1、研究机械能守恒定律-知识探讨合作与讨论1.骑自行车以某一速度上坡时，如果我们不再用力蹬车，随着高度的增加，车速会逐渐减小，这是为什么呢？(1)上坡过程中，如果不计摩擦阻力，你分析一下，对人和车做功的有几个力？(2)上坡的过程中人和车的重力势能如何变化？他们的动能又如何变化？(3)你能猜想一下，不计阻力的情况下，上坡过程中人和车具有的动能和势能之和如何变化吗？2.打桩机在打击铁桩时，先把它的重锤高高地拉起，然后由静止释放，落下打在铁桩上，这里面包含了什么样的物理知识呢？(1)重锤被拉高的过程中，对其做功的有几个力？他们分别对其做正功还是负功？重锤的机械能如何变化？(2)重锤下落的过程中，如果不计
2、空气阻力，其能量是如何转化的？总的机械能如何变化？你能根据前面所学过的知识试着分析、计算吗？3.跳台跳水是奥运会的重要的比赛项目，也是我国的传统强项.图为跳水运动员跳水过程中的情景，假设她由静止离开跳台，并且在下落过程中空气阻力不计，你能分析她在下落过程中运动到某位置时的速度和机械能吗？(1)运动员在下落过程中做什么运动？回忆过去我们学过的知识，试着分析一下.(2)设运动员在下落过程中可以看成质点，A、B是她运动过程中的两点，A在跳台的下方的高度为h，B在A的下方H处，你能求出她到达A、B两点的速度为多大吗？(3)设运动员的质量为m，选择跳台处为重力势能零点，你能写出她在A、B两点的机械能吗？
3、试着写出来，并比较它们的大小关系.4.机械能包含动能、重力势能和弹性势能，当能量只在这三种形式的能量之间转化时，物体所具有的总能量保持不变，也就是机械能守恒.机械能守恒的条件是只有重力(或弹簧中弹力)对物体做功；或除重力、弹簧中弹力以外的其他力做功为零.你分析一下下列实例中物体的机械能是否守恒.(1)荡秋千是小朋友们喜欢的活动，如图所示，一个小朋友正在荡秋千，如果不计一切阻力和绳索的重力，小朋友的机械能守恒吗？(2)瀑布是水流从高处落下形成的美丽自然景观.水流在下落过程中的能量如何转化？如果不计一切阻力，水流在下落过程中的机械能守恒吗？(3)流星从高空向地球坠落的过程中，在进入大气层之前，可以
4、看作只受地球的引力作用，那么，流星在进入大气层之前的机械能守恒吗？(4)射箭的时候，运动员先把弓弦拉满，储存弹性势能，然后放手释放弹性势能，你分析一下，运动员松手后，箭和弓弦组成的系统中，能量如何转化？总的机械能是否守恒？5.在课本第63页中，提供的实验二是我们常用的验证机械能守恒的实验装置和方案.你能根据对实验的分析回答下列问题吗？(1)在本实验中，我们要验证机械能守恒定律，必须尽可能地减小阻力的影响，为此我们应该选择什么样的重锤呢？打点计时器应该如何架放？(2)实验时，我们是先打开电源还是先释放纸带？为什么？(3)在选择纸带时，我们要求除了点迹清晰以外，还要求第一、二点间距接近2 mm，这
5、是为什么呢？(4)本实验要验证机械能守恒定律，我们需不需要用天平测重锤的质量？为什么？(5)在处理数据时，我们得到的物体重力势能的减少量总是比物体动能的增加量大一些，这是为什么？你能解释一下吗？我的思路:1.(1)车上坡过程中，对车做功的只有重力，人和车的动能减少，重力势能增加.(2)人和车重力势能与动能之和保持不变(可由动能定理推证)2.(1)重锤被提高的过程中，对重锤做功的有钢索的拉力和重力，拉力做正功，重力做负功，重锤总的机械能变大.(2)重锤在下落的过程中，只有重力做功，能量从重力势能转化为动能，总的机械能保持不变.3.(1)运动员由静止从跳台上落下，仅受重力作用，她做的是自由落体运动
6、.(2)由自由落体运动的规律可得vA=,vB=.(3)运动员在A点的机械能为EA=mgh+mvA2=0;在B点的机械能为EB=mg(H+h)+ mvB2=0,所以运动员在A、B两位置的机械能相等.4.机械能包括动能、重力势能、弹性势能三种形式的能量，能量只在这三种形式的能之间转化时，机械能的总量保持不变，机械能守恒.其条件是只有重力或弹簧中弹力对物体做功.在(1)(2)(3)中，对物体做功的只有重力，机械能守恒；在(4)中做功的是重力和弹力，能量在三种形式的能之间转化，机械能守恒.5.(1)为减小阻力的影响，应该选择密度大、体积小的铁质重锤，打点计时器必须竖直架放.(2)实验时，应该先开电源后
7、放纸带.(3)如果重锤做自由落体运动，在一个打点间隔(0.02 s)中，重锤下落的距离为2 mm.如果纸带的第一、二点间距接近2 mm，说明打下第一个点时，纸带的速度为零，并且阻力影响较小.(4)在本实验中我们得到的表达式为重力势能的减少量等于动能的增加量即mgh=mv2，式中m可以约去，所以不需要用天平测质量.(5)在本实验中，空气阻力及摩擦不可避免，存在机械能的损失，故重力势能的减少量一定大于动能的增加量.知识总结机械能守恒定律是我们中学阶段学习的一条重要的物理规律，也是解决物理问题的重要依据之一.利用机械能守恒定律解题的一般步骤是：明确研究对象；对物体进行受力分析，研究运动中各力是否做功，判断物体的机械能是否守恒；选取参考平面，确定物体在初末状态的机械能；根据机械能守恒定律列方程求解(选取不同的参考平面，方程的形式不同，但不影响解题结果，故参考平面的选取应以解题方便为原则，一般的是选取地面或系统的最低点).
