机械能守恒定律习题十篇

机械能守恒定律习题篇1

教学目的

本课教学从动能和势能的复习入手，引导学生观察生活现象，思考动能和势能的变化之间的关系。机械能守恒定律是本章教学的重点内容，重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；能够应用机械能守恒定律解决有关问题，进而利用动能定理推导出机械能守恒定律的表达式。

教学重点

1.机械能守恒的条件。

2.在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出数学表达式。

教学难点

1.判断机械能是否守恒。

2.灵活运用机械能守恒定律解决问题。

课时安排

1课时。

三维目标

知识与技能：1.理解动能与势能的相互转化；2.掌握机械能守恒定律的表达式。

过程与方法：经过机械能守恒定律的实际应用，进一步理解机械能守恒的条件。

情感态度与价值观：培养理论联系实际的思想，通过规律、理论的学习，培养学以致用的思想。

课前准备

1.自制课件、学案。

2.机械能守恒定律传感器。

教学过程

回顾本章内容的学习思路，沿着功能关系一路走来。

动能与势能的相互转化：

前面我们学习了动能、势能和机械能的知识。在初中学习时我们就了解到，在一定条件下，物体的动能与势能可以相互转化，动能与势能相互转化的例子在生活中非常多。

课件展示翻滚过山车的精彩片断，激发学生学习的兴趣，引出本节课的学习内容。

在学生观看过山车的同时,教师提醒学生分析过山车在运行过程中动能和势能的变化情况。

推进新课

通过视频观看滚摆和滑雪，学生指出视频中能量的转化关系。

教师小结：物体运动过程中，随着动能的增大，物体的势能减小；反之，随着动能的减小，物体的势能增大。

1.动能和重力势能的相互转化

问题1：一个物体沿着光滑的曲面滑下，在A点时动能为Ek1，重力势能为Ep1；在B点时动能为Ek2，重力势能为Ep2。请找出各物理量的关系。（物体在A点的机械能E1和在B点的机械能E2的关系如何？）

分析：根据动能定理，有:mv22-mv12=WG

下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面，有WG=mgh1-mgh2

由以上两式可以得到mv22-mv12=mgh1-mgh2

移项得mv22+mgh2=mv12g+mgh1

引导学生分析讨论上面表达式的物理意义：等号的左侧表示末态的机械能，等号的右侧表示初态的机械能，表达式表

明初态跟末态的机械能相等。即在小球下落的过程中，重力势能减小，动能增加，减小的重力势能转化为动能。

问题：此表达式具有普遍意义吗？还是仅在只受重力的自由落体运动中成立？引导学生自己推导竖直上抛、平抛的过程是否成立。

引导学生关注在上述过程中物体的受力情况。可以证明，在只有重力做功的情况下，物体动能和势能可以相互转化，而机械能总量保持不变。

2.动能和弹性势能的相互转化

课件展示：展示弹簧振子（由于弹簧振子概念学生还没有接触，教师可以不提弹簧振子的概念）的运动情况，分析物理过程。

教师设疑：在只有重力做功的情况下，机械能是守恒的；同样作为机械能组成部分的势能，是否在只有弹力做功的情况下，机械能也能守恒呢？

问题2：一个小球固定在弹簧的一端，沿着光滑的水平面运动，从A到B的过程中，在A点时动能为Ek1，弹性势能为Ep1′；在B点时动能为Ek2，弹性势能为Ep2′。请找出各物理量的关系。

教师引导、总结：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。

表达式：Ek2+Ep2=Ep1+Ek1

教师引导学生理解表达式中各量的物理意义，并回顾机械能守恒定律的推导过程，加深认识。

3.机械能守恒定律的条件。

思维拓展

通过以上内容的学习，我们理解了机械能守恒定律的表达式，但真正应用到解题过程还是有限制的。

大屏幕投影机械能守恒定律的内容，并用不同颜色展示“在只有重力或弹力做功的物体系统内”，突出强调守恒的受力前提。引导学生自己总结守恒的条件。

学生总结：机械能守恒定律的条件可以表述为：

1.只受重力（弹力），不受其他力，如自由落体的物体。

2.除重力（弹力）以外还有其他力，但其他力都不做功，如做单摆运动的物体。

课堂训练

1.在下面各实例中，哪些过程机械能是守恒的，哪些过程机械能不守恒？为什么？

（1）跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降。

（2）铅球在空中做平抛运动。

2.关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法正确的是（ ）

A.做匀速直线运动的物体，机械能一定守恒

B.做匀变速直线运动的物体，机械能一定守恒

C.外力对物体所做的功等于0时，机械能一定守恒

D.物体若只有重力做功，机械能一定守恒

布置作业

1.教材“问题与练习”第1、3、4题。

机械能守恒定律习题篇2

关键词： 问题导学法 机械能守恒定律教学 应用

“学起于思，思源于疑”，“问题导学法”又称“设问教学法”，它是通过创设特定的问题情境，引导学生在解决面临的学习问题中，主动获取和运用知识、技能，发展其学习主动性和自主学习能力的课堂教学方法。课堂教学作为学校教育教学的中心环节和最基本的组织形式，是形成教学质量，达成教学目标的主要途径。学生不应是被动的、消极的知识的接受者，而应是主动的、积极的知识的探索者。因此，“问题导学法”在课堂教学中的过程应以问题为主线，从提出问题、分析问题到问题的解决与应用，逐步达到教学目标。在此过程中教师应充分体现其引导的作用，使学生真正成为活动的主体，使学生多动口、动脑、动手，提高课堂效率，做到事半功倍。

一、分析教材内容，选择合适教学方法

机械能守恒定律这节课内容主要是针对机械能守恒的理论推导和应用部分，大致分四步走：第一步，定性理解动能和势能之间可以相互转化；第二步，理论推导机械能守恒定律；第三步，通过实例分析机械能守恒定律的内容和条件；第四步，机械能守恒定律的应用。本节内容由定性分析动能和势能的相互转化，到结合自由落体运动过程作理论推导，然后总结出定律，阐释机械能守恒的实质，最后是实际应用，符合由特殊到一般的认识规律。在探究、推理过程中，有利于培养学生的演绎推理能力、分析归纳能力和探索发现能力，有利于学生领悟物理学研究方法和提高创造性思维能力。教材的内容结构能较好地突出理论与实践的统一，使学生明白物理规律既可以直接从实验得出，又可以用已知规律从理论上导出。

因此，这节课的教学比较适宜采用问题导学法：首先，从生活实例启发学生发现问题，了解问题的实质；其次，通过实验分析再联系已学知识解决问题；最后，利用规律解决相关问题。以教师指导下的学生活动为主，使学生真正成为学习的主体，通过大量实例分析使学生更好理解地机械能守恒定律的条件，这样就在不知不觉中突破了难点。在细节处理上也可以利用层层设问较好地完成教学目标。例如：在引导学生利用自由落体运动推导机械能守恒的过程中，进行三步设问：1.用动能定理研究AB段运动得到什么方程？2.根据重力做功和重力势能的关系研究AB段运动得到什么方程？3.联立两个方程，从能量转化的角度得到什么结论？这样，学生就在教师的步步引导下得出了机械能守恒的结论。

二、问题导学法的教学过程

机械能守恒定律的教学过程可细分为8个环节：复习提问、导入新课提出问题分析问题得出结论知识深化应用举例练习巩固，问题导学法贯穿于整个教学过程，如图1所示。

1.复习提问、导入新课

在引入环节通过复习提问和图片展示、视频播放分析生活实例，为导入问题做准备。

（1）复习提问：①动能定理的内容是什么？重力做功与重力势能变化的关系是什么？②机械能的定义是什么？

（2）多媒体展示图片和视频（瀑布、荡秋千、过山车、撑竿跳高，等等），让学生分析这些运动过程中的共同特点，即动能和势能之间可以互相转化。

2.提出问题

如何创设问题情境是问题导学法的一个关键。通俗地讲，问题就是要求学生回答或解释的那些尚待解决或学生弄不明白的事。“问题”应该来源于学生的阅读、讨论、练习、实验等学习实践活动中，来源于学生认识的局限、思维的冲突、方法的错误、对象的模糊、观念的差异，等等方面。本节课通过实际生活实例分析动能和势能之间可以相互转化，从而提出问题：动能与势能的转化过程中可能满足什么样的定量规律？

