高中物理教学论文 判断系统机械能守恒的方法论文 新人教版必修2
浅谈验证机械能守恒定律的两种方法
浅谈验证机械能守恒定律的两种方法作者：段小庆来源：《新课程·教师》2014年第08期摘要：物理学是一门以实验为基础的学科，高中物理的教学更离不开实验，介绍了传统实验和DISLab实验这两种方法来验证机械能守恒，并从中比较这两种方法的利弊。
关键词：DISLab；机械能守恒；能量转化验证机械能守恒定律是高中物理必修二第七章的第9节内容，如果物体系统内只有重力或弹力做功，物体的动能和势能可以相互转化，但总的机械能保持不变，叫做机械能守恒定律。
而物体的动能和势能的代数和，就是物体系统的机械能。
若要验证物体系统的机械能是否守恒，必须在满足守恒条件的前提下，比较动能和势能的相互转化关系或动能、势能的代数和。
一、验证机械能守恒的实验方案方法一：落体法。
实验仪器有铁架台，打点计时器，重锤，纸袋。
在平时的实验教学中，我们一般利用落体法来验证机械能守恒定律，方法简单易行。
所用方法如图1所示，打出的纸带上某两点之间的距离就表示重物下落的高度h，重物重力势能的减少△Ep=mgh下落过程中初、末位置的瞬时速度v1、v2可由打出的纸带求出，动能的增加量为方法二：摆球法。
实验仪器有朗威DISLab数据采集器，光电门传感器，DISLab机械能守恒实验器，铁架台，计算机。
DISLab具体的操作方法如下：1.架设好DISLab机械能守恒实验器。
如图2所示，将光电门传感器接入数据采集器。
2.将小摆球用磁铁夹吸住，固定在A点上方5～10cm处。
3.移动光电门传感器固定臂，使用测平器观察并调整光电门的透光孔正好在A点。
4.测量DISLab机械能守恒实验器摆锤的直径及其质量，将数据输入软件窗口下方的表格。
5.将磁铁夹固定在DISLab机械能守恒实验器的A点，依次将光电门固定在B、C、D点。
6.打开通用软件中的“计算表格”，点击“自动记录”中的“开始”，释放摆球，当摆球通过光电门传感器后，阻止摆球回摆，摆球通过光电门传感器的速度就显示在表格中。
浅谈验证机械能守恒定律的两种方法
浅谈验证机械能守恒定律的两种方法作者：刘乐天来源：《知音励志·教育版》2017年第05期摘要能量守恒定律是自然界中普遍规律，是学生认识自然、掌握自然规律的重要工具。
能量转化和能量守恒贯穿到整个高中物理课程，机械能守恒定律是高中物理中首次涉及到多种形式能量的定律，与其他能量守恒定律相比，机械能守恒定律不涉及到物理的运动过程中，看起来比较简单，但是学起来并不轻松。
本文主要对摆球法和落体法这两种验证方法进行对比，找到两者各自的优势和劣势。
【关键词】机械能守恒定律；摆球法；落体法物理是一门实验性很强的学科，实验在物理学习中占据重要位置，验证机械能守恒定律是高中物理学习中重要的一个实验。
物体在重力做功自由落体运动中，物体的重力势能转化为动能，但是物体的总机械能保持不变。
如果物体某一个瞬间速度是v，下落高度是h，那么物体的重力势能减少量为mgh，动力增加量为mv2，那么检查两者之间实验误差允许范围是否相等，如果相等这证明机械能守恒定律。
本文通过两种实验验证机械能守恒定律，并对比两种方法的优劣。
1 落体法1.1 实验器材铁架台、电源、复写纸、导线、毫米刻度尺、打点计时器、重物等等。
1.2 实验步骤第一步安装器材，将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压电源连接。
第二部打纸带用手竖直提起纸袋，然后将重物停靠在打点计时器下方，接通电源以后才能松开纸带，让重物做自由落体运动，打点计时器在纸带上打出一系列的点，然后将纸带取出来，换上新的纸重打3-5条纸带。
第三步选纸带。
如果选择第1点0下落到某一个点的过程，那么就用mgh=mv2来验证，选择点迹清晰，两点间距小于或者接近2mm的纸带。
如果用为mvB2_mvA2=mg△h进行验证时，则要选择适当的点作为基准点，这样指纸带上两点之间的距离是否小于或者接近2mm都不重要了。
1.3 实验结果如果验证动能的增加量和重力势能的减少量在允许误差范围之内，则证明了机械能守恒定律。
机械能守恒的判断方法
机械能守恒的判断方法机械能守恒是物理学中的一个重要概念，它指的是在没有外力做功和没有非弹性碰撞的情况下，系统的机械能保持不变。
在实际问题中，我们经常需要判断一个系统是否满足机械能守恒的条件。
下面，我们将介绍一些判断方法，希望能帮助大家更好地理解和应用机械能守恒的原理。
首先，要判断一个系统是否满足机械能守恒，我们需要分析系统中的各种能量转化和能量损失情况。
通常情况下，系统中的能量转化包括动能和势能之间的转化，而能量损失则包括摩擦、空气阻力等非弹性因素导致的能量损失。
在分析能量转化和能量损失的过程中，我们需要考虑系统的封闭性，即系统内部是否存在能量的流入或流出。
只有在系统内部没有能量流入或流出的情况下，机械能守恒才能成立。
其次，我们可以通过计算系统中各种能量的变化情况来判断机械能守恒是否成立。
具体而言，我们可以计算系统中动能和势能的变化量，然后比较它们的大小。
如果系统中动能和势能的总变化量接近于零，那么可以认为系统满足机械能守恒的条件。
当然，这种方法需要我们对系统的能量转化和能量损失有较为准确的估计和计算，因此在实际应用中需要谨慎对待。
另外，我们还可以通过实验来验证机械能守恒的成立。
通过设计合适的实验装置和测量方法，我们可以观察系统中动能和势能的变化情况，从而验证机械能守恒的原理。
在实验中，我们需要注意控制外部因素对系统的影响，以确保实验结果的准确性和可靠性。
总之，机械能守恒的判断方法包括分析能量转化和能量损失的情况、计算系统中各种能量的变化量以及通过实验验证等多种途径。
在实际问题中，我们可以根据具体情况选择合适的方法来判断系统是否满足机械能守恒的条件。
通过深入理解和灵活运用这些方法，我们可以更好地理解和应用机械能守恒的原理，为解决实际问题提供有力的支持。
高一物理人教版必修第二册实验：验证机械能守恒定律
【实验目的】 验证机械能守恒定律。
【实验原理】
如果忽略空气的阻力，这时物体的机械能
守恒，即重力势能的减少等于动能的增加。设 物体的质量为m，下落距离为h时物体的瞬时速 度为v，则势能减少mgh，动能增加，1mv2 故有
2
mgh＝
1 2
mv2
【实验原理】
利用打点计时器打出的纸带，测
本实验的目标是验 证机械能守恒，即：
v=gt成立的前提条 件是自由落体
自由落体有： v2 2gh
正确方法是通过纸带中平均速度等于中间时刻的瞬时速度计 算各点的瞬时速度，从而计算动能
【实验反思】
2. 实验中为什么重力势能的减少总是略大于重锤动能的增加？
答：由于纸带与打点计时器县限位孔间存在摩擦，所以重 锤重力势能的损耗除了转化为动能以外，还由部分因为发 热损耗了，所以重力势能损耗总是大于动能的获得。
【实验反思】
3. 计算纸带上点的速度时，有同学认为“直接利用v=gt计算各点的瞬 时速度，同样能够验证机械能守恒。”该同学的做法是否正确？如 果不正确，请说出正确的处理方法。
