【教学论文】层层深入剖析机械能的守恒条件【教师职称评定】

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1、层层深入剖析机械能的守恒条件彭长礼机械能守恒定律是高中物理的重要内容，冇非常广泛的应用，然而对于它的应用，关键的一点是耍把握机械能的守恒条件，这也是正确应用这一定律的前提，下而从多个角度考虑，层层深入剖析机械能的守恒条件.一.从对概念的理解角度分析1.机械能的研究对象木质上英对彖是一个系统，如在斜面上运动的物体A的垂力势能，是指物体与地球系统共同所具有，(这容易理解，没有地球这个AB施力物体，就不会有重力，更谈不上重力势能)，但通常我们不捉地"-球，只说是A的璽力势能，也说研究对象是单个物体A,这只是一种图1习惯说法；

2、同理，提到研究对象是两个物体组成的一个系统，也没有把地球考虑进去；弹性势能，高中阶段主要指弹簧的弹性势能，其研究对象也是一个系统如图1所示，弹赞A与物体B的机械能指A、B系统所共同具有.2.内力和外力内力和外力：首先要明确“内力”和“外力”都是指系统内的物体所受到的力•其中，系统内物体间的相互作用力叫做系统的内力，系统外的物体对系统内的物体的作用力叫做系统的外力•在处理机械能问题时，内力中总冇垂力——重物和地球相互作用而产生的力.［例1］如图2所示，球在下摆过程中,不计空气阻力，只重力和弹赞弹力的作用，试判断小球机械能

3、是否守恒？解析：球在下摆过程屮，只有重力和弹簧弹力做功，很多同学会认为小球的机械能是守恒，但只要我们稍作分析就会发现是错误的，把弹簧和小球看成一个系统，机械能是守恒的，这个过程屮弹簧伸长，弹性势能增大，如果认为小球的机械能也是守恒的,那么系统的机械能是增人的，这与系统机械能守恒是相才盾的.所以小球的机械能是不守恒的，虽然只有重力和弹簧弹力做功，但离开了弹簧，小球不可能侑弹性势能，它的机械能不导怛，在这里小球的重力势能是指小球和地球系统的.也就是说这里的系统严格上來讲应该包括:小球、弹簧和地球.这里的重力和弹簧弹力都是属

4、于系统的内力.3.机械能守恒机械能守恒包含以下二层含义(1)机械能的总最时刻相同，在所研究的过程中，任选两个不同的状态，研究对象的机械能必定相等，WE2=E{.通常我们关心的是一个过程的首、末两状态，此式也可理解成首、末两状态机械能相等，但应注意的是，首、末两状态机械能相等，不能保证研究对象在所研究过程屮机械能一定守恒,只有在过程小任选一个状态,其机械能都保持恒定值吋，研究对象的机械能才有可能是守恒的.(2)只发生动能和势能的相互转化，不能冇第三种形式的能参与转化，否则，即使机械能总量不变，机械能也是不守恒的.二.从力

5、做功角度上分析力的做功又分内力和外力做功，内力和外力做功都会引起系统机械能的变化,所以机械能守恒条件从做功角度考虑应该同时满足以下两个条件(1)外力不做功，则系统的机械能不与外界发生交换.(2)内力中没有重力和弹费弹力以外的力做功或它们做功之和为零(若两物体碰撞后粘在一起、有滑动摩擦力、滞阻力及类似这样的内力做功，系统机械能将减少；若有火药爆炸、气体膨胀及类似这样的内力做功，系统的机械能将增加)，则系统内部不发生机械能与其它形式能的转化.［例2］长木板A静止于光滑的水平地面上，小物块B以初速度V。沿水平方向滑到A的上表

6、而，最终没有离开A,如图3所示,试判断A、B组成的系统的机械能是否守恒？；＜S2＞；：＜S]-＞：图3解析：B最终没有离开A,说明它们Z间有摩擦力，A、B组成的系统所受外力不做功,但其内力滑动摩擦力做功Z和不为零，所以系统机械能不守恒.一.从能的转化角度分析从能量转化角度看，只要在某一物理过程中，系统的机械能总量始终保持不变，而且系统内或系统与外界Z间没有机械能转化为其他形式的能，也没有其他形式的能转化为系统的机械能，那么系统的机械能就是导恒的.如果系统内或系统与外界之间有其他形式的能与机械能的转化，即使系统机械能总量

7、保持不变，这种情况其机械能是不守恒的，不能认为“总量不变”即“守恒”•如在水平公路上以最大速度匀速行驶的汽车或在静止的海水中以最大速度匀速行驶的轮船，虽然机械能总量保持不变，但系统内有其他形式的能(内能或电能)转化为系统的机械能，系统乂克服外界做功将机械能转化成其他形式的能，所以它的机械能是不导恒的.因此从能的转化角度来理解机械能守恒应包含以下三层含义：(1)在物体和地球组成的系统中，若只有物休的动能和系统的重力势能Z间发生相互转化，则系统机械能守怛•(2)在物体和弹簧组成的系统屮，若只有物体的动能和弹簧的弹性势能Z间

8、发牛相互转化，则系统机械能守恒.(3)在物体、弹簧和地球组成的系统中，若只冇物体的动能、系统的重力势能和弹簧的弹性势能Z间发生相互转化，则系统机械能守恒.［例3］如图4所示，长度相同的三根轻杆构成一个止三角形支架,在八处固定质量为加的小球；B处固定质量为m的小球，支架悬挂在0点，对绕过0点与支架所在平面相垂直的固定轴转动•开始时0