3.分析问题

问题提出之后，接下来进行问题分析。问题分析时通过定性和定量逐步深入分析。

（1）通过实验定性分析

实验一：钢球用细绳悬起，请一个同学上来靠近，将钢球拉到同学鼻子处释放，让学生观察钢球摆回时同学的反应，钢球是否会撞到该同学以及原因，并分析出哪个过程是动能向重力势能转化，哪个过程是重力势能向动能转化。

猜想：动能与势能的转化过程中其总和保持不变。

（2）通过理论推导定量分析

在理论推导定量分析时，采用了另一种教学方法――对比教学法，如图2所示。通过层层设问，在教师的引导下，学生利用已学知识动能定理对三种运动模型进行对比分析，总结出物理规律，使学生充分理解机械能守恒定律的内容及条件。

模型一：自由落体运动是重力势能向动能的转化过程，我们应用学过的动能定理和重力做功与重力势能的关系等知识，可推导证明在这个过程中机械能守恒。

如图3所示，设一个质量为m的物体自由下落，经过高为h的A点（初位置）时速度为V。下落到高度为h的B点（末位置）时速度为V，

问题1：用动能定理研究AB运动段得到什么方程？

问题2：根据重力做功和重力势能的关系研究AB运动段得到什么方程？

问题3：联立两个方程，从能量转化的角度得到什么结论？

解析：在自由落体运动中，物体只受重力G=mg的作用，重力做正功。设重力所做的功为W，则由动能定理可得：

W=mV-mV①

①式表示，重力所做的功等于动能的增加。

另一方面，由重力做功与重力势能的关系知道：

W=mgh-mgh②

②式表示，重力所做的功等于重力势能的减少。由①式和②式可得：

mV-mV=mgh-mgh③

由③式可知，在自由落体运动中，重力做了多少功，就有多少重力势能转化为等量的动能。

通过对③式移项后可得：

mV+mgh=mV+mgh或写成E+E=E+E④

④式表明，在自由落体运动中，动能和重力势能之和即总机械能保持不变。

模型二：如果物体下落时空气阻力不可忽略，上述过程则有：

问题1：用动能定理研究AB段得到什么方程？

问题2：根据重力做功和重力势能的关系研究AB运动段得到什么方程？

问题3：联立两个方程，从能量转化的角度得到什么结论？

解析：由动能定理可得

W-W=mV-mV⑤

⑤式表示，重力和阻力的所做的功等于动能的增加。

另一方面，由重力做功与重力势能的关系知道：

W=mgh-mgh⑥

⑥式表示，重力所做的功等于重力势能的减少。由⑤式和⑥式可得：

mV-mV=mgh-mgh-W⑦

由⑦式可知，重力势能减少量大于动能增加量，表明机械能的总量减少，减少的机械能转化为其他形式的能，机械能不守恒。

模型三：斜抛运动，从高为h的塔上以速率v将一小球斜向上抛出，落地时速度为V，不计阻力。如图4所示，上述过程则有：

问题1：用动能定理研究CD段得到什么方程？

问题2：根据重力做功和重力势能的关系研究AB运动段得到什么方程？

问题3：联立两个方程，从能量转化的角度得到什么结论？

mV+mgh=mV+mgh⑧

由⑧式可知在斜抛运动中，动能和重力势能之和即总机械能保持不变。

通过以上三种运动模型总结得出：在只有重力做功的情况下，不论物体做直线运动还是曲线运动（如竖直上抛运动、平抛等），物体的机械能总量保持不变。

4.归纳总结，得出结论

（1）机械能守恒定律

内容：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。

适用条件：只有重力做功。

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（2）机械能守恒定律适用条件拓展

播放多媒体动画：在光滑的水平面上，放开一根被压缩的弹簧，弹簧把跟它接触的小球弹出去。通过提问引导学生分析出：一、弹簧的弹性势能转化为小球的动能。二、在弹性势能和动能的相互转化中，如果只有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒。

所以机械能守恒的适用条件还有：在只有弹力做功的情形下，系统（弹簧和物体）的机械能也守恒。

我们进一步归纳出机械能守恒定律的内容：在只有重力或弹力做功的情况下，系统的动能和重力势能或弹性势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。

5.知识深化

举出生活实例，通过教师引导，学生独立思考，判断物体在运动过程中是否满足机械能守恒，进一步加强对机械能守恒条件的理解，突破本节课重难点。实例如下：

a.跳伞员带着张开的降落伞在空气中匀速下降

b.抛出的手榴弹或标枪做斜抛运动（忽略空气阻力）

c.拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升

d.物体沿光滑曲面自由下滑

6.应用举例

应用举例要有针对性，抓住机械能守恒定律的基本思想和解题方法。要抓住典型性、灵活性、多解性的典型问题，特别是对具有典型性和多解性的题目，尽量做到一题多解、一题多变、多题归一、触类旁通、举一反三，通过这样的思维聚合训练，能够脱离题海，达到事半功倍的效果。

比如例题：一物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下，斜面高1m，长2m。不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大？拓展：若上题中把斜面改为光滑曲面，结果又会怎样？

通过牛顿力学知识和机械能守恒定律两种方法对比解题，总结出机械能守恒定律解题步骤、特点和优势。另外再通过精选练习题，重视理论联系实际，努力尝试解决新情景问题，提高学生的知识和方法迁移能力。

7.课堂小结及巩固训练

通过设问引导学生对本节课主要知识点进行归纳总结，如机械能守恒定律的内容、机械能守恒的条件和应用机械能守恒定律的基本思路，完善学生的知识结构，培养学生整理归纳的能力。教师精选练习题，让学生进行针对性训练，比如在完成机械能守恒定律的新课教学后，再通过习题课对机械能守恒的练习题进行分类型训练：1.机械能守恒条件的判断；2.单个物体机械能守恒的简单计算；3.机械能守恒与圆周运动的结合；4.匀质连续体中的机械能守恒；5.多个物体组成的系统机械能守恒，等等。让学生通过一定量的练习，对题型进行分类归纳，总结所用的知识点、解决问题的思路和物理模型，实现由知识向能力的转化，使学生的思维得到有效的锻炼和发展。

8.布置作业

在课堂教学尾声阶段，即是布置作业。教师可选择少而精的作业题，如本节课后练习第4、5题交给学生去解决，去巩固提高，去体会“渔鱼”之乐。

三、问题导学法在机械能守恒定律中的应用总结

问题导学的教学模式从培养学生能力出发来组织教学过程，它不是由教师先讲，而是让学生在问题导引下先进行自学和探索，然后教师再进行评述性讲解。这就把以教为重心转移到以学为重心，把单纯传授知识转移到打好基础，发展智力，培养能力的轨道上来。在机械能守恒定律教学中，我从分析生活实例入手，以问题为主线，层层设问，使学生在教师引导下，分析实验现象，并且根据相关知识完成机械能守恒定律的推导。通过机械能守恒定律课堂教学实践证明：用“问题导学法”教学，体现了教师的主导地位，发挥了学生的主体作用。教师的主导作用表现为教师是教学的组织者、参与者和引导者，创设能吸引学生主动参与的教学环境，为营造自主探究、交流合作的学习气氛。学生的主体作用表现为：学生自主分析、解决问题，激发了学习兴趣，培养了自主学习和自主探究的能力，有利于扩大学生视野，开发智力，培养分析、归纳、解决物理学习中的实际问题的能力，势必对学生的终身学习起到重大影响，也利于学生适应将来的学习型社会。这摈弃了传统教育思想，把知识看作一种教育结果，主要向学生传授知识，关心传授了多少知识；而是采用现代教育思想，把知识看作一种过程，除了关心传授的知识的量外，还关心获得知识的过程，更强调学习自主能力的培养过程。

四、结语

物理作为一门自然学科，它可以把课内知识与课外知识融为一体，采用问题导学法，让学生始终带着问题去学习，带着问题去探究，在开放的学习过程中发现、分析、解决问题，体会物理与自然社会的联系。这为学生的创造、物理知识的应用创造了广阔的空间。问题导学式教学法只是众多教学方法中的一种，在课堂教学中应根据具体情况灵活选择教学方法，甚至综合应用多种教学方法，如本节课虽以问题教学法为主，但也融入了对比法、启发式教学法，等等。

参考文献：

［1］广东基础教育课程资源研究开发中心物理教材编写组.物理教学用书［M］.广东教育出版社，2004，12，1.