出重物下落的高度h，利用时间t内的 平均速度等于该段时间中点时刻的瞬 时速度，算出对应时刻的瞬时速度v ，即可验证机与h的关系图像，当斜率等
于两倍当地重力加速度时，则可验证机械能
V
守恒，不需要测量重锤的质量m
【实验器材】
铁架台（带铁夹）、电火花计时器或打点 计时器、直尺、重锤、纸带、复写纸片、导线、 电源。
【实验内容】
【实验反思】
1. 关于在“验证机械能守恒定律”的实验操作，下面叙述正确的是
A．应用天平称出重物的质量 。 BE
B．应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量。 C．操作时应先放纸带，后接通电源 。 D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上 。 E．实验时，应先接通打点计时器，等打点稳定后再释放纸带 F．为了方便，应在打下的纸带上每5个点取一个计数点进行测量和 计算
高中物理必修2验证机械能守恒定律
高中物理必修2验证机械能守恒定律重点与剖析一、验证物理规律的正确性，通常有两种方法，直接验证和间接验证，直接验证是直接对结论进行验证，而间接验证并不是验证结论本身，而是验证由结论导出的一些推论。
本节利用直接验证和间接验证均可。
二、用实验验证物理规律，首先要确定该利用什么样的物理原理，再选定用什么样的实验过程，再选择实验的器材，后设计具体的实验步骤，设计记录数据的表格，设计数据的处理方法。
在实际做实验之前，还应对实验方案检查优化。
三、本实验验证的设计思路可以是：通过直接或间接测量满足机械能守恒条件的某个物理过程中多个时刻（或多个位置处）物体的机械能是否相同，从而验证该类过程中机械能是否守恒。
例如可以利用自由落体运动、平抛运动、小球在竖直面内的一段圆周运动、滑块在倾斜的气垫导轨上的运动等等。
四、本实验需要测量动能和重力势能，即需要测量瞬时速度和高度。
高度通常可以直接测量，速度则往往用间接测量的方法。
应好好复习刻度尺、打点计时器、气垫导轨的用法和用途，复习匀变速直线运动、平抛运动等的规律。
问题与探究1．试根据机械能守恒定律的内容，构思验证其正确性的实验方案.探究思路：（1）设计一个物体或物体系统的运动情景，使系统中的物体的动能和势能在相互转化的过程中无重力以外的其他力做功，或其他力做功足够少，几乎可以忽略，以满足机械能守恒的条件.（2）选取恰当的器材和实验装置，①能够记录物体运动高度的变化以便求出物体动能和重力势能转化过程中重力势能的变化；②能够求出物体在运动过程中某一位置的速度，进而求出物体动能的变化.（3）提出器材安装和实验操作的要求，保证实验过程误差尽可能地小.（4）选取科学的处理数据的方法.典题与精析例题1：请设计一个验证机械能守恒定律的实例，分析：可利用自由落体运动，验证物体做自由落体运动时，机械能是否守恒。
实验前必须熟练匀变速直线运动和自由落体运动的规律，必须熟练掌握利用打点计时器打在纸带上的点求物体瞬时速度的方法。
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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==高中物理必修2系统机械能守恒问题分析高中物理必修2系统机械能守恒系统机械能守恒问题分析1．如图所示，质量分别为2 m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端A、B，直角尺的顶点O处有光滑的固定转动轴。
AO、BO的长分别为2L和L。
开始时直角尺的AO部分处于水平位置而B在O的正下方。
让该系统由静止开始自由转动，求：⑴当A到达最低点时，A小球的速度大小v；⑵ B球能上升的最大高度h；⑶开始转动后B球可能达到的最大速度vm。
2．一根质量不计的细杆长为2 L , 一端固定在光滑的水平转轴O上, 在杆的另一端和杆的中点各固定一个质量为m的小球, 然后使杆从水平位置由静止开始,在竖直平面内自由下摆, 如图所示, 试求: ⑴ 杆向下摆至竖直位置时, 两球的速度. ⑵ 杆从水平位置向下摆至竖直位置的过程中, 杆对球B所做的功. ⑶ 摆至竖直位置时, 杆OA和AB的张力T1、T2之比.3．如右图所示，轻质细杆的两端分别固定质量均为m的两个小球A和B，细杆可绕O 轴在竖直平面内无摩擦地自由转动，BO＝2AO，将细杆从水平静止状态自由释放，求:(1)细杆转到竖直位置时A和B的速度？（2）杆对O轴作用力的大小和方向。
B4．如图所示，倾角为θ光滑斜面上放有两个质量均为m的小球A和B，两球之间用一根长为L的轻杆相连，下面的小球B离斜面底端的高度为h，两球从静止开始下滑，不计球与地面碰撞时的机械能损失，且地面光滑，求：（1）两球在光滑水平面上运动时的速度大小；（2）此过程中杆对A球所做的功；5．如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2m的小球，B处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点可绕过O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动。
开始时OB与地面相垂直。
放手后开始运动，在不计任何阻力的情况下，下列说法正确的是（）A．A球到达最低点时速度为零B．A球机械能减小量等于B球机械能增加量C．B球向左摆动所能达到的最高位置应等于A球开始运动时的高度D．当支架从左向右回摆时，A球一定能回到起始高度6．如图所示，重物A、B、C质量相等，A、B用细绳绕过轻高中物理必修2系统机械能守恒小定滑轮相连接，开始时A、B静止，滑轮间细绳MN长0.6m。
高中物理判断系统机械能守恒的方法论文新人教版必修2
弹力就是系统所受的内力。 ` 在判断系统机械能是否守恒时可以通过系统内能量的转化来判
断，也可以分析内力、外力的做功情况来判断系统的机械能是否守恒。
现把分析内力、 外力
的做功情况来判断系统的机械能是否守恒的方法介绍如下：
一、系统机械能守恒条件
外力
系统不受外力作用 系统受外力作用，但这些力不做功或做功为零
外力和内力要同时满足以上
二、 应用举例
例 1: 如图 1 所示，在光滑水平地面上匀速运动的物体其机械能是否守恒？
解析：在此题中说物体的机械能是一种习惯说法，其
FN V
用心 爱心 专心
1
G
实应该是物体和地球组成的系统的机械能。选物体和 地球为研究系统，对其进行受力分析 : 外力：不受外力作用；
内力：重力 G ，支持力 FN ；
械能有一部分转化为内能，所以机械能不守恒。
图5
机械能是否守恒的判断是教学难点，也是重点，运用其守恒为解决力学问题开辟了新的 途径。 避开了运用牛顿运动定律的复杂性， 通过练习一定量的习题， 使学生对系统机械能守 恒有更深入的认识， 能准确判断系统机械能是否守恒， 从而正确解题。 应用以上方法判断系 统机械能是否守恒时，思路清晰，容易判断。 参考文献： [1] 刘彦争等主编： 《优秀教案》 ，海南：南方出版社， 2002 年
