机械能

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　　中考物理知识点：机械能间的转化

　　机械能间的转化：

　　(1)动能和重力势能可以相互转化。

　　①动能转化为重力势能的标志是速度减小，所处的高度增加;

　　②重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小，速度增大。

　　(2)动能和弹性势能可以相互转化。

　　①动能转化为弹性势能的标志是速度减小，形变增大;

　　②弹性势能转化为动能的标志是动能增大，形变减小;

　　③动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。

　　(3)在动能和势能相互转化的过程中，若没有能量损失(如克服阻力)或其他形式的能量的补充，机械能的总和保持不变，机械能守恒。

　　(4)机械能也可以转化为其他形式的能量。

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机械能物理教学设计

　　课题：动能和势能

　　课型：新授

　　授时：

　　备时：

　　(一)教学目的 1.了解能量的初步概念。

　　2.知道什么是动能及影响动能大小的因素。

　　3.知道什么是势能及影响势能大小的因素。

　　4.知道什么是机械能及机械能的单位。

　　(二)教具 斜槽，钢球，木块，橡皮筋，压缩弹簧等。

　　(三)教学过程 1.复习

　　鉴于能量和功的概念有密切的联系，所以通过"怎样才算做了功"的提问，引导学生进一步理解力的作用成效、功的两要素。

　　当一个力作用在物体上，物体在这个力的作用下，沿力的方向上通过了一段距离，这个力的作用有了成效，就说这个力做了功。

　　出示一木块，并将其置于水平桌面上。说明木块受重力的作用，但木块没有在重力方向上运动，所以重力对木块没有做功。继而用手推动木块，使木块运动一段距离。在此过程中，重力仍然没有做功，手的推力做了功。进而强调力和在力的方向上通过的距离是功的两要素，且功的大小就等于两者的乘积。

　　2.引入新课 出示斜槽，并演示钢球从斜槽上滚下，在水平桌面上撞击木块，使木块移动了一段距离。让学生分析碰撞过程中，做没做功?

　　利用学生分析的结果"钢球对木块做了功"引入能量的概念：一个物体能够做功，我们就说它具有能量。可见物理学中，能量和功有着密切的联系，能量反映了物体做功的本领。

　　不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。

　　3.进行新课 物体具有能量的形式是多种多样的，以后我们将逐步认识各种形式的能量。刚才的实验中钢球撞击木块能够做功，但若将钢球停靠在木块一侧(边讲边演示)，这时的钢球并不能推动木块做功。只有运动的钢球才能推动木块做功。

　　(1)动能：物体由于运动而能够做功，它们具有的能量叫做动能。

　　引导学生广泛地列举事例，说明运动的空气、水和各种物体都能够做功，而具有动能。概括出"一切运动的物体都具有动能。"

　　演示课本图1-1实验，实验可分三步：

　　①将同一个钢球，从斜面不同高度滚下，让学生观察钢球将木块推动的距离。木块被推动的距离不同，说明钢球对木块做的功不同。木块被推动得越远，表明钢球的动能越大。实验说明：从不同高度滚下的网球，具有不同的动能。

　　②上面的实验表明钢球从较高处滚下时具有的动能大。那么钢球从不同的高度滚下时有什么不同呢?我们可通过观察实验来得到结论。将质量相同的两个钢球，同时从斜槽的最高点和接近斜槽底部的位置释放。从最高点滚下的钢球能在水平槽上追上从接近底部滚下的钢球。实验表明从高处滚下的钢球速度大。从而得到结论：物体的动能与速度有关，速度越大，物体的动能越大。

　　③换用不同质量的钢球，从同一高度让其滚下，让学生观察钢球推动木块的距离。从而得出结论：运动物体的质量越大，动能就越大。

　　演示实验之后，总结实验结果：运动物体的速度越大，质量越大，动能就越大。

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　　一、主要内容

　　本章内容包括功、功率、动能、势能(包括重力势能和弹性势能)等基本概念，以动能定理、重力做功的特点、重力做功与重力势能变化的关系及机械能守恒定律等基本规律。其中对于功的计算、功率的理解、做功与物体能量变化关系的理解及机械能守恒定律的适用条件是本章的重点内容。

　　二、基本方法

　　本章中所涉及到的基本方法有：用矢量分解的方法处理恒力功的计算，这里既可以将力矢量沿平行于物体位移方向和垂直于物体位移方向进行分解，也可以将物体的位移沿平行于力的方向和垂直于力的方向进行分解，从而确定出恒力对物体的作用效果;对于重力势能这种相对物理量，可以通过巧妙的选取零势能面的方法，从而使有关重力势能的计算得以简化。

　　三、错解分析

　　在本章知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：“先入为主”导致解决问题的思路过于僵化，如在计算功的问题中，一些学生一看到要计算功，就只想到W= Fscosθ，而不能将思路打开，从W=Pt和W=ΔEt等多条思路进行考虑;不注意物理规律的适用条件，导致乱套机械能守恒定律。

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　　一、主要内容

　　本章内容包括功、功率、动能、势能(包括重力势能和弹性势能)等基本概念，以动能定理、重力做功的特点、重力做功与重力势能变化的关系及机械能守恒定律等基本规律。其中对于功的计算、功率的理解、做功与物体能量变化关系的理解及机械能守恒定律的适用条件是本章的重点内容。