［2］高中数学教学中的问题导学法探究［J］.沙棘（科教纵横），2010，10.

机械能守恒定律习题篇3

能量守恒定律是十九世纪自然科学三大发现之一。能量转化和守恒思想贯穿整个高中教材， 从前后联系来看，这节课的内容有利于学生对功能关系的进一步认识；为今后学习能量守恒、电荷守恒等守恒定律打下基础。

教材一开始列举出动能和势能转化的两个实例，接着安排单摆小球的实验，利用学生的好奇心，提高学生探索新事物的兴趣，调动其学习积极性。教材以平抛运动为例很快得出机械能守恒定律。

2 教学对象分析

新课程改革指出要彻底改变学生的学习方式，培养学生的创新精神和实践能力。学生通过初中机械能定性知识的学习、高中绝大部分力学知识和本章功、功率和动能定理的学习，在物理知识结构、思维的深度和认知方法策略等方面均奠定了一定的基础。但学生对学习物理规律的思维过程和方法的应用能力以及动手能力仍需进一步培养和提高。

3 三维教学目标

（一） 知识与技能：理解机械能守恒定律的内容，在具体问题中能判断机械能是否守恒；初步学会用能量转化和守恒的思想来解释物理现象，并能将所学知识应用于实际情境中，培养学生动手能力。

（二） 过程与方法：以实验为基础，通过观察演示实验，培养学生的观察能力、分析能力和空间想象能力；在归纳机械能守恒定律的使用条件时，培养学生独立思考的能力，分析归纳的能力以及口头表达能力。

（三） 情感态度价值观：激发学生学习兴趣，培养学生自信心以及严谨认真的科学态度。

4 教法和学法

实验探究法：用"铁球碰鼻"的实验引入课题。讨论法：在推导机械能守恒定律时，让学生自己推导、讨论。归纳法：在得出机械能守恒定律，守恒条件时用归纳法。启发式教学和课件辅助教学。

5 教学重点和难点

正确理解机械能守恒定律的内容以及定律成立的条件。从功能转化关系角度理解机械能守恒的条件；在具体问题中能判断机械能是否守恒。

6 教学过程

（新课引入）师：前面我们学了机械能的知识，知道动能和势能（重力势能、弹性势能）的总和统称机械能。不同形式的能量之间可以相互转化。

ppt展示：⒈ 机械能：动能、势能（重力势能和弹性势能）

Ek=12mv2 Ep=mgh

师：以单摆小球为例，将小球拉至某一高度由静止释放，重力势能转化为动能，小球由最低点摆到往上摆，动能转化为重力势能。

下面我们利用这个单摆小球来做一个有趣的的实验：

（"铁球碰鼻"：请同学上来合作，完成实验）

师：这位同学怕铁球碰到鼻子，但是鼻子"安然无恙"，为什么呢？解释这种现象要用到新的力学理论――机械能守恒，今天学习机械能守恒定律。

ppt展示： 第五节 机械能守恒定律

师：现实物理世界存在大量动能和势能相互转化的例子。

（课件展示：自由落体、平抛、小球压缩弹簧的动画）

师：请同学们说明物体的动能和势能之间的转化。

生：物体自由下落平抛时，高度越来越小，速度越来越大。高度减小表示重力势能在减小；速度增大表示动能增大。这个过程中，重力势能转化为动能。

竖直上抛的物体，在上升过程中，速度越来越小，高度越来越大。速度减小表示动能减小；高度增大表示重力势能增大。这个过程动能转化为重力势能。

小球压缩弹簧，放开后弹簧的弹性势能转化为小球的动能。

师：这几个例子中动能和势能之间确实发生了转化，那么在动能和势能的相互转化过程中，动能和势能的总和即总的机械能如何变化呢？

（课件展示自由落体）

师：对自由落体的物体，请同学们在自己的练习本上分别写出动能定理的表达式及重力做功与重力势能变化之间的关系。

（课件展示正确的表达式，强调学生易出错的地方：重力做功等于"初位置"的重力势能减去"末位置"的重力势能）

ppt展示： mgh1-mgh2=12mv22-12mv21

师：等号左边是重力势能的减少量，等号右端是动能的增加量。该式说明什么？

生：在上述过程中重力势能的减小量等于动能的增加量。

ppt展示： 12mv21+mgh1=12mv22=mgh2

师：请同学们结合图形说明这个式子等号两端各物理量的含义。

生：等号左侧表示物体在初位置的机械能；等号右侧表示物体在末位置的机械能。该式说明在上述情景中物体的机械能是守恒的。

师：同学们对这两个表达式描述得很好。其实，在物体做平抛运动或沿光滑斜面下滑都可以列出相同的式子。

那么请你们思考一下，这三种情境中物体的受力情况及各个力做功情况，有哪些共同点和不同点，猜想在什么条件下物体的机械能守恒？

（教师评析后总结守恒定律的内容）

ppt展示： ⒉ 机械能守恒定律：在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。

师：我们分别用Ek1和Ek2表示物体的初动能和末动能，用Ep1和Ep2表示物体的初位置与末位置的重力势能，则上式变成：

ppt展示： Ek1+ Ep1 =Ek2 +Ep2

是不是除重力外，其他力对物体做了功，物体的机械能就一定不守恒呢？如果竖直下落的物体除受重力外还受到空气的阻力作用，机械能还守恒吗？

（引导学生证明，课件展示）

WG-Wf=12mv22-12mv21

WG=mgh1-mgh2

12mv21+mgh1 =12mv22+mgh2+Wf

师：上式表明，物体在运动过程中，除重力做功外，如果还有其他力做功或其它力做功的代数和不为零，则机械能的总量要变。

ppt展示： ⒊ 守恒条件：只有重力做功。

师：只有重力做功包括以下两种情况：

① 除重力外不受其它力作用 例如：自由落体和平抛

② 受其它力作用，但其它力不做功. 例如：沿光滑斜面下滑

师：这里请大家注意，推导中，物体的初状态和末状态我都是任意取的，所以说，"守恒"指过程中任意时刻的机械能都是相同的。

师：前面我们都是以动能和重力势能的转化为例，研究机械能守恒。

动能和弹性势能的相互转化中，机械能总量是否守恒呢？。

（课件展示小球压缩弹簧的动画）

类比得到：在只有弹力做功的条件下，物体的动能与弹性势能可以互相转化，而机械能的总量保持不变.

ppt展示： 守恒条件：只有重力（或弹力）做功。

师：在这个例子中，小球的动能和弹簧的弹性势能总和保持不变，因此小球和弹簧系统机械能守恒；以自由落体运动为例，由于重力势能是物体和地球相互作用引起的，因此物体和地球系统机械能守恒。所以

ppt展示： ⒋ 机械能守恒是对系统的。

师：学习了机械能守恒定律及条件，现在请同学们试着解释这节课开始我们做的"铁球碰鼻"的实验现象。由于空气阻力和铁球的重力相比可以忽略，那么物体受到哪些力的作用？各力做功情况？铁球的机械能守恒不呢？

生：铁球摆动过程中，受到重力和绳子拉力的作用，但拉力不做功，铁球的机械能守恒，所以每次都摆到原来的高度，实验者的鼻子是安全的。

师：同学解释得非常正确。不仅这样，如果在铁球摆动范围的某点订一个钉子，小球仍能上升到原来的高度。

（课件展示订有一个钉子后单摆小球的动画）

（播放蹦极视频，引导学生分析能量的转化）

5.课堂练习：教材的"思考与讨论"和练习题。

6.小结：本节课我们学习了机械能守恒定律，重点是掌握定律的内容和表达式，理解定律成立的条件，从而正确应用机械能守恒定律解题。同时要注意"守恒"指整个物理过程的任一时刻机械能都是相同的。所以，同学们可以根据需要选择过程中的任意两个状态列机械能守恒的方程。

7 课后反思

机械能守恒定律习题篇4

1.在物理知识方面的要求：

(1)理解能的转化和守恒定律，能列举出能的转化和守恒定律的实例;