图1
支持力不做功，由机械能守恒条件可判断系统பைடு நூலகம்械能守恒。
例 2: 如图 2 所示，在粗糙水平地面上，一物体在水平力
F 作用下做匀速直线运动的物体其
机械能是否守恒？
解析：选物体和地球为研究系统，对其进行受力分析，
外力：受摩擦力 f 、拉力 F 作用；
内力：重力 G 、支持力 FN ；
机械能守恒定律论文
发挥物理学科特色培养学生探究能力——以《机械能守恒定律》为例［摘要］实验既是物理学形成和发展的基础，又是重要的物理教学内容和教学方式，以实验为基础开展探究教学，开发实验课程资源，充分挖掘实验教学中的探究功能，优化课堂结构，激发学生学习的热情，培养学生探究的意识，从而有利于培养学生探究能力，有利于进一步提高学科教学质量。
［关键词］物理实验探究能力探究是科学发展和科学教育的有效途径，新课程强调用探究的方式学习科学。
物理学是一门以实验为基础的科学，实验是物理教学中必不可少的重要手段。
如何利用教材中实验素材和开发实验资源开展探究性学习，让物理实验以其独特的魅力、丰富的内涵在培养学生探究能力方面发挥着不可替代的作用，是每一个物理教师应该思考并解决的问题。
笔者在课堂教学中作了一些探索与实践，本文以《机械能守恒定律》一课为例谈谈对物理实验课程资源的开发和整合。
一、创设情景，设疑激趣通过翻滚过山车视频资料引课，在学生沉浸于惊险与刺激中，引导学生对翻滚过山车原型进行合理的假设，通过简化处理，建立物理模型，再用离心轨道（如图）模拟这一运动，创设适于提出问题的情境，引发学生认知冲突：⑴翻滚过山车何处最惊险？⑵如要安全过关，对释放高度有何要求？⑶释放点低于圆轨最高点，行不？（演示之）⑷等高呢？运动情景如何？（请学生描述并演示）⑸释放点再高一点？（多次演示，探求临界点）这样，通过尝试的方法虽然确定了该点，但过程机械重复，精度不高，能否利用理论分析，通过定量计算的方法一步到位呢？而通过本堂课的学习，将有助于此类问题的解决，激励学生的学习兴趣和求知欲。
通过引起视觉冲击的视频和后续模拟实验，建立具体情景，学生有了思维的依托，将理性认识转化成了亲身体验的“感性”认识，继而引导学生利用该装置分析能量的转化过程，最后由学生总结可以得到：动能和重力势能是可以相互转化的。
这样，利用一套实验装置有序展开教学活动，完成多项实验任务，有效地提高了课堂教学效率。
机械能守恒论文
浅谈《机械能守恒定律》之《追寻守恒量》的教学思考哈尔滨市第二中学物理组李艳彬浅谈《机械能守恒定律》之《追寻守恒量》的教学思考高中物理是众多学子都难于把握的一门学科，也是在高考中能够带来分数优势的一门学科，学好物理相对不易，教好高中物理就更为困难！需要我们一线教师结合团队的力量精准地把握现行教材，如高中物理学科所潜存的主旨——透过现象看本质——一样，我们的教学过程也需要引导好学生透过教材内容的“现象”看到它在试题和生活应用中的本质体现；透过试题题干叙述的“现象”看到它在物理课本知识的本质考察方式。
能有效地在高中物理学习中训练出学生上述的“洞察”能力，不仅是对学生应试的一种有效训练途径，对于学生在更加漫长的成长道路中也是一种积极的逻辑思维和敏锐观察能力的积极方法，同时我认为更是对于物理学科——这门令应试型学子“头疼”，但又在生活的细节、科学态度的培养乃至高科技人才缔造的过程中起着举足轻重、不可或缺的重要地位的学科有种极其重要的意义。
高中物理人教版必修二第七章《机械能守恒定律》部分的第一节内容《追寻守恒量》一节的教学探索结合近几年对于新课标教材的高考题型及变化，我有一些自己的感悟，下面简单谈谈我对于这部分内容在物理学科中的地位及结合教材的特点和高考题型应该如何把握和权衡谈谈自己的想法，希望能够抛砖引玉，收获更多的建议与指导。
（一）现行教材分析《追寻守恒量》是人教版高中物理必修二第七章的第一节。
《机械能守恒定律》一章是在高中物理高一学年必修一必修二“力学”部分的最后一章，而且是在高二学年电磁学的《静电场》学习电场力和电势能一部分重要知识之前之前。
尽管在力学的七章教材内容中，这一章的内容比例尽管很少，学习时长也很有限，但其地位不可小觑！它不仅起到承上启下的作用，也是高考解题中与牛顿三定理的考察不分伯仲的一部分知识。
为后面学习静电场的研究方法打下了基础，同时也是对前面所学知识的重要补充，是对牛顿三定律为核心基础力学所研究的《机械运动》部分的进一步理解和完善。
高中物理第七章机械能守恒定律教学案例与评析人教版必修二
【案例展示】《追寻守恒量》教学设计人教版必修二第七章第1节一、教材内容分析本节课是新课标新加的内容，旨在介绍能量的有关概念，使学生对能量这一抽象的概念有一个初步的认识，对初学者来说，能量是一个很不容易理解的概念，看不见、摸不着，本节课从守恒现象出发，引出能量的概念，进一步引出势能和动能的概念，学生理解起来虽然有些困难，但能使学生大致有个印象，为以后进一步学习各种能量打下基础。
二、新课标三维目标[知识与技能]理解动能、势能及能量的概念与意义，领会能量的更深层次的含义。
[过程与方法]会分析动能与势能间的相互转化过程。
[情感态度与价值观]通过动能、势能间的相互转化来研究生活中的物体的运动规律，进一步培养学生对生活的热爱，对物理规律的探究热情。
三、新知探究过程（一）创设情景，引入新课[教师提问]同学们在初中曾经初步探究过关于能量转化的问题，下面请学生列举一些生活中能量转化的例子。
让学生积极思考，列举实例。
学生代表发言，其他同学补充。
教师总结点评学生的发言情况，引导学生初步体会“能量”在人类生活中的重要性。
（二）提出问题，引导探究教师请一位学生当众朗读教材开头费恩曼的话，其他同学仔细倾听。
让学生们从先贤的话中体会能量守恒定律的重要性。
可通过多媒体动画展示“伽利略斜面实验”，让学生们形象地感受到“有某一量是守恒的”。
让学生认真观看课件演示，用心体会。
[教师提示]小球在运动过程中“有某一量是守恒的”这一守恒的量就叫做“能量”或“能”。
让学生体会、思考到底什么是“能量”，其深层次的含义又是什么？[教师板书]小球在运动过程中“有某一量是守恒的”这一守恒的量就叫做“能量”或“能”。
（三）势能概念的教学策略[课件展示]通过多媒体动画展示英国“巨石阵”，让学生们形象地感受到“物体由于被举高而具有的一种形式的能”。
让学生认真观看课件演示，用心体会。
教师引导学生得出“势能”的概念，并让同学们看教材第2页下半部分，领会势能的概念。
2021-2022年高中物理 第五节：机械能守恒定律在系统问题中的应用教案 新人教版必修2
2021年高中物理 第五节：机械能守恒定律在系统问题中的应用教案 新人教版必修2【高考要求】 内容要求 说明 机械能守恒定律及其应用 Ⅱ 机械能守恒定率的应用常综合牛顿运动定律、曲线运动知识等，题目综合性强【学习目标】1、 巩固机械能解题的规范和一般方法2、 掌握机械能守恒定律在解决连接体问题中的运用，学会选择研究对象，分析研究过程【学习过程】1、复习回顾机械能守恒：在只有__________或_________做功的情况下，物体系统内的_______和_______相互转化，机械能的总量_____________.例1．如图所示，刚性小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上。
