1、机械能一、教法建议【抛砖引玉】1686 年莱布尼茨在机械运动的研究中第一次引进“活力”的概念 （即他称为“活力”的物理量）被认为是运动的量度这是人们认识动能的开始后来，18341875 年经过拉朗日、哈密尔顿和欧拉等人的工作，才使相当势能的物理量“位移函数”得到人们的确认。这之间相隔了一百多年所以说理解动能不易，理解势能就更加不容易我们在本章的教学中一定要多想些办法，并且不要急于求成，通过耐心细致的工作来使学生理解动能和势能的初步概念在讲授动能和势能的转化时，课本虽然对机械能守恒定律没作要求，但是结合滚摆和细线悬挂的金属小球的摆动的演示来讲一讲这个定律，使学生了解这个定律是有益处的它既能加深学
2、生对动能和势能的转化的理解，又能为后面讲能的转化和守恒定律打基础做下面的实验，并和学生一起讨论观察到的现象是有必要的讨论题：把物体拴在细线上悬挂起来，做成一个单摆（图11）把物体从平衡位置 O 拉到B，放手后观察物体的来回摆动把手指放在位置 1 和 2，可以看到物体仍要升到跟 B 同样高的 解释这个现象 【指点迷津】学生日常生活中观察到的机械运动是很多的但是，在学习本章之前却很少有学生能把观察到的现象和动能和势能这些概念联系到一起所以学生学习起这部分知识会感到困难，感到很生疏所以，在本章教学中重视形象思维的教学是非常必要的人们认识客观世界首先用的是形象思维，而不是抽象思维，也就是人的思维发展是
3、从具体到抽象可以说形象思维是思维的基础和源泉客观事物在人头脑里留下的印象，心理学上叫表象形象思维是人们依据形象进行直觉的思维活动，是人们通过形象的认识形式，对客观世界本质和规律的认识和反映在讲授动能、势能和机械能守恒定律的时候，要重视以有关的表象为支柱，注意学生头脑中表象的积累，并引导学生头脑中表象的运动，进行创造性的想象，发展他们的形象思维在讲动能、重力势能、弹性势能和动能与势能的转换时，先要让学生观察木球从斜槽滚入水平槽小球具有的动能；观察打桩机的重锤举高具有的重力势能；观察拉弯的弓、被压缩的弹簧具有的弹性势能；观察滚摆和细线悬挂小球在摆动时动能与势能之间的转化在观察实验之后要求学生记牢这
4、些实验，在此基础之上指导学生去创造性的想象，并用实验来验证想象的正误，从而既掌握了这些概念和规律，又提高了形象思维的能力在教学中要重视观察、实验在思维教学中的基础作用，还要把知识的传授和思维能力的培养密切结合起来二、学海导航【思维基础】学习本章之后应能理解动能、重力势能的初步概念，知道弹性势能；还要理解动能和势能的相互转化做下面一组填空题一个物体能够做功，我们就说这个物体具有_物体由于运动具有的能量叫做_运动物体的速度越大，质量越大它的_物体由于被举高而具有的能量叫做_物体被举得越高，质量越大，它的_物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做_弹性物体的弹性形变越大，它的_和_统称为机械能动能和重力
5、势能、弹性势能可以_自然界可供人类利用的机械能有_和_参考答案：能量动能，动能就越多重力势能，重力势能就越多弹性势能，弹性势能就越多动能，势能相互转化水能，风能【学法指要】学习本章后，要知道物体能够做功，这个物体就具有能量，物体能够做的功越多，这个物体的能量就越多。例题 1说明下列各物体具有什么形式的能量：被拉长的橡皮筋具有_能在水平轨道上行驶的火车具有_能正在爬坡的汽车具有_能悬在空中不动的物体具有_能在空中轨道上，运行的人造地球卫星具有_能分析：被拉长的橡皮筋具有弹性势能。在水平轨道上行驶的火车具有动能正在爬坡的汽车具有动能和重力势能。在空中轨道上运行的人造卫星具有动能和重力势能。答：此题
6、应填弹性势能，动能、动能和重力势能，重力势能，动能和重力势能例题 2关于能量的概念，在下面的叙述中正确的是（ ）（A）任何物体都具有动能和势能（B）在离地面某一高度处运动的物体只具有动能（C）静止的物体一定不具有能量（D）一个物体能够做功，就说这个物体具有能量分析：物体运动则有了动能，物体被举高或发生弹性形变则有了势能据此来判断，前三个选项都不正确第四个选项是说“一个物体能够做功，就说这个物体具有能量”这显然是对的答：此题应选（D）例题 3某人提着重 100 牛顿的木桶走上一个斜坡的顶端若斜坡的长度为 8 米，高为 2 米，这时他对水桶做的功是_焦耳，水桶的重力势能是_焦耳分析：水桶重 G=1