(2)理解“永动机”不能实现的原理。

2.让学生初步学会运用能的转化和守恒定律计算一些简单的内能和机械能相互转化的问题。

3.能的转化和守恒定律是自然科学的基本定律之一，应用能的转化和守恒的观点来分析物理现象、解决物理问题是很重要的物理思维方法。

二、重点、难点分析

1.重点内容是能的转化和守恒定律，强调能的转化和守恒定律是自然科学中最基本定律。

学习运用能的转化和守恒原理计算一些物理习题。

2.运用能的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能是怎样转化的，对学生来说是有难度的。

三、教具

四、主要教学过程

(一)引入新课

我们知道刀具在砂轮上磨削时，刀具发热是因为通过摩擦力做功，机械能转化为内能。在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。这些实例中，物体的内能为什么增加了?是凭空产生的还是由其他形式能转化来的?能的转化过程中数量之间有什么关系?这是今天要学习的内容。

(二)教学过程设计

1.机械能与内能转化过程中能量守恒

(1)运动的汽车紧急刹车，汽车最终停下来。这过程中汽车的动能(机械能)转化为轮胎和路面的内能(假定这过程没有与周围物体有热交换，即不散热也不吸热)。摩擦力做了多少功，内能就增加多少。公式W=ΔE表示了做功与内能变化的关系，这公式也反映出做功过程中，机械能的损失数量恰好等于物体内能增加的数量。

(2)把一铁块放入盛有水的烧杯中，用酒精灯加热烧杯内水，直至水沸腾。在这一过程中，铁块从周围水中吸收了热量使它温度升高，内能增加。这过程中水的一部分内能通过热量传递使铁块内能增加。铁块吸收多少热量，它内能就增加多少。公式Q=ΔE表示吸收的热量与内能变化量的关系，也反映出铁块增加的内能数量与水转移给铁块的内能数量相等。

一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递过程，那么，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q，等于物体内能的增加ΔE，即W+Q=ΔE

上式所表示的是功、热量和内能之间变化的定量关系，同时它也反映了一个物体的内能增加量等于物体的机械能减少量和另外物体内能减少量(内能转移量)之和。进而说明，内能和机械能转化过程中能量是守恒的。

2.其他形式的能也可以和内能相互转化

(1)介绍其他形式能：我们学习过机械运动有机械能，热运动有内能，实际上自然界存在着许多不同形式的运动，每种运动都有一种对应的能量，如电能、磁能、光能、化学能、原子能等。

(2)不仅机械能和内能可以相互转化，其他形式能也可以和内能相互转化，举例说明：(同时放映幻灯片)

①电炉取暖：电能内能

②煤燃烧：化学能内能

③炽热灯灯丝发光：内能光能

(3)其他形式的能彼此之间都可以相互转化。画出图表让学生回答分析：

3.能的转化和守恒定律

大量事实证明：各种形式的能都可以相互转化，并且在转化过程中守恒。

“能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体。”这就是能的转化和守恒定律。

在学习力学知识时，学习了机械能守恒定律。机械能守恒定律是有条件限制的定律，而且实际现象中是不可能实现的。而能的转化和守恒定律是存在于普遍自然现象中的自然规律。这规律对物理学各个领域的研究，如力学、电学、热学、光学等都有指导意义。它也对化学、生物学等自然科学的研究都有指导作用。

机械能守恒定律习题篇5

关键词：主题核心概念；学习进阶；中观教学设计；机械能

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）11-0066-7

1 问题的提出

教学设计是一个系统性规划教学系统的过程，一般有三种方式：一是指向于整本教材、整个学科知识结构的宏观安排；二是指向某一课时、某一概念的微观层面上的教学安排；三是介于二者之间的指向于结构化主题学习单元的中观教学设计。

目前，高中物理教学的设计视角大多指向微观层面，其原因除了教师缺少基于联系视角进行中观教学设计的整体观念外，更重要的原因在于缺乏合适的架构组织来统领大量具体概念，从而造成了学生在整体知识理解上只见“树木”，不见“森林”的误区。

2 核心概念的层次模型及其学习进阶

前些年，美国教育界针对本国科学课程中“一英里宽，一英寸深”的现象提出广泛批评，由此催生了《美国国家科学教育标准》的重新修订。新标准的核心思想围绕少数核心概念进行知识组织，并对核心概念规定了12年一贯制的学习进阶，以促进学生对核心概念的全面理解。由此，核心概念及其学习进阶逐渐成为全球科学教育领域的研究热点。

关于核心概念及其学习进阶，我国科学教育界在介绍国外相关研究成果的同时，在核心概念的确定原则、核心概念的学习进阶规划等方面进行了研究，并围绕核心概念、学习进阶的教学设计进行了初步的实践探索，但对科学概念层次模型尚未达成共识。在本文中，笔者基于图1所示的科学概念层次模型进行了实践研究。

对于物理学科而言，在图1所示的科学概念层次模型中，居于塔尖的“学科核心概念”只有“运动与相互作用”“能量守恒”等少数几个，但却统摄着数量众多的抽象概括水平依次降低的“主题核心概念”“重要概念”和“基础概念”。因此，围绕核心概念进行教学设计时，首先需要对其组织架构关系进行分析，并对“主题核心概念”“重要概念”等下位概念的学习序列进行合理的规划，即对其学习进阶进行研究。

目前，关于学习进阶主要有两种研究取向，一是基于课程论视角，认为学习进阶是符合学生发展规律的概念序列，其研究取向是对核心概念的学习序列进行宏观规划；二是基于教学论视角，认为学习进阶是描述学生的学习路径，是“学习者认知发展过程中用以‘踏脚’的具体的‘脚踏点’”，其研究取向是对具体“脚踏点”进行优化设计。显然，二者虽然研究取向不同，但却相辅相成，因为“仅有路径还不足以提供学习者认知发展的支撑，需要寻找学习者每一次进步的‘脚踏点’，以此帮助学习者发展和完善原有的认知结构，顺利构建有意义的认知”。

3 围绕核心概念进行教学设计的理性思考

基于图1所示科学概念层次模型进行教学设计，主要有三种取向：一是围绕学科核心概念的教学设计，它一般属于课程专家的研究范畴；二是围绕某个重要概念、基础概念的微观处理；三是介于二者之间、基于主题核心概念的中观教学设计。由于主题核心概念是联系学科核心概念与重要概念的桥梁，这样围绕主题核心概念的教学设计，向上可以契合学科核心概念的学习序列，向下可联系学生的思维过程。因此，基于主题核心概念的教学设计是最佳的中观教学设计方式。

需要指出的是，基于主题核心概念的学习路径不是单个重要概念学习路径的简单拼接，因为重要概念间的关联方式既是知识结构的重要组成部分，也是促进知识结构化的重要途径。因此，只有将它们及其之间的关联方式放在系统的高度去统筹规划，才能围绕进阶层级设计出最优化的进阶路径。

关于重要概念间的关联方式，一般有内外之分，其中有关重要概念间的层次关系、概念属性以及建立过程间的逻辑关系属于内在关联方式，而蕴含重要概念的建立、应用的结构化主题则属于一种外在的关联方式。因此，基于主题核心概念学习路径设计，不仅需要对内在关联方式进行优化重组，同样需要重视结构化主题情境这种外在关联方式的构建，以便学生基于情境获得知识、应用知识，从而在丰富其认知结构的同时，有效培养学生解决实际问题的能力。

4 围绕主题核心概念教学设计的实践研究

在围绕主题核心概念的教学设计时，还需要把学科核心概念解构成“颗粒度”适中的主题核心概念。在本文中，以学科核心概念“能量守恒”为例，首先基于科学层次模型对其组织架构关系进行分析，然后探讨主题核心概念“机械能及其守恒定律”的学习路径设计。

4.1 “能量守恒”的组织架构关系

“能量守恒”是中学物理中几个学科核心概念之一，但它却统摄了Ⅰ中的“主题核心概念”、Ⅱ中的“重要概念”以及若干“基础概念”，具体的组织架构关系如图2所示。（注：由于基础概念数量较多，图中没有列出层次，另外，有关的电磁场能量也未列出。）

