《机械能守恒定律》学案1

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  • 更新时间: 2011/6/20 12:59:55
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约2820字。

  机械能守恒定律
  学习目标:
  1. 知道机械能的概念,能确定机械能的大小。
  2. 会正确推导自由落体运动、竖直上抛的上升过程中的机械能守恒定律。
  3. 掌握机械能守恒定律,知道它的含义和适用条件。
  4. 在具体问题中,能判断机械能是否守恒,并能列出机械能守恒方程式。
  5.初步掌握用机械能守恒定律解决力学问题。
  主要内容:
  一、 机械能E
  1.定义:物体由于做机械运动而具有的能叫机械能。用符号E表示,它是动能和势能(包括重力势能和弹性势能)的统称。
  2.表达式:E=EK+EP
  3.注意:
  ①机械能是即时量,物体在某一时刻的机械能等于那一时刻的动能和势能之和。
  ②机械能是标量。没有方向,只有大小,可有正负(因势能可有正负)。
  ③机械能具有相对性,因为势能具有相对性(须确定零势能参考平面),所以机械能也具有相对性。另外与动能相关的速度也具有相对性(应该相对于同一惯性参考系,一般是地面)。
  4.机械能的几种不同形式之间可以相互转化。如自由落体和竖直上抛过程中,重力势能和动能之间发生相互转化。将弹簧的一端接在气垫导轨的一端,另一端与一滑块相连,滑块在弹簧弹力的作用下沿水平气垫导轨(摩擦极小.可以忽略不计)做往复运动时,动能和弹性势能可以相互转化。一小球自由下落至一竖立弹簧上后的运动过程中,动能与重力势能及弹性势能发生相互转化。
  二、机械能守恒定律
  1.推导:
  2.定律的表述:
  因研究对象的选取不同,机械能守恒定律有以下三种表述:
  只有重力做功系统(研究对象是物体和地球组成的系统)中的机械能守恒定律: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只有弹簧弹力做功系统(研究对象是物体与弹簧组成的系统)中的机械能守恒定律:在只有弹簧弹力对物体做功的情形下,弹簧的弹性势能与物体的动能发生相互转化,但机械能的总量保持不变。
  ③只有重力和弹簧弹力做功系统(研究对象是物体与弹簧和地球组成的系统)中的机械能守恒定律:在只有重力和弹簧弹力做功的情形下,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,但机械能的总量保持不变。
  3.表达式:EK2+EP2=EKl+EPl 或者E2=E1
  式中EKl、EPl、E1分别是初状态时的动能、势能和机械能;EK2、EP2、E2分别是末状态时的动能、势能和机械能。
  几种不同的表达形式:
  4.适用条件:只有系统内的重力或弹簧弹力做功,其他力不做功或做功的代数和为零。
  5.物理意义:定律包含两层意思:一是机械能的几种不同形式(动能与势能)之间相互转化,其转化的条件是系统内的重力或弹簧的弹力做功。二是机械能的总量保持不变,其条件是只有系统内的重力或弹簧的弹力做功。“守恒”是一个动态概念,指在动能和势能相互转化的整

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