7、00 牛顿，水桶在竖直方向上升高h=2 米，某人克服阻力 G 做的功W=Gh=100 牛2 米=200 焦木桶被举高得到的重力势能应等于举高时所做的功，即水桶的重力势能为 200 焦.答：此题应填 200，200.学习本章要求理解动能、重力势能的初步概念，知道弹性势能.还要求知道这几种能量大小的决定因素.例题 4.下列说法中，哪个正确（ ）（A）质量大的物体，一定比质量小的物体动能大（B）速度大的物体，一定比速度小的物体动能大（C）质量大的物体，一定比质量小的物体重力势能大（D）同一物体弹性形变越大，它的弹性势能就越多分析：决定动能大小的因素是物体的质量和它的运动速度.运动物体的速度越大，质量
8、越大，它的动能就越多.据此判断（A）（B）两个选项应排除.决定重力势能大小的因素是高度和质量.物体被举得越高，质量越大，它的势能就越多，因此（C）选项也要排除.（D）是正确的.答：此题应选（D）.例题 5.一只乒乓球和一只铅球，从相同的高度自由下落到地面时的速度相同，那么落地时动能较大的是_.分析：二者若速度相同，质量大的铅球应具有较大的动能.答：此题应填铅球.学习本章要能理解动能和势能的相互转换.通过具体问题讨论，还应初步认识到势能可以转化为动能，动能可以转化为势能，在势能和动能的相互转化过程中，机械能的总量保持不变.（在不计空气阻力和摩擦力时）例题 6.骑自行车下坡时，不踩脚踏板，速度也越
9、来越快.从能量的转化观点分析，这是因为_.（斜坡是光滑的）分析：不踩脚踏板骑自行车下坡时，势能转化为动能，在势能和动能的相互转化过程中，机械能的总量保持不变.答：此题应填自行车所处的高度逐渐降低，它的势能减小，动能增加，由于质量不变，所以自行车的速度越来越快.例题 7.一架沿竖直方向匀速上升的直升飞机，它的( )（A）动能增加,势能不变（B）势能增加，动能不变（C）动能和势能都增加（D）动能和势能都不变分析：直升飞机匀速上升时，质量和速度大小都不变，所以动能就不会增加，但上升时直升飞机的高度在增加因而，它的势能在增加.答：此题应选（B）例题 8.空中匀速下降的降落伞和人，在下降过程中（ ）（A
10、）势能减小，动能增加（B）势能减小，动能不变（C）机械能总是保持不变（D）机械能总量不断减少分析：降落伞和人是做匀速降落,速度不变,即动能保持不变.但是,在降落过程中高度不断减小,即重力势能将不断减少.降落伞和人具有的机械能因克服空气阻力做功而减少.答:此题应选(B)(D) .例题 9.将一石子竖直向上抛出,在它上升过程中,不计空气阻力,那么它的( )（A）动能减少，势能增加，机械能增加（B）动能减少，势能增加，机械能不变（C）动能不变，势能增加，机械能不变（D）动能减少，势能增加，机械能减少分析：石子竖直向上运动过程中，一方面因不计空气阻力机械能总和将不变，另一方面速度将逐渐减小，高度将逐渐
11、增大.用排除法做此题，依据第一方面原因先排除（A）、（D）二选项，依据第二方面原因再排除（C）选项，最后选定正确选项（B）.答：此题应选（B）.例题 10.一物体沿一粗糙斜面匀速下滑，那么它的（ ）（A）动能增加，势能减少，机械能不变（B）动能不变，势能减少，机械能减少（C）动能减少，势能减少，机械能减少（D）动能不变，势能不变，机械能不变分析：物体沿粗糙斜面匀速下滑，物体具有的机械能因克服阻力做功而减少，且其动能因速度不变而保持一定.故由机械能应减少这一点应排除（A）、（D）两个选项，由动能应不变这一点应排除（C）选项.最后，正确的选项（B）被认定.答：此题应选（B）.【思维体操】有四根弹簧
12、完全相同.两根用串联的方法连接，另两根用并联的方法连接，如图 1-1 所示.已知用 2 牛顿的力向下拉串联弹簧的 A 点，每根弹簧伸长 2 厘米.若再用2 牛顿的力向下拉并联弹簧的 B 点，则每根弹簧伸长多少？（弹簧重量不计）两种情况相比较，哪种情况下弹簧的弹性势能多？ 在空中，鸟和飞机相撞会使飞机造成巨大的伤害.有一次一只鸟把波音 737 飞机的机翼撞出一个两尺多的大洞.设鸟与飞机是相向飞行，飞行速度分别是 100 千米/时和 1000 千米/时，鸟的质量为 1 千克.求：小鸟相对于飞机的速度是多少？算出小鸟的能够把飞机撞坏的巨大的动能？（提示：动能的大小由 来算出） 参考答案：1 厘米.第