在人教版必修2及选修3系列的相关章节中，都是围绕“功是能量转化的量度”和“守恒思想”这条主线进行内容组织的，其中关于“功是能量转化的量度”没有采用新课标之前的教材组织方式――在章首直接说明“做多少功，就有多少能量发生转化”，而是采用逐级渗透，使学生在“润物细无声”中体会这一重要思想，具体渗透的章节如表1。

由表1可知，要实现对“能量守恒”的深刻理解，“机械能及其守恒定律”的学习路径设计至关重要。

4.2 “机械能及其守恒定律”单元的教材分析

纵观图2中主题核心概念“机械能及其守恒定律”的“颗粒度”，非常适合单独构成主题学习单元，但人教版教材没有简单地按其概念序列进行内容组织，而是从以下两个层面渗透“功是能量转化的量度”和“守恒思想”的重要主线。

（1）关于守恒思想的渗透方式

关于守恒思想，教材按“追寻守恒量（动能、势能间的转化及其守恒猜测）机械能守恒定律及其实验验证能量守恒”进行组织。在“追寻守恒量”中，以图3所示的伽利略理想实验所隐藏的守恒思想为出发点，重现人类追寻能量概念的思维脉络，初步概括出能量概念，并定义势能、动能，猜测动能、势能在相互转化过程中可能守恒。在“机械能守恒定律”中，运用演绎与归纳的方法建立机械能守恒定律，并安排验证性实验，引导学生从理论与实验两个层面上体验守恒思想。在单元最后安排“能量守恒定律与能源”，其目的是在更宽广的知识背景下引导学生感悟守恒思想，完善能量的知识结构。

（2）关于“功是能量转化的量度”渗透方式

关于“功是能量转化的量度”渗透方式，教材首先阐述在人类认识能量历史过程中建立了功的概念，并举例说明如果物体在力的作用下能量发生变化，这个力一定对物体做了功，以此强调“功”与“能”之间相互依存。其次，是在探讨重力、弹簧弹力做功特点过程中，建立重力势能、弹性势能及其对应的功能关系。最后，是通过“探究功与速度变化的关系”的实验，初步体验合力做功与质量、速度变化关系，然后运用演绎方法建构动能概念和动能定理。

需要指出的是，虽然教材围绕主线进行了精心组织和安排，但我们也注意到，教材中各重要概念之间的联系还是比较隐晦的，因而不利于学生深刻领会主线。另外，基于教学逻辑考虑，教材没有更为清晰地体现出“为什么重力做功对应重力势能变化？为什么合力做功对应动能变化？”同时，在动能和动能定理的建构过程中隐含逻辑问题。

4.3 主题核心概念“机械能及其守恒定律”教学设计

基于上述思考，在设计学习路径时，需要在考虑教学逻辑的同时，突出重要概念间的内外联系。为此，我们以伽利略理想实验及其拓展模型为学习主题，构建起沿追寻守恒量思维脉络的重要概念学习路径图（见图4）。

（1）功的学习路径设计

如前所述，“功”是一个极为重要的概念，其重要性体现在“功”“能”两个概念的相互依存上。因此，“功”概念的建立必然是与能量转化过程密切相关。为此，设计以下学习路径。

①基于伽利略理想实验分析，创建功的概念情境

【问题1】在图3所示的伽利略理想实验中，物体在AB及BC过程中，动能和重力势能如何转化？哪个力做功？

点评：以理想实验为学习情境，构建“功”与“能量”的联系桥梁，渗透“功是能量转化的量度”思想，让学生在进一步“追寻守恒量”的活动中建立功的概念。

②基于伽利略理想实验的分析，引出一般情况下功的公式推导

【问题2】动能、重力势能发生相互转化的原因是有重力做功，而在图3所示情况中，重力与位移方向不在一条直线上，那么如何应用图5所示模型中功的计算公式W=F・l来计算重力所做的功？由此引入一般作用力做功的等效处理。

③基于实际实验分析，巩固已学知识，架起联系桥梁

【问题3】对于理想实验而言，物体由AB、BC过程中，重力对物体做正功还是负功？在实际情况中，物体沿斜面下滑、上升过程还受到摩擦力作用（见图6），试判断其运动过程中摩擦力做功的正负。

点评：上述学习活动设计的目的除了巩固已学知识外，更重要的是为学生思考“为什么重力做功对应重力势能变化？为什么合力做功对应动能变化？”等问题构建学习路径中的“脚踏点”。

（2）重力势能的学习路径设计

关于重力势能概念的建立，教材按“重力做功重力势能变化重力势能表达式”流程进行内容组织，但对尚未建立保守力概念的学生而言，势必会产生“为什么仅仅是重力做功对应于重力势能变化，而不是其他力做功？”的疑问，这是重力势能学习路径设计时首先需要明确的，然后才能按教材组织方式建构重力势能概念。为此，建议按下述方式设计学习路径。

①基于理想实验分析，初步建立重力做功与重力势能变化的对应关系

【问题4】对于图3所示的理想实验，物体由AB重力做正功，重力势能减少，由BC重力做负功，重力势能增加，那么，重力势能变化的原因仅仅取决于重力做功吗？其他力做功与重力势能变化之间有无必然联系？要对其进行论证，需要对图3所示模型进行怎样的拓展？

②基于理想实验模型拓展，论证重力做功与重力势能变化的关系

【问题5】对于图6所示的实际问题，物体沿ABC运动，试将重力、摩擦力做功的正负及其对应过程中重力势能的变化情况填入表2。

【问题6】若图3中的物体还受到与运动方向一致的拉力（见图7），试将重力、拉力做功的正负及其对应过程中重力势能变化情况填入表3。

【问题7】观察以上两个表格，探寻重力势能变化与哪个力做功相对应？并探讨构建重力势能表达式的方案。

点评：以上学习路径设计中，一方面回答了为什么只有重力做功才对应于重力势能变化，从而有效渗透了“功是能量转化的量度”的思想，另一方面也为动能概念及其机械能守恒定律学习路径设计构建了“踏脚点”。

③基于一般理想实验分析，建立重力势能概念

【问题8】若图3所示的光滑斜面相对某一平面的高度如图8所示，试用mg、h1、h2表示出物体AB及BC过程中重力做功的表达式。

【问题9】若将图3的斜面改为一般的曲面，试运用微元法分析重力做功有何特点？如果还是W=mgh1-mgh2形式而与路径无关，那么，mgh就是一个仅取决于重力mg和势h（位置）的物理量，由此，你认为mgh表征了什么性质的物理量？

（3）动能、动能定理的学习路径设计

关于动能和动能定理的建立过程，教材按图9所示理想模型导出W= mv - mv ，并将其称之为动能定理，但是，仔细考查其建立过程，需要回答两个问题，一是为什么是合力做功对应于动能变化？二是由此特殊模型导出的结论具有普遍性吗？也即其建立过程在逻辑上自洽吗？为此，建议按下述方式设计学习路径。

①基于理想实验分析，猜测合力做功与动能变化的对应关系

【问题10】在图3所示的理想实验中，物体由AB、BC中，由于重力做功导致动能变化，其重力做功即为合力做功，那么，是否是合力做功对应于物体的动能变化呢？要对其进行论证，应对图3所示装置进行怎样的拓展？

②基于拓展模型分析，论证合力做功与动能变化的对应关系

【问题11】对于图6所示的实际问题，物体由ABC运动过程，试将重力、摩擦力及合力做功W的正负及其对应过程中动能变化情况填入表4。

【问题12】若物体按如图7所示的方式运动（物体在右侧斜面上做减速运动），试将重力、拉力及合力做功的正负及其对应过程中动能变化情况填入表5。

【问题13】综合上述两个问题，你认为动能变化是由什么力做功引起的？

点评：以上学习活动设计，一是渗透“功是能量转化量度”的思想，二是回答了“为什么是合力做功对应于动能变化”的问题。

③构建一般模型探究动能变化规律

相比于重力做功与重力势能变化的关系探究，合力做功与动能变化关系更为复杂，因为物体所受合力有恒定、分段变化和连续变化之分，而我们又无法在高中阶段按一般演绎推理方式dW=F・dx、F=ma推得W= mv - mv ，这样，要构建合力做功与对应能量变化关系，就需要分别基于直线运动和曲线运动中不同的作用模型进行分类探索。为此，我们设计了图10所示的学习路径。

