時間：2022-10-25 15:23:30
序論：在您撰寫機械能守恒定律時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
關鍵詞：守恒條件；判斷方法；應用
機械能守恒定律是力學中的一個重要規律，是能量轉化與守恒的具體表現，有其獨特的研究對象和適用條件，在中學物理解題中具有舉足輕重的作用，也是高中物理教學的難點之一，在教學過程中教師普遍感到難教，學生普遍感覺難懂。為此，必須正確理解機械能守恒定律，并能準確判斷研究對象的機械能是否守恒，以便熟練應用機械能守恒定律解決有關的物理問題。下面對機械能守恒的判斷方法以及在具體應用機械能守恒定律時應注意的問題等方面進行闡述，供大家參考。
一、機械能守恒的判斷
1.從機械能的定義看
動能與勢能總和是否變化。如果動能和勢能的總和不變，機械能就不變，反之動能和勢能的總和變化了，機械能就不守恒。
2.從能量轉化角度看
若物體系統中只有動能和勢能的相互轉化而無機械能與其他形式的能的轉化即系統內或系統與外界之間都沒有機械能轉化為其他形式的能，也沒有其他形式的能轉化為系統的機械能，則該物體系統機械能守恒。
3.從做功的角度看
只有重力或系統內彈簧的彈力做功，其他力（包括外力和內力）不做功或所做功的代數和為零。具體情況如下：
（1）單個物體（實質是一個物體與地球組成的系統）機械能守恒的條件
只有重力對物體做功。
（2）物體系統機械能守恒的條件
只有重力或彈簧的彈力作為內力做功，其他外力和內力不做功或者做功的代數和為零。
綜上所述，如果研究對象是某個物體，先對物體進行受力分析，再分析出某個力對物體的做功情況。
二、機械能守恒定律的應用
1.應用機械能守恒定律解題時應注意的問題
（1）要注意研究對象的選擇
研究對象的選取是應用機械能守恒解題的首要環節，有的問題選擇單個物體為研究對象時機械能不守恒，但選擇此物體與其他幾個物體組成的系統為研究對象時機械能卻是守恒的。
（2）要注意研究過程的選擇
有些問題研究對象的運動過程分幾個階段，有的階段機械能守恒，而有的階段機械能不守恒，因此在應用機械能守恒定律解題時要注意過程的選擇。
（3）要注意機械能守恒定律表達式的選取
①守恒的角度
②轉化的角度
③轉移的角度
2．機械能守恒定律解題的基本思路
（1）選取研究對象——物體或物體系
（2）根據研究對象所經歷的物理過程，進行受力、做功分析，判斷機械能是否守恒
（3）恰當地選取參考平面，確定研究對象在過程的初、末態時的機械能
（4）選取恰當的表達式列方程求解。
參考文獻：
首先，機械能守恒是對系統而言的，而不是對單個物體。如：地球和物體、物體和彈簧等。對于系統機械能守恒，要適當選取參照系，因為一個力學系統的機械能是否守恒與參照系的選取是有關的。
其次，適當選取零勢能面(參考平面)，盡管零勢能面的選取是任意的，但研究同一問題，必須相對同一零勢能面。零勢能面的選取必須以方便解題為前提。如研究單擺振動中的機構能守恒問題，一般選取豎直面上軌跡的最低點作為零勢能面較為恰當。
再次，適當選取所研究過程的初末狀態，且注意動能、勢能的統—性。
用機械能守恒定律解題有兩種表達式，可根據具體題目靈活應用：
①位置1的機械能E1＝位置2的E2，
即：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
②位置1的Ep1(Ek1)轉化為位置2的Ek2(Ep2)
即；Ep1-Ep2=Ek1-Ek2
下面提供二個例子：
[例1]如圖1所示，一光滑斜面置于光滑水平地面上，斜面頂端有一物體由靜止開始沿斜面下滑；在物體下滑過程中，下列說法正確的有：
（A）物體的重力勢能減少，動能增加。（B）斜面的機械能不變。
（C）物體的機械能減少。（D）物體及斜面組成的系統機械能守恒。
[分析]物體在下滑過程中對斜面有垂直于該斜面的壓力。由于斜面不固定，地面又光滑斜面必將向右產生加速度；其動能及其機械能增加。所以（B）項錯誤。物件一方面克服斜面對它的壓力做功：機械能減少；另一方面由于它的重力做功，重力勢能減少，動能增加，因此選項(A)(C)正確。對于物體與斜面組成的物體系；只有物體重力做功，沒有與系統外物體發生能量的轉化或轉移，機械能守恒，故（D）項正確。