在将弹簧压缩到最短的整个过程中， 下列关于能量的叙述中正确的是（ ）A ．重力势能和动能之和总保持不变B ．重力势能和弹性势能之和总保持不变C ．动能和弹性势能之和不断增加D ．重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变例2．如图,质量分别为m 和2m 的两个小球A 和B ,中间用轻质杆相连，在杆的中点O 处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在B 球顺时针摆动到最低位置的过程中（ ）A ．B 球的重力势能减少，动能增加，B 球和地球组成的系统机械能守恒B ．A 球的重力势能增加，动能也增加，A 球和地球组成的系统机械能不守恒C ．A 球、B 球和地球组成的系统机械能守恒D ．A 球、B 球和地球组成的系统机械不守恒2、运用机械能守恒定律解连接体问题的典型例题例3．如图所示，一固定的偰形木块，其斜面的倾角θ=30о，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮．一柔软的细线跨过定滑轮,两端分别与物块A 、B 连角度 表达式 守恒角度E 1=E 2,E K1+E P1=_______________ 转化角度ΔE k =_________ 转移角度 ΔE A =_________教师备课：接，A的质量为4m，B的质量为m，开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升．物块A与斜面间无摩擦．设当A沿斜面下滑距离s后，细线突然断了，求物块B上升的最大距离H．例4．如图所示，质量均为m的小球A、B、C，用两条等长的轻绳相连，置于高为h的光滑水平桌面上，绳长为L，且L > h，A球刚好在桌边，设B球离开桌面后，在特殊装置的作用下，立即向下运动而不计能量损失，若A、B球着地后均不弹起，求C球离开桌边时的速度为多大？例5．如图所示，两物体的质量分别为M和m（M>m），用细绳连接后跨接在半径为R的固定光滑半圆柱上（离地面有足够高的距离），两物体刚好位于其水平直径的两端（两物体可以视为质点），释放后它们由静止开始运动，若小球沿半圆柱体运动到最高点，则（1）m在最高点时的速度大小？（2）当m和M的比值为多大时，m对圆柱顶端压力为零？例6．如图所示,半径为R的1/4圆弧支架竖直放置，圆弧边缘C处有一小定滑轮，一轻绳两端系着质量分别为m1与m2的物体，挂在定滑轮两边，且m1>m2，开始时m1、m2均静止，m1、m2可视为质点，不计一切摩擦.(1)求m1经过圆弧最低点A时的速度.(2)为使m1能到达A点,m1与m2之间必须满足什么关系?【课后巩固】练习1．如图所示，质量分别为2 m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端A、B，直角尺的顶点O处有光滑的固定转动轴。
人教版高中物理必修二验证机械能守恒定律.docx
高中物理学习材料桑水制作验证机械能守恒定律1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证的是重物重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有( )A ．用天平称出重物的质量B ．把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来C ．把纸带的一端固定到重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重物提升到一定高度D ．接通电源，待打点稳定后释放纸带E ．用秒表测出重物下落的时间解析：在“验证机械能守恒定律”的实验中，需验证重力势能减少量mgh 和动能增加量12mv 2之间的大小关系，若机械能守恒，则有mgh ＝12mv 2成立，两边都有质量，可约去，即验证gh ＝12v 2成立即可，故无需测质量，A 选项多余．对E 选项，测速度时，用的是纸带上的记录点间的距离和打点计时器打点的时间间隔，无需用秒表测量，因此E 选项也多余．答案：AE2．利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v 和下落高度h .某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：a ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并测出下落时间t ，通过v ＝gt 计算出瞬时速度v .b ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并通过v ＝2gh 计算出瞬时速度v .c ．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v ，并通过h ＝v 22g计算出高度h . d ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v .以上方案中只有一种正确，正确的是__________．(填入相应的字母)解析：重物下落过程中，由于纸带与打点计时器的阻碍作用，其加速度要小于重力加速度g ，故不可用a 、b 、c 方案中的公式来求解．答案：d3．某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每隔0.05 s 闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8 m/s 2，小球质量m ＝0.2 kg ，计算结果保留三位有效数字)：时刻t 2 t 3 t 4 t 5 速度( m/s) 4.99 4.48 3.98(1)由频闪照片上的数据计算t 5时刻小球的速度v 5＝__________ m/s ；(2)从t 2到t 5时间内，重力势能增量ΔE p ＝__________ J ，动能减少量ΔE k＝__________ J ；(3)在误差允许的范围内，若ΔE p 与ΔE k 近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述计算得ΔE p __________ΔE k (选填“>”、“<”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)t 5时刻小球的速度v 5＝16.14＋18.662×0.05×10－2 m/s ＝3.48 m/s ；(2)从t 2到t 5时间内，重力势能增量ΔE p ＝mgh 25＝0.2×9.8×(23.68＋21.16＋18.66)×10－2J ＝1.24 J ，动能减少量ΔE k ＝12mv 22－12mv 25＝1.28 J ；(3)ΔE p <ΔE k ，造成这种结果的主要原因是存在空气阻力． 