需要说明的是，在上述学习路径设计中，重点是构建直线运动中的关系式W= mv - mv ，对于曲线运动，可由微元法及变力作用模型简要说明其结论仍为W= mv - mv 。至于具体的问题设计，参见文献[7]。

点评：在学习路径设计中，分别应用分类、演绎、归纳等科学方法建立起普适功能关系W= mv - mv ，由此再类比于重力做功与重力势能变化关系，则可建立起动能概念、“发现”动能定理，并很好地解决了教材中隐含的逻辑问题。

（4）机械能守恒定律的学习路径设计

关于机械能守恒定律的学习路径设计，教材先以光滑曲面上运动的物体为研究对象，运用动能定理论证其机械能守恒，然后对物体与弹簧构成的系统进行研究，归纳出机械能守恒定律。单纯就机械能守恒定律的学习路径设计，这样安排无可非议，但是将其置于主题核心概念建构这一系统上考查，则不利于学生从总体上感悟守恒思想。为此，建议按下述方式设计学习路径。

①基于理想实验分析，猜测机械能守恒条件

【问题14】对于图3所示的理想实验，小球好像具有“记忆”功能，试用动能定理分析AB、BC过程中机械能变化情况，说明小球“记住”了什么？这种“记忆”是否需要什么条件？比如：有摩擦力作用时，是否还有这样的“记忆”能力？

②基于拓展模型分析，归纳机械能守恒条件

【问题15】对于图6所示的实际问题，试将重力、摩擦力做功正负与机械能变化情况填入表6。

【问题16】对于图7所示的光滑斜面，并受到与运动方向一致的拉力作用，试将重力、拉力做功正负及其对应过程中机械能变化情况填入表7。

【问题17】 综合上述两个问题，探讨单个物体与地球组成的系统机械能守恒的条件，并写出图3所示理想实验中物体机械能守恒定律的表达式。

点评：按上述方式设计机械能守恒定律学习路径，按“追寻守恒量”中的猜测达到机械能守恒的理性认识，实现了“追寻守恒量”认识过程的螺旋式上升，同时，又有效建构机械能守恒的条件，加深对守恒思想的领悟。

（5）功能关系的学习路径设计

在人教版教材中，出于认知水平考虑，没有安排除了重力以外的力做的功等于物体机械能变化这一重要功能关系，但在上述方式学习路径中，此类功能关系分析是深刻领会机械能守恒定律的“踏脚点”，这样，只需对上述学习活动中的问题15、16中摩擦力、拉力做功与机械能变化关系进行显性化处理，阐述其物理意义并推广至一般性结论，则可构建起上述功能关系，具体过程从略。

综上所述，对于主题核心概念“机械能及其守恒定律”的学习路径设计，追求的不是每个重要概念的最佳进阶路径，而是按追寻守恒量的思维脉络，通过对伽利略理想实验及其拓展模型功能关系的分析，从中观层面上统筹规划学习内容、学习过程及其重要概念间的关联方式，构建起围绕主题核心概念的最佳进阶路径。

参考文献：

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机械能守恒定律习题篇6

关键词：高中物理；学习；训练；应用

“学案导学”在高中物理教学中有很多优点，它体现在教学的每一个环节中。现以《机械能守恒定律》一节为例来说。

第一步，提出学习目标，结合新课程标准，紧扣教材，立足于自己所带的学生提出本节的学习目标：①知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化；②理解机械能守恒及其条件；③学会探究机械能守恒定律的实验操作，掌握相关仪器的使用方法。学习目标的提出很符合学生的认知能力和新课标的要求，也为本节课的学习指明了方向。

第二步，学生自学，完成学案中的有关问题。我在本节设置的问题是：①回顾机械能的概念。②打桩机重锤在下落过程中，动能与势能怎样转化？下落的苹果呢？过山车呢？③课本中是如何研究打桩机重锤在下落过程中机械能的关系的？机械能守恒吗？条件是什么？④机械能守恒的表达式是什么？学生自学的同时，应进行适当辅导，使学生较好地掌握教学内容，提高学生的自学能力。辅导学生些什么呢？我认为：第一，指导学生自学的方法。如，机械能守恒有没有条件？能量之间是怎样转化的？引导学生去思考；第二，让学生把自己自学中遇到的问题做一标记，等教师讲解时认真听讲。这一环节学生在课前都应该完成，为课堂教学节省了时间，也是一节课成功的基础。

第三步，讨论交流。在自学的基础上，组织学生讨论学案中的有关问题，对一些简单、易懂的内容只需一带而过，如上面提到的问题①，而教学中的重点、难点问题则应引导学生展开讨论交流，达成共识，如上面提到的问题③④。我在这节课上组织讨论：在只有重力和弹力做功的情况下，机械能守恒定律应该如何表述？你是怎样理解机械能守恒定律的条件“只有重力做功”的？对学生进行引导使其进入教师设计的思维轨道，以达到最高的效率。

第四步，疑难讲解。在学生自学、讨论交流的基础上，根据教学重点、难点及学生在自学交流过程中遇到的问题，进行重点讲解。本节讲解（一）守恒条件：①只有重力（或弹簧的弹力）做功；②受其他外力，但其他外力不做功或做功的代数和为零。（二）机械能守恒定律的表达式为：EK1+EP1=EK2+EP2或ΔE=0等，学生其实已经都把表达式推导出来了，学生在讨论的时候就已经解决了大部分问题，教师起到一个画龙点睛的作用。我认为在讲解过程中，语言要精练、内容要精确、讲解要有针对性，对学生要有启发性。

第五步，当堂训练。紧扣本节课的教学内容和能力培养目标及学生的认知水平我设计了几个小练习：

1.下列运动物体，机械能守恒的有（ ）

A.物体沿斜面匀速下滑

B.物体沿竖直平面内的圆形轨道做匀速圆周运动

C.跳伞运动员在空中匀速下落

D.沿光滑面自由下滑的木块

2.如图1所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在将弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量的叙述中正确的是

（ ）

A.重力势能和动能之和总保持不变

B.重力势能和弹性势能之和总保持不变

C.动能和弹性势能之和总保持不变

D.重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变

3.如图2所示，均匀铁链长为L，平放在距离地面高为2L的光滑水平面上，其长度的1/5悬垂于桌面下，从静止开始释放铁链，求铁链下端刚要着地时的速度。

从课堂反馈来看学生掌握得比较好，能用学到的知识解决问题，达到了学习的目的。当然，学案后面还有针对的练习作业去为学生补缺。

第六步，课堂小结。先让学生自己小结，教师点评，总体回顾本节知识要点，便于学生归纳记忆并巩固所学知识。操作时可以根据课堂内容特点进行详略处理。这个环节可以提高学生的归纳总结能力，使学生系统掌握所学内容。

机械能守恒定律习题篇7

从近两年的高考试题来看，高考对本专题内容的考查主要有①平抛运动；②圆周运动；③单物体多过程中运动④多物体多过程的运动.常用的知识为平抛运动中分解思想，圆周运动向的心力，动能定理和机械能守恒定律等，考查难度较大，每年高考中都会出现一道力学综合问题，因此预测2015年高考仍会出现一道力学综合计算题！力学综合问题主要以计算题的形式出现，对于学生驾驭多个过程，多物体分析综合能力，要求较高，有一定的区分度，有利于高校选拔人材，因此本热点是中等以上学生努力学习的方向，一定仔细把握.

2要点整合

2.1动能定理的应用

（1）动能定理的适用情况：解决单个物体（或可看成单个物体的物体系统）受力与位移、速率关系的问题.动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动；既适用于恒力做功，也适用于变力做功，力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分段作用.

（2）应用动能定理解题的基本思路：①选取研究对象，明确它的运动过程.②分析研究对象的受力情况和各力做功情况，然后求各个外力做功的代数和.③明确物体在运动过程始、末状态的动能Ek1和Ek2.④列出动能定理的方程W合=Ek2-Ek1，及其他必要的解题方程，进行求解.

2.2机械能守恒定律的应用

（1）机械能是否守恒的判断.①用做功来判断，看重力（或弹簧弹力）以外的其他力做功的代数和是否为零.②用能量转化来判断，看是否有机械能转化为其他形式的能.③对一些“绳子突然绷紧”、“物体间碰撞”等问题，机械能一般不守恒，除非题目中有特别说明及暗示.