答案為：（A、C、D）
[例2]如圖2，長為l的細繩系于0點，另一端系一質量為m的小球，0點正下方距0點1／2處有一小釘，將細繩拉至與豎宣方向成q＝30o角位置由靜止釋放，由于釘子作用；細繩所能張開的最大角度為a；則角a為多大？（不計空氣阻力和繩與釘碰撞引起的機械能損失，a用三角函數表示）
[解法]小球在運動過程中只有重力做功
根據機械能守恒定律，取小球運動軌跡的最地點為參考平面：
一、知識與技能
1.知道什么是機械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉化;
2.會正確推導物體在光滑曲面上運動過程中的機械能守恒，理解機械能守恒定律的內容，知道它的含義和適用條件;
3.在具體問題中，能判定機械能是否守恒，并能列出機械能守恒的方程式。
二、過程與方法
1.學會在具體的問題中判定物體的機械能是否守恒;
2.初步學會從能量轉化和守恒的觀點來解釋物理現象，分析問題。
三、情感、態度與價值觀
通過能量守恒的教學，使學生樹立科學觀點，理解和運用自然規律，并用來解決實際問題。
【教學重點】
1.掌握機械能守恒定律的推導、建立過程，理解機械能守恒定律的內容;
2.在具體的問題中能判定機械能是否守恒，并能列出定律的數學表達式。
【教學難點】
1.從能的轉化和功能關系出發理解機械能守恒的條件;
2.能正確判斷研究對象在所經歷的過程中機械能是否守恒，能正確分析物體系統所具有的機械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能。
【教學方法】
演繹推導法、分析歸納法、交流討論法。
【教具】
細線、小球、帶標尺的鐵架臺。
【教學過程】
一、引入新課
教師活動：我們已學習了重力勢能、彈性勢能、動能。這些不同形式的能是可以相互轉化的，那么在相互轉化的過程中，他們的總量是否發生變化?這節課我們就來探究這方面的問題。
二、進行新課
1.動能與勢能的相互轉化
演示實驗：如圖所示，用細線、小球、帶有標尺的鐵架臺等做實驗。
把一個小球用細線懸掛起來，把小球拉到一定高度的
點，然后放開，小球在擺動過程中，重力勢能和動能相互轉化。我們看到，小球可以擺到跟
點等高的
點，如圖甲。
如果用尺子在某一點擋住細線，小球雖然不能擺到
點，但擺到另一側時，也能達到跟
點相同的高度，如圖乙。
問題：這個小實驗中，小球的受力情況如何?各個力的做功情況如何?這個小實驗說明了什么?
學生：觀察演示實驗，思考問題，選出代表發表見解。
小球在擺動過程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直，對小球不做功;只有重力對小球能做功。
實驗結論：小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉化。在擺動過程中，小球總能回到原來的高度?？梢?，重力勢能和動能的總和，即機械能應該保持不變。
教師：通過上述分析，我們得到動能和勢能之間可以相互轉化，那么在動能和勢能的轉化過程中，動能和勢能的和是否真的保持不變?下面我們就來定量討論這個問題。
2.機械能守恒定律
物體沿光滑曲面滑下，只有重力對物體做功。用我們學過的動能定理以及重力的功和重力勢能的關系，推導出物體在
處的機械能和
處的機械能相等。
教師：為學生創設問題情境，引導學生運用所學知識獨立推導出機械能守恒定律。讓學生親歷知識的獲得過程。
學生：獨立推導。
教師：巡視指導，及時解決學生可能遇到的困難。
推導的結果為：，
即
。
可見：在只有重力做功的物體系統內，動能和重力勢能可以相互轉化，而總的機械能保持不變。
同樣可以證明：在只有彈力做功的物體系統內，動能和彈性勢能可以相互轉化，總的機械能也保持不變。
結論：在只有重力或彈力做功的物體系統內，動能和彈性勢能可以相互轉化，總的機械能也保持不變。這就是機械能守恒定律。
3.例題與練習
例題：把一個小球用細線懸掛起來，就成為一個擺，如圖，擺長為
，最大擺角為
，小球運動到最低位置時的速度是多大?
