球碰坏了鼻子，可事实重球碰不到鼻尖。
（让一位学生上台表演重球实验，以惊激趣，以趣生疑，以疑引思，迅速激起学生的兴趣，集中注意力。）
为什么？解释这种现象要用到新的力学规律――机械能守恒定律，今天学习机械能守恒定律，用多媒体展示出课题。
2.介绍概念
提问什么是机械能与机械能总量？
机械能E：机械能是个大概念，它有三种形式，动能、重力势能、弹性势能都称为机械能。
机械能总量：动能和重力势能、弹性势能之和，即E=EK+EP重+EP弹。
3.提出问题
现实物理世界存在着大量的动能与重力势能（或弹性势能）相互转化的实例。那么，物体的动能与势能发生相互转化时机械能总量是变还是不变呢？通过实例分析，寻找结论。
4.实例探究
例1.物体作竖直上抛运动，空气阻力不计，试分析抛出点、最高点和上升过程中任意一点，物体机械能的关系。
分析：取地面为重力势能零势能面，设抛出点的机械能为E1，最高点的机械能为E2，任意点对应的高度为h，物体的速度为v，机械能为E3，
则E1=mv02/2，E2=mgH，E3= mv2/2+ mgh。
因为 H= v02/2g，所以mgH=mg・v02/2g = mv02/2，可见 E2=E1 ；
根据竖直上抛运动学公式v2- v02= -2gh可得：E3= mv2/2+ mgh= m（v02 -2gh）/2+ mgh= mv02/2，可见，E3=E1。
例2.如图2所示，物体沿固定斜面下滑，由123（空气阻力不计，1、2之间光滑，2、3之间粗糙），试分析1、2、3三个位置机械能的关系。
分析：取地面为重力势能零势能面，则
E1= mv12/2+ mgh1，
E2= mv22/2+ mgh2，
E3= mv22/2。
12由动能定理得：WG= mv22/2-mv12/2，
由重力做功特点得：WG= mgh1-mgh2，
所以 mv22/2+ mgh2=mv12/2+ mgh1，
可见 E2 = E1。
23由动能定理得：WG-|Wf |= mv32/2- mv22/2，
由重力做功特点得：WG= mgh2-0，
所以 mv32/2+|Wf |= mv22/2+ mgh2，
即 E3+|Wf |= E2，可见 E3< E2。
(例1用竖直上抛运动知识分析，例2用动能定理和重力做功特点分析，一方面可培养思维的发散性、灵活性，另一方面可提高学生对结论的可信度。根据维果次基的“最近发展区”理论，例1让基础一般的学生分析探究，例2让基础较好的学生探究，下面的理论推证应引导让更好一些的学生作答，具体过程用多媒体展示。)
5.初得结论
物体在运动过程中，如果只有重力做功，机械能的总量保持不变，如果还有其他力做功，则要变。
6.理论推证
如图3所示，物体从位置1运动到
位置2，速率由v1变化到v2，受力为重力mg、空气阻力f和拉力F。由动能定理得：
W总= mv22/2- mv12/2，
或W其它力+ WG= mv22/2- mv12/2。
由重力做功特点得：WG= mgh1-mgh2，
所以W其它力= mv22/2+ mgh2-（mv12/2+ mgh1），
即W其它力= E2- E1。
可见，W其它力>0，E2>E1，机械能增加；
W其它力=0，E2=E1，机械能不变；
W其它力
在W其它力=0中，如果其它力始终不做功，即只有重力做功，则机械能始终不变（即机械能守恒），由此可得机械能守恒定律。
（发现物理规律有三种基本方法：实验归纳法、演绎推理法和类比推理法。要向学生指出，这里采用实例探究+演绎推理法，在定律的推理分析过程中，培养学生的逻辑推理能力和探究发现能力。通过物理概念、规律教学，要让学生领悟研究物理的科学方法，提高学生的思维能力和类科研能力。）
7.总结规律
机械能守恒定律：
对象：系统（物体与地球组成的系统）
条件：只有重力做功（即没有阻力做功、其它力不做功）
结论：能量只在动能和重力势能之间转化，机械能总量保持不变。