（2）应用机械能守恒定律解题的基本思路.①选取研究对象――物体系统.②根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒.③恰当地选取参考平面，确定研究对象在运动过程的始、末状态时的机械能.④根据机械能守恒定律列方程，进行求解.

3方法技巧

解决综合问题一定要学会审题.

3.1题眼突破

抓住题目中的光滑，轻质，恰好，刚刚……这些词语往往就是解题的突破口.

3.2运用好解题工具

平抛运动的规律，机械能守恒，圆周运动向心力，动能定理.

3.3解题的关键

（1）判断多个物体组成的系统机械能是否守恒，最简单有效的方法是看能量是否向机械能之外的其他能量转化.比如，各个接触面都是光滑的，会不会产生内能，有没有其他能量参与转移或转化.

（2）应用动能定理时，应特别注意研究过程的选取.并且要弄清楚每个过程各力做功的情况.

（3）对于多过程问题要注意连接点情况及临界状态分析.

3.4注意问题

在应用动能定理时，一定明确在某一个过程，在应用机械能守恒时，一定看清是整个系统还是某个物体机械能守恒.

3.5对于板块模型一定加以注意，注意摩擦力大小和方向的分析，用牛顿第二运动定律时细致分析每一个细节，注意临界状态的分析.

42014年高考金题选析

机械能守恒定律习题篇8

关键词：导悟研评;教学模式;导学

采用“导悟研评”教学模式能创新课堂教学，极大地调动了学生学习的积极性，培养了学生的创新意识、创新思维和创新精神。我认为一节课的重中之重是“导学”过程，也是备课过程中应该重点研究的。

导学是引导学生尽快进入到教学环境中，我在教学《机械能守恒定律》公开课时，在导学案方面花了大量工夫，首先，我精心设计了导学案。学生通过导学案可以做好预习工作，做好前后衔接。之前讲过了动能、重力势能、弹性势能，很容易过渡到机械能的概念。提出问题：什么情况下机械能守恒，以我们熟悉的自由落体运动为例，很快能进入到物理情景，在导学案的设计中，按照学生接受知识的过程，设计很多小问题，循序渐进地把物理问题衔接好，一节课在学生填写导学案的过程就已经开始了。

导课是一节课的开端，一节课的精彩与否从导课就可以看出来。为了学生能把所学的内容与实际相联系，我以游乐园的过山车为例。我的引课是这样的：“每次我们一进入游乐园就会被惊险刺激的过山车所吸引，很多人坐上过山车之后一路尖叫，尖叫之余是否想过这样一个问题：滑车通过最高点时，即使没有动力是否也能完成一系列的惊险动作？带着这样一个问题，我们来学习一下《机械能守恒定律》。”带学生走入物理的教学的情境中，有了这样一个物理模型，教学很容易开展。在这节课的最后，借助之前的导课，我让学生自己设计一个过山车，学以致用。整节课课堂气氛活跃，学生思路被打开，物理知识不再枯燥，在日常生活中有了用武之地。物理来源生活又可以应用于生活，我希望自己每节课都会通过精彩的引课来引领学生进入物理世界。

在新教学模式下，不再是教师独立地教，学生独立地学，小组合作学习越来越受到重视，“导悟研评”教学模式也十分注重小组学习，因此，我们要提前做好引导小组讨论的工作，在教学过程中，我设计了一些问题引导学生进行讨论，比如，我设计一个问题：小球落在弹簧上，把弹簧压缩到最短的过程中，小球的机械能是否守恒？看似简单，但很容易错误，很有讨论价值。课堂气氛非常活跃，学生回答踊跃，但想法错误的比较多，我适时加一句“真理往往掌握在少数人手里”，通过分析他们错误的原因，进一步来分析系统机械能守恒定律的条件，通过引导学生参与讨论，学生对所讨论的问题的印象更深刻。

在“导悟研评”模式中，“导学”并不是在课的前半部分就结束了，而是贯穿教学始终，物理是注重思维和计算的学科，我在教学过程中，也引导学生归纳、总结机械能守恒定律的条件和计算公式，并将其应用到具体的问题中，例如，我给出了一道比较简单的动能定理的计算题，让学生用动能定理和机械能守恒定律两种方法来计算，并比较一下各自的优点。再给出一道两个小球用细线连接的问题，动能定理就应用不了了，这样可以看出机械能守恒定律的优点，之后，引导学生自己归纳机械能守恒定律的适用范围。在新的教学中，并不是所有问题老师都亲力亲为，而要不断引导学生参与到教学中来，充分发挥他们的潜力。事实上，这样做课堂效果非常好。

在新的教学模式下，要充分体现学生为主体，教师为主导，把课堂时间还给学生的新教育理念，激发学生的学习兴趣。教师在课堂上要改变以前以串讲串问为主的引导方式，课堂教学以导为主，引导学生自己预习，引导学生进入教学环境，引导学生积极参与到课堂讨论中，更要引导学生运用已有知识解决实际问题，要以学生的活动为主，学生能讲、能说的要让学生说、让学生讲，把课堂时间还给学生，让学生自主学习。教师要转换角色，变成课堂的引导者。我也希望在以后的教学过程多多探索发现学生的亮点，把引导工作做到位，使课堂变得更加精彩纷呈。

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[3]杨新宇.西部高中新课程评价改革面临的问题和对策[J].教学与管理，2012（02）.

[4]王毓殉.天津市普通高中教师适应新课改情况调研报告[J].天津市教科院学报，2010（02）.

机械能守恒定律习题篇9

学习和运用能量守恒定律，要着重理解如下几点：

1.一切物体都具有能量

自然界存在着多种形式的能量，同学们虽然没有系统学习各种能量，但在日常生活中我们应该有所了解。自然界中机械能、内能、光能、化学能、电能、原子能等只是能量存在的不同形式。能量守恒定律是自然界中最普遍适用最重要的规律之一。从物理的、化学的现象，到地质的、生物的现象，大到天体宇宙，小到原子核内部粒子的运动，都服从能量守恒定律。

2.能量守恒定律反映了自然界的普遍现象

自然界的各种现象都不是孤立的，而是相互联系的。在一定条件下，不同形式的能要相互转化或不同物体间同种形式的能要相互转移，都遵守能量守恒定律。即任何一种形式的能转化为其他形式的能的过程中。消耗多少某种形式的能，就会得到多少其他形式的能，而能的总量保持不变。如水轮机带动发电机发电，是机械能转化为电能；电灯发光发热是电能转化为光能和内能。热传递是内能从一个物体转移到另一个物体。

3.能量守恒定律是人类认识自然的重要依据

人类认识其他规律也必须符合能量守恒定律，利用能量守恒定律也可帮助我们进一步认识未知世界。如1933年意大利科学家费米在研究衰变过程中发现能量不守恒。他根据能量守恒定律大胆预言，还有一种未发现的粒子――中微子。“永动机”违背这个规律始终没有成功，是因为只消耗能量，没有补充能量，就不能永远工作。

4.能量守恒定律是人类利用自然的重要武器

人类科学技术进步的历史，也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。从原始人钻木取火到水的利用，从蒸汽机的发明到电的利用，从太阳能到核能的利用，人类总是在认识、利用各种能源，通过能量的转化或转移来实现的。

总之，能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一，人们认识自然，利用各种能源，都是通过能量的转移或转化来实现的。

练习题

下列关于能量的转化和守恒的说法错误的是（ ）。

A.高山上滚下的石块越来越快。说明重力势能转化为动能

B.酒精燃烧时，将化学能转化为内能

机械能守恒定律习题篇10

一、从全局观点分析力学部分教材

从全局观点分析力学部分教材，揭示物理学的基本规律，有目的地提高学生的思维品质，增强学生的物理思维能力，对此应从以下三个方面认真分析教材．

1．力学教材的基本知识结构

牛顿运动定律是经典力学的基础，也是经典物理的基础之一．动能定理和动量定理及其守恒定律为经典力学的栋梁．现行教材的体系是先讲静力学，后讲运动学，最后讲动力学．把牛顿三定律按三、一、二的顺序安排，第三定律放在静力学中讲授．这种安排符合由易到难、循序渐进的原则．即学习静力学时，有牛顿第三定律作准备知识，学习牛顿第二定律时，有力的合成与分解作先行．通过静力学的教学，要求学生正确理解力的概念．