　　二、基本方法

　　本章中所涉及到的基本方法有：用矢量分解的方法处理恒力功的计算，这里既可以将力矢量沿平行于物体位移方向和垂直于物体位移方向进行分解，也可以将物体的位移沿平行于力的方向和垂直于力的方向进行分解，从而确定出恒力对物体的作用效果;对于重力势能这种相对物理量，可以通过巧妙的选取零势能面的方法，从而使有关重力势能的计算得以简化。

　　三、错解分析

　　在本章知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：“先入为主”导致解决问题的思路过于僵化，如在计算功的问题中，一些学生一看到要计算功，就只想到W= Fscosθ，而不能将思路打开，从W=Pt和W=ΔEt等多条思路进行考虑;不注意物理规律的适用条件，导致乱套机械能守恒定律。

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　　第三章 机械能

　　一、主要内容

　　本章内容包括功、功率、动能、势能(包括重力势能和弹性势能)等基本概念，以动能定理、重力做功的特点、重力做功与重力势能变化的关系及机械能守恒定律等基本规律。其中对于功的计算、功率的理解、做功与物体能量变化关系的理解及机械能守恒定律的适用条件是本章的重点内容。

　　二、基本方法

　　本章中所涉及到的基本方法有：用矢量分解的方法处理恒力功的计算，这里既可以将力矢量沿平行于物体位移方向和垂直于物体位移方向进行分解，也可以将物体的位移沿平行于力的方向和垂直于力的方向进行分解，从而确定出恒力对物体的作用效果;对于重力势能这种相对物理量，可以通过巧妙的选取零势能面的方法，从而使有关重力势能的计算得以简化。

　　三、错解分析

　　在本章知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：“先入为主”导致解决问题的思路过于僵化，如在计算功的问题中，一些学生一看到要计算功，就只想到W= Fscosθ，而不能将思路打开，从W=Pt和W=ΔEt等多条思路进行考虑;不注意物理规律的适用条件，导致乱套机械能守恒定律。

　　例1 如图3-1，小物块位于光滑斜面上，斜面位于光滑水平地面上，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力 [ ]

　　A.垂直于接触面，做功为零

　　B.垂直于接触面，做功不为零

　　C.不垂直于接触面，做功为零

　　D.不垂直于接触面，做功不为零

　　「错解」斜面对小物块的作用力是支持力，应与斜面垂直，因为支持力总与接触面垂直，所以支持力不做功。故A选项正确。

　　「错解原因」斜面固定时，物体沿斜面下滑时，支持力做功为零。受此题影响，有些人不加思索选A.这反映出对力做功的本质不太理解，没有从求功的根本方法来思考，是形成错解的原因。

　　「分析解答」根据功的定义W=F.scosθ为了求斜面对小物块的支持力所做的功，应找到小物块的位移。由于地面光滑，物块与斜面体构成的系统在水平方向不受外力，在水平方向系统动量守恒。初状态系统水平方向动量为零，当物块有水平向左的动量时，斜面体必有水平向右的动量。由于m

　　「评析」求解功的问题一般来说有两条思路。一是可以从定义出发。二是可以用功能关系。如本题物块从斜面上滑下来时，减少的重力势能转化为物块的动能和斜面的动能，物块的机械能减少了，说明有外力对它做功。所以支持力做功。

　　例2 以20m/s的初速度，从地面竖直向上势出一物体，它上升的最大高度是18m.如果物体在运动过程中所受阻力的大小不变，则物体在离地面多高处，物体的动能与重力势能相等。(g=10m/s2)

　　「错解」以物体为研究对象，画出运动草图3-3，设物体上升到h高处动能与重力势能相等

　　此过程中，重力阻力做功，据动能定量有

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　　机械能

　　1、机械功的两个必要因素:一个是作用力，一个是作用力方向上物体通过的路程，两者缺一不可。 若物体受到了力的作用,也通过了距离.但移动的距离跟受到力的方向垂直时,该力对物体没有做功。2、功率和功是两个不同的概念,做功多不一定做功快;反之,做功快不一定做功多。

　　从公式P=w/t可知,相同的时间内做功多的,功率大;做相同的功,所用时间少的,功率大。

　　从公式P=F˙v可知,在功率P一定时，力F与速度V成反比。如汽车上坡时，当功率不变，司机采取换挡减小速度，以获得较大的牵引力;若要保持速度不变，只有加大油门，增大汽车实际功率了。

　　3、机械效率等于有用功跟总功的比值，η=W有用 / W总<100%。

　　机械效率与机械是否省力，机械功率的大小，做功的多少是无关的。

　　4、对于给定的滑轮组，它的机械效率不是固定不变的。

　　W总= W有用+ W额外,提高机械效率主要措施有：

　　⑴增大提升的物重(不超过绳子所能承受的最大物重),以增大有用功在总功中的比例,提高效率。

　　⑵在滑轮的转轴中加润滑油,减小摩擦阻力;减小动滑轮的自重。即在有用功一定的情况下,减少额外功,提高效率。

　　5、物体做功的本领叫做能(或能量)，物体能够做多少功，它就具有多少能。

　　⑴物体由于运动而具有动能，物体的速度v越大，质量m越大，它具有的动能就越大。

　　⑵物体由于发生弹性形变而具有弹性势能，弹性物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大。

　　⑶物体由于被举高而具有重力势能，物体被举得越高h，质量m越大，它具有的重力势能就越大。

　　6、动能和势能统称为机械能。动能和势能在一定条件下可以相互转化，在转化过程中,如果没有其他形式的能产生,则机械能的总量保持不变。如忽略空气阻力时,空中下落石头,机械能的总量保持不变。

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