學生：學生在實物投影儀上講解自己的解答，并相互討論;
教師：幫助學生總結用機械能守恒定律解題的要點、步驟，體會應用機械能守恒定律解題的優越性。
總結：
1.機械能守恒定律不涉及運動過程中的加速度和時間，用它來處理問題要比牛頓定律方便;
2.用機械能守恒定律解題，必須明確初末狀態機械能，要分析機械能守恒的條件。
練習一：如圖所示，下列四個選項的圖中，木塊均在固定的斜面上運動，其中圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖A、B中的
為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運動，圖C中的木塊向上運動。在這四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是()
解析：機械能守恒的條件是：物體只受重力或彈力的作用，或者還受其它力作用，但其它力不做功，那么在動能和勢能的相互轉化過程中，物體的機械能守恒。依照此條件分析，ABD三項均錯。答案：C。
練：長為L的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其長度的1/4垂在桌邊，如圖所示，松手后鏈條從靜止開始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開桌邊時的速度大小為多大?
解析：鏈條下滑時，因桌面光滑，沒有摩擦力做功。整根鏈條總的機械能守恒，可用機械能守恒定律求解。設整根鏈條質量為
，則單位長度質量(質量線密度)為
，設桌面重力勢能為零，由機械能守恒定律得：
解得
4.課下作業：完成25“問題與練習”中4.5題。
5.教學體會
機械能守恒定律是能量守恒定律的一個特例，要使學生對定律的得出、含義、適用條件有一個明確的認識，這是能夠用該定律解決力學問題的基礎。
本節知識點包括：機械能守恒定律的推導;機械能守恒定律的含義和適用條件。
機械能守恒定律是本章教學的重點內容，本節教學的重點是使學生掌握物體系統機械能守恒的條件;能夠正確分析物體系統所具有的機械能;
關鍵詞：機械能守恒；系統內彈力做功；重力做功
一、機械能守恒定律的內容
在只有重力或彈力做功的物體系統內，物體的動能和重力勢能可以相互轉化，而總的機械能保持不變。
二、機械能守恒定律的各種表達形式
1.mgh+■mv2=mgh'+■mv'2即Ep+Ek=E'p+E'k；（守恒觀點）
2.Ep+Ek=0（轉化觀點）；即-Ep=Ek
3.E1+E2=0（轉移觀點）；
注意：用1時，需要規定重力勢能的參考平面。用2和3時則不必規定重力勢能的參考平面，因為重力勢能的改變量與參考平面的選取沒有關系。尤其是用，只要把增加的機械能和減少的機械能都寫出來，方程自然就列出來了。
三、對機械能守恒定律的理解
1.機械能守恒定律的研究對象一定是系統，至少包括地球在內。通常我們說“小球的機械能守恒”其實一定也就包括地球在內，因為重力勢能就是小球和地球所共有的。另外小球的動能中所用的v，是相對于地面的速度。
2.對“只有重力或彈力做功”的理解
（1）只有重力做功，機械能守恒。例如在不考慮空氣阻力的情況下的各種拋體運動，物體的機械能守恒。
（2）受其他力，但其他力不做功或其他力所功代數和為零，物體機械能守恒。例如：物體沿著光滑曲面下滑，受重力，支持力，但支持力不做功，物體機械能守恒。
（3）只有重力或系統內彈力做功，系統機械能守恒。例如在不計空氣阻力的情況下，彈簧一端固定在天花板上，彈簧另一端連接小球，使小球擺動過程中，只有重力和彈簧與球間的彈力做功，球與彈簧組成的系統機械能守恒，但對球而言，機械能不守恒。
四、機械能是否守恒的判斷方法
1.用機械能的定義去判斷：例如物體在水平面上勻速運動，其動能和勢能均不變，則機械能守恒；若一個物體沿斜面勻速下滑，其動能不變，重力勢能減小，則機械能減小，此類判斷比較直觀，但僅能判斷難度不大的問題。
2.用做功判斷：若物體只有重力或系統內彈力做功，其他力不做功或做總功為零，則機械能守恒。