答案：(1)3.48 (2)1.24；1.28 (3)<；存在空气阻力4.如图所示，两个质量各为m 1和m 2的小物块A 和B ，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m 1＞m 2.现要利用此装置验证机械能守恒定律．(1)若选定物块A 从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有__________．(在横线上填入选项前的编号)①物块的质量m 1、m 2②物块A 下落的距离及下落这段距离所用的时间③物块B 上升的距离及上升这段距离所用的时间④绳子的长度(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：①绳的质量要轻②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃④两个物块的质量之差要尽可能小以上建议中确实对提高准确程度有作用的是______．(在横线上填入选项前的编号)(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：_________________ _______________________________________________________.解析：(1)通过连接在一起的A 、B 两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A 、B 连接在一起，A 下降的距离一定等于B 上升的距离；A 、B 的速度大小总是相等的，故②、③只测其中之一即可，不需要测量绳子的长度．(2)如果绳子质量不能忽略，则A 、B 组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能，从而为验证机械能守恒定律带来误差；若物块摇摆，则两物块的速度有差别，为计算系统的动能带来误差；两物块质量相差较小时，摩擦等阻力做功占两物块的机械能的比例增大，误差增大，故无需减小两物块的质量差．答案：(1)①②或①③ (2)①③ (3)例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”；等等5．如图所示，是用落体法“验证机械能守恒定律”的实验装置，请回答下列问题：(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为__________．A ．打点计时器(含纸带)；B.重锤； C ．天平；D.毫米刻度尺；E.秒表．(2)实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器的摩擦阻力，使重锤获得的动能往往__________它所减小的重力势能(填“大于”、“小于”或“等于”)．(3)如果以v 2/2为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据绘出v 2/2－h 图线是一条通过坐标原点的倾斜直线，该直线的斜率是__________．解析：(1)验证机械能守恒定律时，只需验证12v 2与gh 近似相等，故无需测量重锤质量，用打点计时器可以测量重锤下落高度即下落的时间，故无需秒表，故正确的为A 、B 、D.(2)由于重锤下落过程中有部分重力势能转化为克服摩擦力做功而产生的热，故重锤获得的动能稍小于减小的重力势能．(3)由12v 2＝gh 可知，以12v 2为纵轴，h 为横轴，所绘图线的斜率为重力加速度g . 答案：(1)ABD (2)小于 (3)重力加速度6. 如图所示是“用DIS 实验系统研究机械能守恒定律”的实验装置，完成下列有关问题：(1)本实验中，采用的传感器是________(填写传感器名)．(2)本实验中，先选取零势能面再进行实验，则零势能面位置的选取对验证摆锤动能与重力势能之和为常数________影响(选填“有”或“无”)．(3)每次都准确从同一位置静止释放摆锤，改变传感器安装的高度，以同一零势能面测得四个不同位置的重力势能和动能的数据.动能(10－2J) 重力势能(10－2J)机械能(10－2J)0.007.507.502.46 5.007.464.91 2.507.417.340.007.34分析实验数据可以发现，动能与势能之和(机械能)随测量位置的不同而不断减小，其可能的原因是：____________________________________________________________.解析：(1)利用光电门可测量挡光时间，再测量摆锤的直径，即可求出摆锤的速度．(2)验证机械能守恒定律时，可以通过比较重力势能的减少量与动能的增加量是否相等来判断机械能是否守恒，故与零势能面的选取无关．(3)由于摆锤运动过程中受到阻力，阻力做负功，使摆锤的机械能减小．答案：(1)光电门(2)无(3)摆锤在摆动过程中存在一定的阻力7．在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50 Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时，各计数点对应刻度尺上的读数如图所示(图中O点是打点计时器打出的开始下落的第1个点，A、B、C、D、E、F分别是每打两个点取出的计数点)根据纸带计算：(1)重锤下落到打B点、E点时的速度；(2)若重锤的质量为m kg，则重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能是多少？重锤增加的动能为多少？(3)若重锤质量为m kg，求重锤下落BE高度的过程中重力势能减少多少？重锤的动能增加多少？(当地重力加速度为9.8 m/s2)解：(1)x AB＝195.0 mm－125.0 mm＝70.0 mm＝0.070 0 mx BC＝280.5 mm－195.0 mm＝85.5 mm＝0.085 5 mx DE＝498.0 mm－381.5 mm＝116.5 mm＝0.116 5 mx EF＝630.0 mm－498.0 mm＝132.0 mm＝0.132 0 mv B＝(x AB＋x BC)/2T＝(0.070 0＋0.085 5)/(2×0.04) m/s＝1.944 m/sv E＝(x DE＋x EF)/2T＝(0.116 5＋0.132 0)/(2×0.04) m/s ＝3.106 m/s.