對新舊教材中的「機械能守恆定律」部分的比較及教學建議

2022-04-29 23:33:03 字數 1029 閱讀 2890

然而,不管是使用新教材還是舊教材,而對於定律的理解,都需要教師利用新課後的習題課幫助學生好好對該定律進行深入的理解。

第一,需要對學生說明,規律所說的「彈力」做功,不僅包括系統內彈簧(或橡皮繩)的彈力,還包括系統內的拉力、壓力、支援力等「彈力」性質的力。

例題:如圖3所示,一根不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪,繩兩端各系一小球a和b.a球質量為m,靜置於地面;b球質量為3m, 用手托住,高度為h,此時輕繩剛好拉緊.從靜止開始釋放b球,求b球落地時的速度。

解析:由於繩子的拉力做功,單獨看a、b小球,它們各自的機械能都是不守恆的。但如果將a、b兩球及輕繩看做乙個系統,則「只有重力、內部彈力(輕繩的拉力)做功」,滿足系統機械能守恆的條件。

下面進行簡單證明:

對a、b球分別運用動能定理可得:

①、②兩式相加可得解得。

由③式可以看出,系統重力勢能的減少量等於系統動能的增加量,說明此條件下確實滿足機械能守恆。進一步分析發現,拉力對2球做負功th,使2球機械能減少th;拉力對1球做正功th,使1球機械能增加th。2球減少的機械能剛好等於1球增加的機械能。

可見拉力做功僅使得機械能在1、2兩球之間相互轉移,而系統機械能的總和保持不變。

再如,如圖4所示,一光滑斜面置於光滑水平地面上,一物塊置於斜面頂端。現將物塊由靜止釋放,則物塊與斜面組成的系統在物塊下滑過程中只有重力和內部彈力(壓力與支援力)做功,所以系統機械能守恆。如果進一步分析,可以證明支援力對物塊所做的負功等於壓力對斜面所做的正功,即物塊減小的機械能等於斜面增加的機械能,那麼系統的機械能當然保持不變了。

第二,我們還可以教會學生從能量守恆的角度來判斷系統的機械能是否守恆。主要就是看有沒有摩擦生熱、非彈性碰撞等方式消耗機械能,有沒有人、電動機做功或是炸藥**等方式增加機械能。如果這些都沒有,那麼系統的機械能就是守恆的。

如圖2中的情景,就沒有地方提供和消耗機械能,所以機械能是守恆的。而如圖5,就算水平面光滑,如果a、b兩物體間有摩擦力,則必然由於摩擦生熱而消耗機械能,使得系統機械能減少;如圖6,一人用力f拉動物體a在光滑平面上向左運動,因為有人提供的外力f做正功,所以a、b組成的系統的機械能並不守恆,而是增多了。

機械能守恆定律

a 拉力對重物所做的功等於增加的動能 b 物體克服重力所做的功等於物體增加的動能 c 合力對物體所做的功等於物體增加的動能 d 拉力對物體做的功等於物體克服重力做的功 7 如圖2所示,質量為m的物體,以速度v離開高為h的桌子,當它落到距地為h的a點時,在不計空氣阻力的情況下,以地面為重力勢能的零點,...

機械能守恆定律學案

5.3 機械能守恆定律及其應用 學習目標 1 理解住了重力勢能的相對性,知道重力做功與重力勢能變化之間的關係 2 理解機械能守恆定律的確切含義和適用條件 3 靈活應用機械能守恆定律解決力學問題,體會用守恆定律解題的優越性 自主學習 一 重力勢能 1 定義 物體的重力勢能等於物體的和的乘積 2 公式 ...

機械能守恆定律的總結

機械能守恆的三種情形 機械能守恆是高中物理乙個重要的規律,在高考中機械能守恆的情形簡單的分為三類。一 第一類守恆 單個物體的守恆 第一類機械能守恆的特點是,物體的個數可能不只乙個,但是運動的物體只有乙個,這乙個物體的機械能守恆。例如上圖中的直斜面 曲斜面和圓槽都固定不動,只是小球在運動,豎直擺雖然擺...