13、一种情况弹性势能大.1100 千米/时（或约 306 米/秒）46818 焦三、智能显示【心中有数】动能和势能的相互转换几乎是考试中必考的内容.例题 1.自行车沿斜坡匀速驶下的过程中，它具有的（ ）（A）重力势能减小，动能增大（B）重力势能减小，动能不变（C）重力势能减小，机械能减小（D）动能不变，机械能不变分析：自行车沿斜坡匀速驶下，其速度保持不变，高度逐渐降低.因此，自行车动能不变，重力势能减少，动能与重力势能之和即总机械能减少.答：此题应选（B）（C）.例题 2.如图 1-2 所示，滚摆在下降的过程中越转越快，在下降过程中（A）动能增加，势能增加（B）动能不变，势能减少（C）动能不变，势
14、能减少（D）动能减少，势能增加分析：滚摆下降时，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能.答：此题应选（B）.【动脑动手】一、填空题离开地面同样高的铝块和铅块，如果体积相同_块比_块势能较大.下面各物体都具有哪种机械能：被拉长的橡皮筋_飞泻而下的瀑布_平路上奔驶的汽车_正在上升的直升飞机_一个小球在空中自由落下，机械能为 45 焦，当动能是 15焦时，重力势能为_焦.在小球下落过程中，动能_，重力势能_，落地时重力势能_.钟表内旋紧的发条具有_能，当钟表走动时，是把_能转化为_能.竖直向上抛出的排球，在上升过程中_能逐渐减少，_能逐渐增加.球上升到最高点时，动能_，重力
15、势能_.球在下降过程中_能减少，_能增加.球在落地时，发生弹性形变，它的_转化为_.（整个过程中不考虑能量损失）二、选择题汽车关闭发动机后，在水平地面上继续运动了一段距离后停止，在这个过程中（ ）（A）动能不变 （B）机械能不变 （C）势能增加 （D）动能减少下列说法正确的是（ ）（A）弹簧一定具有弹性势能（B）一个物体没有做功，它一定不具有能（C）位置高的物体，它的重力势能一定大（D）质量大、速度大的物体，动能一定大下列哪种情况中机械能没有变化（ ）（A）不计空气阻力，物体从某个高度下落（B）跳伞运动员匀速下落（C）利用动滑轮匀速提起物体（D）物体粗糙水平面上运动参考答案：一、填空题 铅块，
16、铝块. 弹性势能；动能和重力势能；动能；动能和重力势能 30 焦，变大，变小，为零. 弹性势能、弹性势能，动能. 动能，重力势能，为零，最大，重力势能，动能，动能，弹性势能，弹性势能，动能.二、选择题（D）.（D）.（A）.【创新园地】与创造活动关系至为密切，可以说是创造思维的中心的是发散思维.改革教育加强思维教学，重点是要加强发散思维的教学.发散思维通常又可以分为三种：多向思维、逆向思维和求异思维.多向思维被美国的吉尔福特称之为“分殊思考”，并把它定义为：“从所给的信息中产生信息.其着眼点是在从同一的来源中产生各式各样的为数众多的输出，很可能发生转移作用”.事物都是多侧面的，需要我们从不同的
17、角度去认识它.教师在传授新知识的时候，要注意培养学生多向思维能力.通过实验和解答物理题也要做到这一点.请考虑下列问题的解决办法某同学体重只有 50 千克，但力气却很大，他可以把 100 千克的重物提起来.但他遇到一个难题.如图 1-3 所示，地面上有一个 60 千克的物体，须用一定滑轮把它提升 2 米以增加其重力势能.问这个学生要把这个物体举高可采用的办法有哪些？参考答案：因为这个学生体重轻，一使劲拉绳子，物体拉不动他却会两脚悬空.解决问题的办法：让身体与地面固定住再来拉绳子.在地上钉上两个铁环，把脚套在里面.让另外的同学抱住自己的身体.在身上系住大于 10 千克的重物.使用定滑轮等固定在地面上的简单机械来拉绳子.在地面上固定一定滑轮来改变用力方向.在地面上固定一滑轮组，通过滑轮组来拉绳子.使用固定在地面的轮轴或手摇卷扬机来提升重物.斜着拉绳子，只要绳子与地面的夹角合适就可以把重物举高.