(2)重锤从开始下落到打B 点时：减少的重力势能为ΔE p 减＝mgx BO ＝9.8×0.195m ＝1.91m (J)增加的动能为：ΔE k 增＝12mv 2B ＝12m ×(1.944)2＝1.89m (J)． (3)重锤下落BE 高度时减少的重力势能为ΔE p 减＝mgx EB ＝9.8×(0.498 0－0.195 0)m ＝2.969m (J)增加的动能：ΔE k 增＝12mv 2E －12mv 2B ＝12m ×(3.106)2－12m ×(1.944)2＝2.934m (J)．8．(2011海南高考)现要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图甲所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M ，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m 的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t .用d 表示A 点到导轨底端C 点的距离，h 表示A 与C 的高度差，b 表示遮光片的宽度，s 表示A 、B 两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B 点时的瞬时速度．用g 表示重力加速度．完成下列填空和作图：(1)若将滑块自A 点由静止释放，则在滑块从A 运动至B 的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为____________，动能的增加量可表示为____________．若在运动过程中机械能守恒，1t 2与s 的关系式为1t2＝__________. (2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A 点)下滑，测量相应的s 与t 值．如果如下表乙所示：1 23 4 5s (m)0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 t (ms)8.22 7.17 6.44 5.85 5.43 1/t 2(104s －2) 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39乙 以s 为横坐标，1t2为纵坐标，在答题卡对应图丙位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k ＝__________×104 m －1·s －2(保留3位有效数字)．由测得的h 、d 、b 、M 和m 数值可以计算出1t2－s 直线的斜率k 0，将k 和k 0进行比较，若其差值在实验允许的范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律．解析：(1)滑块的重力势能减小Mg ·s ·h d ，砝码的重力势能增加mg ·s ，故系统的重力势能减小量为Mg ·s ·h d －mg ·s ＝(M h d －m )gs .滑块通过B 点时的瞬时速度v ＝b t ，系统动能的增加量为12(M ＋m )v 2＝12(M ＋m )b 2t 2.若在运动过程中机械能守恒，则有(M h d －m )gs ＝12(M ＋m )b 2t 2，则1t2＝2(M h d －m )g(M ＋m )b 2s .(2)第1和第5个数据点及所作直线见下图．直线的斜率约为k ＝2.36×104 m －1·s －2. 答案：(1)(M h d －m )gs 12(M ＋m ))b 2t 2 2(M h d－m )g (M ＋m )b 2s (2)作图见解析 2.36(2.32～2.40均正确) 历年高考真题（含解析）1.[2010·四川高考]有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A 、B 、C 、D ，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的．为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s 1、s 2、s 3.请你根据下列s 1、s 2、s 3的测量结果确定该纸带为________．(已知当地的重力加速度为9.791 m/s 2)A ．61.0 mm 65.8 mm 70.7 mmB ．41.2 mm 45.1 mm 53.0 mmC ．49.6 mm 53.5 mm 57.3 mmD ．60.5 mm 61.0 mm 60.6 mm解析：验证机械能守恒采用重物的自由落体运动实现，所以相邻的0.02 s 内的位移增加量为Δs ＝gT 2＝9.791×0.022 m ≈3.9 mm.答案：C2．[2010·海南物理]利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示：(1)实验步骤：①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平．②用游标卡尺测量挡光条的宽度l，结果如图所示，由此读出l＝________mm.③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s＝________cm.④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2.⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m.(2)用表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式：①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________.②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为E k1＝________和E k2＝________.③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少ΔE p＝________(重力加速度为g)．(3)如果ΔE p≈________，则可认为验证了机械能守恒定律．解析：由于挡光条宽度很小，可将挡光条通过光电门时的平均速度视为瞬时速度．答案：(1)②9.30 ③60.00(59.96～60.04)(2)①lΔt1lΔt2②12(M＋m)(lΔt1)21 2(M＋m)(lΔt2)2③mgs(3)E k2－E k13．[2008·江苏高考]某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．弧形轨道末端水平，离地面的高度为H .将钢球从轨道的不同高度h 处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s .