范围：在低速、宏观领域适用，相对于惯性参照系成立。
对定律条件的实质性理解：没有阻力做功，保证机械能不向其他形式能（如热能）转化；其它外力不做功，保证系统与外界没有能量交换，从而保证系统机械能总量不变。
同理可知，物体和弹簧组成的系统，在物体运动过程中，如果只有弹力做功，那么总机械能（动能与弹性势能之和）也保持不变。
一般地，物体系（运动物体、弹簧、地球）在状态变化过程中，如果只有重力和弹力做功，那么，物体系的动能、重力势能和弹性势能的总和保持不变。
（把机械能守恒定律的内容分为定律对象、条件和结论进行表达和对定律条件作实质性的分析，一是可避免部分学生死背定律内容，二是有利于学生从能转化的高度真正理解和掌握机械能守恒定律条件的物理意义。机械能守恒定律的内容总结得与教材不同，且以教师叙述、解释为主，体现教师的主导性和创造性。）
8.规律应用
（1）开头的演示实验：重球在摆动过程中克服空气阻力做功，机械能不断减少，所以重球摆动不到初始高度，碰不到鼻尖。而且，摆动次数越多机械能损失越多，重球离鼻尖越远。
（2）如图4所示，人拉物体沿斜面
匀速上升，物体的机械能不守恒，因为人拉物体做功，人有能量转化为物体的机械能，因此，物体的机械能增加。若物体上滑过程中不受人的拉力，则物体的机械能守恒。
（3）弹簧上端固定，下端悬挂小球作上下振动的过程中，对物体和弹簧系统，因为只有重力和弹力做功，所以机械能守恒（功法）。
（4）火箭起飞阶段加速上升，向下喷出的气体作用于火箭的上升力，对火箭做正功，火箭的机械能增加（功法）。
通过以上四例的分析发现，判断机械能是否守恒的两种方法：功法（是否满足只有重力和弹力做功）和能量转化法（有无机械能与其他形式能发生转化。）
（经过紧张思维活动，得到机械能守恒定律，至此，学生能应用定律解释开始的演示实验现象，并能对实际问题机械能是否守恒作出分析判断，学生脸上露出了成功的喜悦。）
情感态度与价值观教育：
世界的物质性，物质的变化性，变化的守恒性，初步树立变中有恒、能量守恒、物质不灭等辨证唯物主义观点；
寻找守恒量的意义：自然界千变万化，但有些物理量在一定条件下是守恒的，可以用这些“守恒量”表示自然界的变化规律。寻找“守恒量”已经成为物理学研究中的重要方面。
9.课堂小结
本节课，在介绍机械能与机械能总量概念的基础上提出问题：动能与势能转化存在什么规律？用已有知识和规律（竖直上抛运动知识和动能定理、重力做功与重力势能的关系），通过对两个实际问题的分析，初步发现规律；再就一般情况予以理论推证，然后概括出机械能守恒定律，而且对定律的条件及其意义从能转化角度作深刻的分析；最后，解释演示实验现象和实际问题。机械能守恒定律发现法教学过程模式和知识方法结构模式总结如下（用多媒体展示）：
实验激疑提出问题实例探究发现结论理论推证总结规律 规律应用。
10.布置作业
（1）阅读教材：人民教育出版社等编著普通高中课程标准实验教科书物理必修2P69-71;
（2）基础作业：P72：1、2、3。
（3）提高作业：试推导机械能守恒定律的条件，并说明机械能守恒定律得来的科学方法的名称――实例探究、演绎推理法。
(作者单位：浙江省新昌中学)
机械能守恒定律范文5
本实验设计方案评价：本实验在创新设计方案二的基础上作了改进，不用立方体小铁块而将挡光效果好、宽度相同的黑色磁带贴在透明直尺上，从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门，测得各段黑色磁带通过光电门的时间，另外长度的测量比创新设计方案二和三更好操作，误差更小.当然本实验操作中也要控制好直尺竖直下落.
验证性实验高考复习建议
1.要明确实验思想
做好验证性实验的前提，就是要创设好物理情景，这就是验证性实验的实验思想.在验证机械能守恒定律的实验中，我们可以创设出多种物理情景，而其中让物体自由下落在中学实验室很容易做到，过程也简单.