3.用能量轉化來判斷：若物體系統中只有動能和勢能的相互轉化，而無機械能與其他形式的能的轉化，則物體系統機械能守恒。
五、對機械能守恒定律的應用
例1：如圖物塊和斜面都是光滑的，物塊從靜止沿斜面下滑過程中，物塊機械能是否守恒？系統機械能是否守恒？
解析：以物塊和斜面系統為研究對象，很明顯物塊下滑過程中系統不受摩擦和介質阻力，故系統機械能守恒。又由題目知：斜面將向左運動，即斜面的機械能將增大，故物塊的機械能一定將減少。
例2：如圖所示，半徑為R的光滑半圓上有兩個小球A、B，質量分別為m，M，由細線掛著，今由靜止開始無初速度自由釋放，求小球A升至最高點C時A、B兩球的速度？
解析：A球沿半圓弧運動，繩長不變，A、B兩球通過的路程相等，A上升的高度為h=R；B球下降的高度為H=■=■；對于系統，由機械能守恒定律得：-Ep=Ek；
首先，機械能守恒是對系統而言的，而不是對單個物體。如：地球和物體、物體和彈簧等。對于系統機械能守恒，要適當選取參照系，因為一個力學系統的機械能是否守恒與參照系的選取是有關的。
其次，適當選取零勢能面(參考平面)，盡管零勢能面的選取是任意的，但研究同一問題，必須相對同一零勢能面。零勢能面的選取必須以方便解題為前提。如研究單擺振動中的機構能守恒問題，一般選取豎直面上軌跡的最低點作為零勢能面較為恰當。
再次，適當選取所研究過程的初末狀態，且注意動能、勢能的統—性。
用機械能守恒定律解題有兩種表達式，可根據具體題目靈活應用：
①位置1的機械能E1＝位置2的E2，
即：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
②位置1的Ep1(Ek1)轉化為位置2的Ek2(Ep2)
即；Ep1-Ep2=Ek1-Ek2
下面提供二個例子：
[例1]如圖1所示，一光滑斜面置于光滑水平地面上，斜面頂端有一物體由靜止開始沿斜面下滑；在物體下滑過程中，下列說法正確的有：
（A）物體的重力勢能減少，動能增加。（B）斜面的機械能不變。
（C）物體的機械能減少。（D）物體及斜面組成的系統機械能守恒。
[分析]物體在下滑過程中對斜面有垂直于該斜面的壓力。由于斜面不固定，地面又光滑斜面必將向右產生加速度；其動能及其機械能增加。所以（B）項錯誤。物件一方面克服斜面對它的壓力做功：機械能減少；另一方面由于它的重力做功，重力勢能減少，動能增加，因此選項(A)(C)正確。對于物體與斜面組成的物體系；只有物體重力做功，沒有與系統外物體發生能量的轉化或轉移，機械能守恒，故（D）項正確。
答案為：（A、C、D）
[例2]如圖2，長為l的細繩系于0點，另一端系一質量為m的小球，0點正下方距0點1／2處有一小釘，將細繩拉至與豎宣方向成q＝30o角位置由靜止釋放，由于釘子作用；細繩所能張開的最大角度為a；則角a為多大？（不計空氣阻力和繩與釘碰撞引起的機械能損失，a用三角函數表示）
[解法]小球在運動過程中只有重力做功
1、驗證機械能守恒定律一般采用打點計時器算加速度的方法。
2、在只有重力或彈力做功的物體系統內(或者不受其他外力的作用下），物體系統的動能和勢能（包括重力勢能和彈性勢能）發生相互轉化，但機械能的總能量保持不變。這個規律叫做機械能守恒定律。
3、機械能守恒條件是：只有系統內的彈力或重力所做的功。【即忽略摩擦力造成的能量損失,所以機械能守恒也是一種理想化的物理模型】,而且是系統內機械能守恒。一般做題的時候好多是機械能不守恒的，但是可以用能量守恒，比如說把丟失的能量給補回來。
（來源：文章屋網 ）
機械能守恒定律，即任何物體系統如無外力做功或外力做功之和為零，系統內只有勢能做功時，物體的動能和勢能，包括重力勢能和彈性勢能發生相互轉化，但系統的機械能即動能與勢能之和保持不變。
英國物理學家詹姆斯普雷斯科特焦耳通過探究小球經過不同力度作用后對彈簧的壓縮效果的影響，最先提出系統的機械能即動能與勢能之和是保持不變的猜想，同年，科學家邁爾對機械守恒定律做出了驗證，機械能守恒定律被譽為”動力學中最重大的發現之一”。
（來源：文章屋網 ）
