中文名 | 機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒 | 提供學(xué)校 | 濰坊高新區(qū)國(guó)際學(xué)校 |
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主講教師 | 郭翱 | 類????別 | 微課 |
首先回顧核心概念,什么是動(dòng)能、勢(shì)能,針對(duì)概念引導(dǎo)學(xué)生回顧影響動(dòng)能、勢(shì)能的影響因素,之后,通過回顧機(jī)械能轉(zhuǎn)化及守恒定律找到核心條件不計(jì)阻力,之后通過舉實(shí)例和針對(duì)性例題解決學(xué)生疑難問題,最后,通過達(dá)標(biāo)測(cè)試評(píng)價(jià)過關(guān)。 2100433B
微課設(shè)計(jì)源于人教版八年級(jí)物理下冊(cè)第十一章《機(jī)械能》第四節(jié)《機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化》內(nèi)容相關(guān)知識(shí)。在設(shè)計(jì)過程中,教師針對(duì)學(xué)生在動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化及守恒的條件及易錯(cuò)點(diǎn)精心設(shè)計(jì)例題及達(dá)標(biāo)試題,達(dá)到高效課堂的教學(xué)效果。
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電通過電熱元件(最簡(jiǎn)單如電阻)可以將電能轉(zhuǎn)化成熱能; 熱能轉(zhuǎn)化成電能可以利用溫差發(fā)電,具體方法: 需要三個(gè)基本條件:熱源、冷源和工質(zhì)。熱源加熱工質(zhì),產(chǎn)生蒸汽,驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電,排出廢汽被冷凝器冷卻,...
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<正>械能守恒在整個(gè)中學(xué)物理教學(xué)中非常重要,它給學(xué)生一個(gè)新的視角,用守恒的思想去解決動(dòng)力學(xué)問題,在整個(gè)自然科學(xué)領(lǐng)域,守恒是一種非常重要的研究問題的方法,能量守恒、電荷守恒、質(zhì)量守恒、機(jī)械能守恒、動(dòng)量守恒,都是各學(xué)科領(lǐng)域中非常重要的定律,中學(xué)物理是運(yùn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器結(jié)合自由落體運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒的,實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易行,但有如下不足:(1)誤差相對(duì)較大只能精
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評(píng)分: 4.4
本文指出機(jī)械能作為一個(gè)物理量,其守恒與物理量守恒定律不是一個(gè)概念.機(jī)械能守恒(不變),它是與參考系選擇有關(guān)的;但是機(jī)械能守恒定律,它與參考系選擇無關(guān);守恒(不變)不具有協(xié)變性,只有守恒定律才是具有協(xié)變性.
(1)做功條件分析法:
當(dāng)發(fā)生動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化時(shí),只有重力做功,當(dāng)發(fā)生動(dòng)能與彈性勢(shì)能的轉(zhuǎn)化時(shí),只有彈力做功,其他力均不做功,則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。
(2)能量轉(zhuǎn)換分析法:
若只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動(dòng)能和重力勢(shì)能及彈性勢(shì)能的轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機(jī)械能的傳遞,機(jī)械能也沒有轉(zhuǎn)化成其他形式的能(如沒有內(nèi)能的增加,比如溫度升高),則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。
(3)增減情況分析法:
若系統(tǒng)的動(dòng)能與勢(shì)能均增加或均減少,則系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒:若系統(tǒng)的動(dòng)能或勢(shì)能不變,而勢(shì)能或動(dòng)能卻發(fā)生了變化,則系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒:若系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的機(jī)械能均增加或均減少,則系統(tǒng)的機(jī)械能也不守恒。
注意:在判斷機(jī)械能是否守恒時(shí),一定要先選定系統(tǒng)(看清題目說定的系統(tǒng))。
有兩種情況:
1.如果將產(chǎn)生彈力的的東西(比如說彈簧,下同)算作系統(tǒng)內(nèi)的,那么機(jī)械能守恒。
2.如果將彈簧算作系統(tǒng)外的,那么機(jī)械能不守恒。此時(shí)彈簧的彈力對(duì)物體做功,使物體(系統(tǒng))的動(dòng)能和重力勢(shì)能有所改變。
例如,彈簧懸掛的小球。(高中物理練習(xí)中經(jīng)常出錯(cuò)的問題)
如果將小球和彈簧看成一個(gè)整體系統(tǒng),則系統(tǒng)機(jī)械能是守恒的。
小球的機(jī)械能是不守恒。(平常大家說某物體的機(jī)械能,實(shí)質(zhì)上是把物體與地球當(dāng)做一個(gè)系統(tǒng),是一種簡(jiǎn)便說法。 因?yàn)橹亓?shì)能是物體與地球所共有的。)
另外,對(duì)一些繩子突然繃緊、物體間碰撞等問題機(jī)械能一般不守恒,除非題目中有特別說明或暗示。
機(jī)械能守恒定律(law of conservation of mechanical energy)是動(dòng)力學(xué)中的基本定律,即任何物體系統(tǒng)如無外力做功,系統(tǒng)內(nèi)又只有保守力(見勢(shì)能)做功時(shí),則系統(tǒng)的機(jī)械能(動(dòng)能與勢(shì)能之和)保持不變。外力做功為零,表明沒有從外界輸入機(jī)械功;只有保守力做功,即只有動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化,而無機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他能,符合這兩條件的機(jī)械能守恒對(duì)一切慣性參考系都成立。這個(gè)定律的簡(jiǎn)化說法為:質(zhì)點(diǎn)(或質(zhì)點(diǎn)系)在勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),其動(dòng)能和勢(shì)能的和保持不變;或稱物體在重力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能和勢(shì)能之和不變。這一說法隱含可以忽略不計(jì)產(chǎn)生勢(shì)力場(chǎng)的物體(如地球)的動(dòng)能的變化。這只能在一些特殊的慣性參考系如地球參考系中才成立。如圖1所示,若不考慮一切阻力與能量損失,滾擺只受重力作用,在此理想情況下,重力勢(shì)能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化,而機(jī)械能不變,滾擺將不斷上下運(yùn)動(dòng)。
設(shè)質(zhì)點(diǎn)Q在勢(shì)力場(chǎng)中沿曲線
令
式中
對(duì)上式由
質(zhì)點(diǎn)在保守力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),沒有能量耗散,所以作用于質(zhì)點(diǎn)的力所作的功只同質(zhì)點(diǎn)的起始和終了的位置有關(guān),而同質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)。例如,質(zhì)點(diǎn)沿路徑
對(duì)于在有勢(shì)力場(chǎng)中的質(zhì)點(diǎn)系,其機(jī)械能亦守恒,其勢(shì)能可用質(zhì)心的勢(shì)能來計(jì)算。