(1)若轨道完全光滑，s 2与h 的理论关系应满足s 2＝________(用H 、h 表示)．(2)该同学经实验测量得到一组数据，如表所示： h /×10－1m2.003.004.005.006.00 s 2/×10－1m 22.623.89 5.20 6.53 7.78 请在坐标纸上作出s 2－h 关系图．(3)对比实验结果与理论计算得到的s 2－h 关系图线(图乙中已画出)，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率________(选填“小于”或“大于”)理论值．(4)从s 2－h 关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率与理论值偏差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是__________________________________________．解析：(1)由机械能守恒有：mgh ＝12mv 2 由平抛运动规律s ＝vt 、H ＝12gt 2 得：s 2＝4Hh .(2)根据表中数据描出s 2－h 关系如图所示．(3)由图看出在相同h下，水平位移s值比理论值要小，由s＝vt＝v 2Hg，说明水平抛出的速率比理论值小．(4)水平抛出的速率偏小，说明有机械能损失，可能因为摩擦或在下落过程中钢球发生转动．答案：(1)4Hh(2)见解析图(3)小于(4)摩擦或转动(回答一个即可)4．[2013·江苏扬州期中调研]图甲是验证机械能守恒定律的实验．小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定，将轻绳拉至水平后由静止释放．在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时间Δt，再用游标卡尺测出小圆柱的直径d，如图乙所示，重力加速度为g，则(1)小圆柱的直径d＝________cm.(2)测出悬点到圆柱重心的距离l，若等式gl＝________成立，说明小圆柱下摆过程中机械能守恒．(3)若在悬点O安装一个拉力传感器，测出绳子上的拉力F，则要验证小圆柱在最低点的向心力公式还需要测量的物理量是________(用文字和字母表示)．若等式F＝________成立，则可验证小圆柱在最低点的向心力公式．解析：(1)小圆柱的直径d＝1.0 cm＋2×0.1 mm＝1.02 cm(2)根据机械能守恒定律得：mgl ＝12mv 2，所以只需验证gl ＝12v 2＝12(d Δt)2，就说明小圆柱下摆过程中机械能守恒．(3)若测量出小圆柱的质量m ，则在最低点由牛顿第二定律得F －mg ＝m v 2l，若等式F ＝mg ＋m d 2l Δt 2成立，则可验证小圆柱在最低点的向心力公式．答案：(1)1.02 (2)12(d Δt )2 (3)小圆柱的质量m mg ＋m d 2l Δt 25．[2013·山东济宁一模]在验证机械能守恒的实验中，某同学利用图甲中器材进行实验，正确地完成实验操作后，得到一条点迹清晰的纸带，如图乙所示．在实验数据处理中，某同学取A 、B 两点来验证实验．已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，图中测量结果记录在下面的表格中．项目x 1/cm A 点瞬时速度/(m ·s －1) x 2/cm B 点瞬时速度/(m ·s －1) AB 两点间距离/cm 数据 3.92 0.98 12.80 50.00(1)观察纸带，可知连接重物的夹子应夹在纸带的________端(选填“左”或“右”)；(2)将表格中未填项目填写完整；(3)若重物和夹子的总质量为0.6 kg ，那么在AB 运动过程中，动能的增加量为________J ，重力势能减少量为________J.解析：(1)重物刚开始运动，速度较小，点迹比较密集，故夹子应夹在纸带的左端；(2)v B ＝x 22T＝3.20 m/s ；(3)在AB 运动过程中，动能增加量为ΔE k ＝12mv 2B －12mv 2A ≈2.78 J ，重力势能减少量ΔE p ＝mgh AB ＝2.94 J.答案：(1)左 (2)3.20 (3)2.78 2.946．[2013·安徽涡阳四中月考]某研究性学习小组用如图甲所示装置验证机械能守恒定律．让一个摆球由静止开始从A 位置摆到B 位置，若不考虑空气阻力，小球的机械能应该守恒，即12mv 2＝mgh .直接测量摆球到达B 点的速度v 比较困难．现让小球在B 点处脱离悬线做平抛运动，利用平抛的特性间接地测出v .如图甲中，悬点正下方P 点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动．在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹．用重锤线确定出A 、B 点的投影点N 、M .重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放)，球的落点痕迹如图乙所示，图中米尺水平放置，零刻度线与M 点对齐．用米尺量出AN 的高度h 1、BM 的高度h 2，算出A 、B 两点的竖直距离，再量出M 、C 之间的距离x ，即可验证机械能守恒定律．已知重力加速度为g ，小球的质量为m .(1)根据图乙可以确定小球平抛时的水平射程为________cm.(2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v 0＝________.(3)用测出的物理量表示出小球从A 到B 过程中，重力势能的减少量ΔE p ＝________，动能的增加量ΔE k ＝________.解析：(1)小球落点位置的确定方法为：用尽可能小的圆包含尽可能多的落点，该圆的圆心即为小球落点的平均位置，再在米尺上读出射程．(2)根据平抛运动规律，v 0＝x t ，h 2＝12gt 2，联立得v 0＝x g 2h 2(3)重力势能的减少量等于重力做的功ΔE p＝mg(h1－h2)，动能的增加量ΔE k＝12mv20－0＝12m(xg2h2)2＝mgx24h2.答案：(1)65.0 (2)xg2h2(3)mg(h1－h2)mgx24h2。
判定机械能是否守恒的方法
判定机械能是否守恒的方法机械能是物体在运动过程中所具有的能量，包括动能和势能两部分。
在物理学中，机械能守恒定律是一个重要的基本原理，可以用来描述物体在不受外力作用下能量的转化过程。
那么，如何判定机械能是否守恒呢？下面将介绍一些实验方法和理论分析方法。
实验方法是验证机械能是否守恒的一种直接途径。
其中一个常见的实验是小球的自由落体实验。
首先，我们需要准备一个光滑的斜面，将小球放在斜面的顶端，然后释放小球让其自由滑下。
在滑下的过程中，可以测量小球的高度、速度和位置。
根据机械能守恒定律，小球在滑下过程中应该是能量守恒的。