物体受力分析是力学中的关键，几乎所有的力学问题都要涉及物体的受力分析，所以静力学教学是最重要的基础．

2．物理思维方式

思维是人脑对客观事物进行加工的过程，是人脑的功能，通过表象、概念判断和推理以及其它过程来反映客观现象的能动过程．物理思维就是运用思维的一般规律于物理学习、研究中所体现的具体的一种思维方式．

在教材分析中掌握物理思维结构，就是要掌握怎样运用思维的基本形式（概念、推理、论证等）和思维的基本方法（比较、分类、鉴别、分析、综合、归纳、证明、反驳等）以便能更好地、有目的地培养学生的思维能力．

第一章“力”要重点讲清三种力产生的条件及力的大小和方向，为物体受力分析做好准备．力的三要素，在初中已经讲过，对质点来说不会发生关于力的作用点的问题，而对刚体来说，力的作用效果除了跟力的大小和方向有关外，还跟力的作用点的位置有关．教材中虽然没有明确提出刚体概念，但所说的物体都是指刚体．力的作用点可以沿力的作用线移到刚体内任一点而不改变力的作用效果．因此，与其说力的作用点是一个要素，还不如说力的作用线是一个要素．物体的平衡，用了“平衡”和“固定转动轴的物体”等理想模型方法；“力的分解和合成”用了分析、综合、等效的方法．

第二章“物体的运动”用了理想模型（过程模型）的方法．高中教材以初中教材为基础，先提出质点这个理想化模型，在研究物体在一直线上的运动以后，立即研究物体在一个平面内运动的有关概念、规律和描述方法．运动学是力学的重要组成部分，是学习其它各章的必备知识．对平面运动的速度的合成与分解运用了分析、综合、等效的方法．

第三章“牛顿运动定律”用了经验归纳方法论．虽然第一定律不能用实验直接证明，但由第一定律推导出的一切结论都与实验结果相符合，这就间接地证明了牛顿第一定律的正确性．当今的实验已能近似地验证这个定律，例如用气垫导轨实验，运动物体——滑块在水平方向可以近似地认为不受力，因而它近似地做水平匀速直线运动．随着科学技术的日益发展，牛顿第一定律有可能得到更加严密的证明．牛顿第二定律是通过实验归纳得出的．在功和能，机械能守恒定律，动量、动量守恒这几章中，主要是用了推理的方法．如教材中机械能守恒定律是借助于运动学和动力学的知识推导出来的．但应当明确一点，这是一条实验规律，是实践经验的总结，是客观规律的反映．这此规律能够相互推导，这说明它们之间存在着内在联系．动量定理出自于牛顿第二定律，又异于牛顿第二定律．牛顿第二定律是一个瞬时的关系，而动量定理则说明状态过程，它可以按过程始末状态处理物体的动量变化，而不必涉及过程的细节．如果只考虑两个物体的孤立体系，把牛顿第三定律与牛顿第二定律结合起来，就得到作用前后的总动量不变．我们可以用实验进行检验，牛顿也正是用这个方法验证牛顿第三定律的．

“振动与波”一章研究的主要方法是从一般到特殊的推理过程，运用了动力学和运动学的基本规律，导出满足机械能和机械振动规律的新结论．

3．数学是表达物理学规律最精确的语言

在教学过程中，只有将教材的教学方法、结构搞清楚，才能达到运用数学方法解决物理问题的目的．在“力”这一章中，重点解决什么是矢量和矢量的运算方法问题．对物理矢量必须透彻理解，掌握其数学运算法则——矢量的平行四边形法则．引导学生对“代数和”与“矢量和”进行对比，体会矢量的质的差别，从而自觉地运用矢量运算法则．在“物体的运动”这一章中，先提出质点这个理想化模型，并研究质点动力学中的几个基本概念、位移、速度、加速度等．从数学角度分析这些量之间的函数关系（包括文字叙述、数学公式、函数图象等），再进行运动的合成与分解的矢量运算．

在“牛顿运动定律”这一章中，牛顿运动定律起着承上启下的作用，即能进一步加深对静力学、运动学知识的理解，又能为顺利学习机械能和动量铺平道路．牛顿第二定律的数学表达式，只有以地球和相对地球静止或做匀速直线运动的物体为参照系才是适用的．教材由分析物体只受一个力产生加速度与力的关系，过渡到分析物体受几个力产生加速度，以及加速度与力的关系，从而概括出能适合各种情况的牛顿第二定律的数学表达式ΣF＝ma．在公式中，力与加速度都是矢量，故此式是一个矢量式．牛顿第二定律概括了力的独立性原理（或力的叠加原理），即几个力同时作用在一个物体上所产生的加速度，应等于每个力单独作用时所产生的加速度的叠加——矢量和．在解题中，运用了正交分解法等基础知识．

机械能和动量这两章是在运动学和动力学的基础上，讨论力的空间和时间积累效应，从而引出功和能、冲量和动量等概念．功和能将矢量运算变成了代数运算．教材从力对物体做功引出动能和动量定理，研究了重力、弹力做功的特点，引出势能的概念，得出在只有重力、弹力做功时，机械能守恒．最后，从一般的功能原理阐明功的本质是能量变化的量度作为本章的总结．能的转换和守恒揭示了物理学各部分的内在联系．在讨论动量定理时，应强调牛顿第二定律的关系式是一个瞬时关系，而动量定理则说明状态过程，应用它研究某一过程而不是研究某一瞬时，只有在t0时，才是相等的．实验是讲述动量守恒定律的基础，教材这样处理是考虑到动量守恒定律的产生不是从牛顿运动定律推导得出的，而是一个独立的物理规律．而动量守恒定律的适用范围远远超出牛顿力学的适用范围．对动量守恒定律的数学表达式没有具体给出，目的是避免学生只是死记公式，注重培养学生学会运用物理规律对具体问题进行具体分析的能力．在应用动量守恒定律时，应选用惯性系，物体的动量mv、速度v的大小和方向也与参照系的选取有关．应特别注意计算同一系统中各部分的动量不能用不同的参照系．机械振动和机械波是较复杂的机械运动，它需要力学、圆周运动、运动图象等知识作基础．简谐运动是最简单、最基本的振动，是讲清波的关键．建立振动和波的联系与区别，是突破机械波教学难点的关键．

二、物理教学即要发展学生的智力又要培养学生的能力

物理教学即要发展学生的智力，又要培养学生的能力，而后者较前者更为重要．从物理学本身来看，它研究的各种现象和规律是互相联系的．例如功和能的概念及能的转换和守恒定律，又渗透在各个分科中．教学职能即要从人类知识的总汇中挑选最精华的，运用最科学的方法传授给学生，又要使他们具有独立获取知识和驾驭知识的能力．要重视知识的传授，离开知识的掌握，能力的发展就成为无源之水，无本之木．

1．系统化结构化的教学

在中学物理教学中，贯穿力学的两条主线——动能定理和动量定理、机械能转换和守恒定律及动量守恒定律．这两个定理、两个定律来源于牛顿运动定律，与牛顿三定律一起构成质点动力学的基本规律，是力学部分的重点知识．围绕这两条主线，要深入分析牛顿运动定律，为这两个定理打好基础．动量定理、动能定理是在牛顿定律基础上派生出来的定理或推论，它们提供的表达式与牛顿运动定律等价，可代替牛顿二定律的矢量表达式中的某分量式，而不是什么新的表达式．但是动量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，能量守恒和转换定律也是反映自然现象的最重要的规律之一．它们的作用远远超出了机械运动的范围．

2．培养学生的独立实验能力和自学能力

要培养思想活跃，有创新精神和创造能力的人材，必须加强学生的实验能力和自学能力．物理实验是将自然界中各种物理现象在一定条件下，按照一定的物理规律创造一定的条件使它重现．做物理实验，必须满足于一定的条件才能获得预想的结果，如设计实验步骤、选择测量仪器、正确观察现象、完整的读取数据、严格的计算，是做好实验不可缺少的过程．让学生按照上述过程有目的的科学训练，自觉地掌握科学实验的规律，激发学生的学习积极性就能增强学生灵活运用物理知识解决实际问题的能力．