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，介紹了判斷系統(tǒng)機械能守恒的方法，應用判斷守恒方法解析具體的例題；對系統(tǒng)所受內力的做功情況進行了分析。 關鍵詞：系統(tǒng)、內力、機械能守恒 在中學物理教材中機械能守恒定律的內容是“在只有重力、彈力做功的情形下，物體的動能和勢能發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持不變。”此表述不夠全面，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。在教學過程中應加以擴展，通過設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

2、間，也就是說勢能應該是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，可以根據施力物體和受力物體是否在所選的系統(tǒng)內，把系統(tǒng)受的力分為外力和內力。施力物體在所選系統(tǒng)外，而受力物體在系統(tǒng)內，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，則此力叫內力。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)所受的內力。`在

3、判斷系統(tǒng)機械能是否守恒時可以通過系統(tǒng)內能量的轉化來判斷，也可以分析內力、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)所受內力又滿足以下其中一條，則系統(tǒng)機械能就

4、守恒。 用系統(tǒng)所受內力、外力的做功情況來判斷系統(tǒng)的機械能守恒時，外力和內力要同時滿足以上條件，機械能才守恒。 二、 應用舉例 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

5、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： 內力：重力G、支持力N； 外力：拉力F、摩

6、擦力（它倆做功大之和為零）； V V 由機械能守恒條件可判斷系統(tǒng)機械能守恒?？梢娤到y(tǒng)機械能守恒與否與所選那些物體為研究系統(tǒng)有關。 三、對內力做功的理解 內力都存在所選取系統(tǒng)之內,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量不相 等的物體,在兩物體運動過程中,機械能守恒,但內力作功了,內 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,所以內力做功為零. 所以運動過程中 機械能守恒。那么內力做功一定為零嗎？ V A B 如圖5所示，A木塊以初速度V滑上靜止在光滑水

7、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?？梢?，一般情況下內力是摩擦力時 內力做功不為零。遇到此類型題用系統(tǒng)能量 轉化來判斷是否守恒更容易，本題中系統(tǒng)機 圖 5 械能有一部分轉化為內能，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：文化藝術出版社，2020 [3] 漆安慎、杜嬋英主編：《力學》，北京：高等教育出版社，1997