因此，我们可以通过比较小球在不同位置和速度时的机械能来判定机械能是否守恒。
另一个实验方法是弹簧振子的实验。
弹簧振子是一个简单的机械系统，由弹簧和质点组成。
当质点在弹簧的作用下振动时，机械能会不断转化。
我们可以通过测量弹簧振子的振幅、频率和能量来判定机械能是否守恒。
如果机械能守恒，那么弹簧振子的总机械能应该保持不变。
除了实验方法，理论分析方法也可以用来判定机械能是否守恒。
其中一个常用的方法是通过物体所受的外力和内力来分析机械能的转化过程。
在一个封闭系统中，物体受到的合外力为零，那么根据牛顿第二定律，物体的加速度也为零。
当物体的加速度为零时，根据动能定理可以得出物体的动能也为零。
因此，如果一个物体受到的合外力为零，那么它的机械能就守恒。
另一个理论分析方法是通过势能的转化来判断机械能是否守恒。
在自由落体实验中，当物体从一定高度落下时，它会逐渐转化为动能。
而当物体再次上升时，动能会转化为势能。
如果系统中没有能量损失，那么物体在上升到原来的高度时，势能和动能的总和应该与初始状态相同。
通过比较物体在不同位置的势能和动能，可以判断机械能是否守恒。
判定机械能是否守恒可以通过实验方法和理论分析方法来进行。
实验方法可以通过测量物体的能量和位置来判断，而理论分析方法可以通过分析物体所受的外力和内力以及势能的转化来判定。
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G
图 2
例 3 ：如图 3 所示，物体在斜面上受到平行斜面向下的拉力 F 作用，沿斜面向下运动。已 知拉力 F 的大小恰好于物体所受的摩擦力，则物体在运动过程中机械能是否守恒？ 解析：如果选斜面、物体、地面三者来组成研究系统则： 内力：摩擦力 f 、支持力 N、重力 G； 外力：沿斜面向下的拉力 F； 由机械能守恒条件可判断系统机械能不守恒。如果选物 体、地面来组成系统则： 内力：重力 G、支持力 N； ； 外力：拉力 F、摩擦力 f （它俩做功大之和为零） 图 3
1
。 如在讨论重力势能时就要选物体和地球为系统， 在
讨论弹性势能时就要选发生弹性形变的物体和使之发生形变的物体为系统。 对一个系统的受 力情况， 可以根据施力物体和受力物体是否在所选的系统内， 把系统受的力分为外力和内力。 施力物体在所选系统外，而受力物体在系统内，相对系统来说此力就可叫外力，如果施力物 体和受力物体都在所选系统内，则此力叫内力。在讨论重力势能和弹性势能的时候，重力和 弹力就是系统所受的内力。`在判断系统机械能是否守恒时可以通过系统内能量的转化来判 断，也可以分析内力、外力的做功情况来判断系统的机械能是否守恒。现把分析内力、外力 的做功情况来判断系统的机械能是否守恒的方法介绍如下：
系统只受重力或弹力作用，不受其他力作用 系统受其它力作用，但这些力做功为零
用系统所受内力、 外力的做功情况来判断系统的机械能守恒时， 外力和内力要同时满足以上 条件，机械能才守恒。
二、
应用举例
例 1:如图 1 所示，在光滑水平地面上匀速运动的物体其机械能是否守恒？ 解析：在此题中说物体的机械能是一种习惯说法，其
判断系统机械能守恒的方法
从系统的受力情况、系统受力的做功情况，对系统机械能守恒条件进行了总结，介绍 了判断系统机械能守恒的方法， 应用判断守恒方法解析具体的例题； 对系统所受内力的做功 情况进行了分析。 关键词：系统、内力、机械能守恒 在中学物理教材中机械能守恒定律的内容是“在只有重力、弹力做功的情形下，物体的 动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。 ”此表述不够全面，容易误导学生认 为如果有除了重力、弹力的其他力做功的话，则机械能不守恒。在教学过程中应加以扩展， 通过设计的专题使学生对机械能守恒定律有更深入的认识。 物理学中把势能和动能统称机械能，势能存在于具有相互作用的物体之间，也就是说 势能应该是相互作用的两个物体共同所有， 比如重力势能是物体和地球共有， 弹性势能是弹 簧和使之发生形变的物体共有。 在讨论势能时必须是多个物体组成的系统， 所以在讨论机械 能时也应该选一个系统作为研究对象
用心 爱心 专心
V
T1 m1
T2
m2
V
图 43. Nhomakorabea所以运动过程中
V A B
2
的距离大于 B 相对于地面滑动的距离，所以 AB 间相互摩擦力做功不为零，系统机械能 不守恒。可见，一般情况下内力是摩擦力时 内力做功不为零。遇到此类型题用系统能量 转化来判断是否守恒更容易，本题中系统机 械能有一部分转化为内能，所以机械能不守恒。 图 5
一、系统机械能守恒条件
外力
系统不受外力作用 系统受外力作用，但这些力不做功或做功为零
如果系统所受的外力满足其中一条，则系统机械能有可能守恒，判断机械能是否守恒 不光分析系统所受外力情况，还要看所受内力情况。如果系统所受外力满足以上条件之一， 而系统所受内力又满足以下其中一条，则系统机械能就守恒。 内力
FN
V
1
用心
爱心
专心
G
实应该是物体和地球组成的系统的机械能。选物体和 地球为研究系统，对其进行受力分析: 外力：不受外力作用； 内力：重力 G ，支持力 FN ； 支持力不做功，由机械能守恒条件可判断系统机械能守恒。 例 2: 如图 2 所示，在粗糙水平地面上，一物体在水平力 F 作用下做匀速直线运动的物体其 机械能是否守恒？ 解析：选物体和地球为研究系统，对其进行受力分析， 外力：受摩擦力 f 、拉力 F 作用； 内力：重力 G 、支持力 FN ； 由机械能守恒条件可判断系统机械能不守恒。 图 1
FN
f
F
G
由机械能守恒条件可判断系统机械能守恒。 可见系统机械能守恒与否与所选那些物体为研究 系统有关
2
。
三、对内力做功的理解
内力都存在所选取系统之内,由力的相互性可知,必是成对 出现的.如图 4 所示，光滑滑轮两端用轻绳挂着两个质量不相 等的物体,在两物体运动过程中,机械能守恒,但内力作功了,内 力 T1 对 m1 做负功,而 m1 对绳子的拉力 T1 对绳子做正功,同理 T2 与 T2 也是一个做正功一个做负功,且绝对值相同,所以内力做功为零 机械能守恒。那么内力做功一定为零吗？ 如图 5 所示，A 木块以初速度 V 滑上静止在光滑水平面上的 B 木块，最后 A、B 以共同速 度运动，此过程中选 A、B、地面为系统，则 AB 间的摩擦力是内力，由于 A 相对于地面滑动
用心
爱心
专心
3
机械能是否守恒的判断是教学难点，也是重点，运用其守恒为解决力学问题开辟了新的 途径。避开了运用牛顿运动定律的复杂性，通过练习一定量的习题，使学生对系统机械能守 恒有更深入的认识，能准确判断系统机械能是否守恒，从而正确解题。应用以上方法判断系 统机械能是否守恒时，思路清晰，容易判断。 参考文献： [1] 刘彦争等主编： 《优秀教案》 ，海南：南方出版社，2002 年 [2] 卫鑫主编:《五年高考三年模拟》 ，北京：文化艺术出版社，2004 [3] 漆安慎、杜婵英主编： 《力学》 ，北京：高等教育出版社，1997