20xx-20xx學(xué)年人教版必修2教案：第七章 機(jī)械能守恒定律 第8節(jié) 機(jī)械能守恒定律1-文庫(kù)吧
2024-11-19 15:44 本頁(yè)面
【正文】 沿光滑斜面滑下時(shí)，重力對(duì)物體做正 功，物體的重力勢(shì)能減少。減少的重力勢(shì)能到哪里去了？我們發(fā)現(xiàn)，在這些過(guò)程中，物體的速度增加了，表示物體的動(dòng)能增加了。這說(shuō)明，物體原來(lái)具有的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能。 原來(lái)具有一定速度的物體，由于慣性在空中豎直上升或沿光滑斜面上升，這時(shí)重力做負(fù)A C 甲 乙 A C P 功，物體的速度減小，表示物體的動(dòng)能減少了。但這時(shí)物體的高度增加，表示它的重力勢(shì)能增加了。這說(shuō)明，物體原來(lái)具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了重力勢(shì)能。 2．動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 不僅重力勢(shì)能可以與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，彈性勢(shì)能也可以與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化。被壓縮的彈簧具有彈性勢(shì)能，當(dāng)彈簧恢復(fù)原來(lái)形狀時(shí)，就把跟它接觸的物體彈出去。這一過(guò)程中，彈力做正功，彈簧的彈性勢(shì)能減少，而物體得到一定的速度，動(dòng)能增加。射箭時(shí)弓的彈性勢(shì)能減少，箭的動(dòng)能增加，也是這樣一種過(guò)程。 【 演示 】 如圖所示，水平方向的彈簧振子。用彈簧振子演示動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。 問(wèn)題：這個(gè)小實(shí)驗(yàn)中，小球的受力情況如何？各個(gè)力的做功情況如何？這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？ 觀察演示實(shí)驗(yàn)，思考問(wèn)題。 小球在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，豎直方向上受重力和桿的支 持力作用，水平方向上受彈力作用。重力、支持力和速度方向總垂直，對(duì)小球不做功；只有彈簧的彈力對(duì)小球能做功。 結(jié)論： 小球在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈性勢(shì)能和動(dòng)能在不斷轉(zhuǎn)化。小球在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中總能回到原來(lái)的位置，可見(jiàn)，彈性勢(shì)能和動(dòng)能的總和應(yīng)該保持不變。即機(jī)械能保持不變。 【思考討論】 動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能時(shí)，重力或彈力做負(fù)功。你能舉出這樣的例子嗎？ 通過(guò)上述分析 可知 ， 通過(guò)重力或彈力做功，機(jī)械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，那么在動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能的和是否真的保持不變？ 下面我們就來(lái)定量討論這個(gè)問(wèn)題。 二、機(jī)械能守恒定律 1．機(jī)械能 （ 1） 物體的動(dòng)能和勢(shì)能之和稱為物體的機(jī)械能。機(jī)械能包括動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能。 動(dòng)能和勢(shì)能（包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能）屬于力學(xué)范疇，統(tǒng)稱為機(jī)械能。 （ 2）表達(dá)式 動(dòng)能和勢(shì)能都是標(biāo)量、狀態(tài)量，某狀態(tài)的機(jī)械能 E也是標(biāo)量、狀態(tài)量。 同一狀態(tài)的動(dòng)能和勢(shì)能之和為該狀態(tài)的機(jī)械能，即 E＝ EK＋ EP 不同時(shí)刻或狀態(tài)的動(dòng)能與勢(shì)能之和不表示機(jī)械能。 2．機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo) 動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化是否存在某種定量的關(guān)系？這里以動(dòng)能與重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化為例，討論這個(gè)問(wèn)題。 我們討論物體只受重力的情況，如自由落體運(yùn)動(dòng)或各種拋體運(yùn)動(dòng)；或者雖受其他力，但其他力并不做功，如物體沿如圖所示光滑曲面滑下的情形。一句話，在我們所研究的情形里，只有重力做功。 在圖中，物體在某一時(shí)刻處在位置 A，這時(shí)它的動(dòng)能是 Ek1，重力勢(shì)
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