2.要掌握实验方法
在教材的验证实验中，给我们提供了多种实验方法，而这些实验方法在我们研究探究性实验和设计性实验中经常会用到，因此，我们必须要掌握和灵活运用这些实验方法.
3.要重视实验的验证条件
物理规律的形成，通常会有一定的前提或必备条件，在验证性实验中必须要满足这些条件才能使实验顺利进行，而这一点恰恰是我们容易忽视或不注意的.在验证机械能守恒定律的实验中，“只有重力做功”是实验的验证条件，而实验中阻力的存在是不可避免的，阻力做功过大时，实验误差大，实验将失去意义，实验设计中要考虑到减小阻力.
4.要学会实验数据的处理
定量验证实验的数据处理通常采用代数计算法.如在验证机械能守恒定律实验时，根据计算求出增加的动能和减少的重力势能在“误差允许的范围内”是否相等来完成验证工作，定性的验证实验的数据处理通常采用图象法.
机械能守恒定律范文6
一、机械能守恒定律的数学推导
根据质点系的动能定理，质点系外力和内力作功的总和等于系统动能的增量，即
Ae+Ai=ΔEk（1）
其中Ae表示系统外力所作的总功，Ai表示系统内力所作的总功.系统内力所作的功又分为保守内力所作功Aic和非保守力内力所作功Aid，即
Ai=Aic+Aid（2）
保守内力作功总可以用系统势能增量的负值表示
Aic=-ΔEp（3）
（1）～（3）联解可得
Ai+Aid=ΔE（4）
即外力与内非保守力作功的总和等于系统机械能的增量.当外力不作功时Ai=0时，要使机械能的增量为零ΔE=0，则必须Aid=0，即系统内非保守力不作功.因此，系统机械能守恒的条件必须是外力不作功且内非保守力不作功，即系统内只有保守力作功，系统内部各物体间只有动能和势能的相互转化，但机械能的总量保持不变.
二、例题详解
以速度为v0做匀速运动的车厢里固定一个高为h，倾角为θ的光滑斜面，斜面顶端有一质量为m的小物体自顶端静止下滑到底端，分别以车厢和地面为参考系考虑物体的机械能的变化.
以车厢为惯性参考系，物体受到重力，斜面对物体的支持力，由于N的方向与始终与物移方向垂直，因此做功为零，只有重力做功，物体的机械能保持不变，有
mgh=12mv21（5）
以地面为参考系分析物体的初末状态，初速度v0，末速度为v1相对车厢速度与v0的矢量和v，根据矢量运算法则可得
v=v20+v21+2v0v1cosθ（6）
故物体在斜面顶端的机械能为
E1=12mv20+mgh（7）
在斜面末端的机械能为
E2=12mv2=12mv20+12mv21+mv0v1cosθ（8）
（5）代入（8）有
E2=12mv20+mgh+mv0v1cosθ（9）
可知末态的机械能大于初态的机械能.在运动过程中物体的机械能有了增加，增量为
ΔE=E2-E1=mv0v1cosθ=mv02ghcosθ（10）
进一步分析上述问题发现不同的参考系中N做功的情况不同.从车厢参考系转到地面参考系，N的方向和大小没有改变，在车厢参考系中，物体的位移是沿斜面的直线，但在地面参考系中，N与位移方向夹角小于90度，N做正功，因此机械能不守恒.具体证明如下：
N在X方向的分量Nx=mgcosθsinθ（11）
N在Y方向的分量Ny=mgcos2θ（12）
物体在X方向的加速度ax=gsinθcosθ（13）
物体在Y方向的加速度ay=-gsin2θ（14）
物体的运动时间与h的关系为h=12ayt2，
所以t=1sinθ2hg（15）
在地面参考系中，物体在x方向和y方向的位移分别为
x=v0t+12axt2=v0sinθ2hg+hcosθsinθ，y=-h（16）
力N对物体所做的总功为A=Nxx+Nyy（17）
代入整理可得A=mv02ghcosθ（18）
这就是（10）式选用不同参考系时机械能增量的来源.
