机械能的转化和守恒

首先回顾核心概念，什么是动能、势能，针对概念引导学生回顾影响动能、势能的影响因素，之后，通过回顾机械能转化及守恒定律找到核心条件不计阻力，之后通过举实例和针对性例题解决学生疑难问题，最后，通过达标测试评价过关。 2100433B

微课设计源于人教版八年级物理下册第十一章《机械能》第四节《机械能及其转化》内容相关知识。在设计过程中，教师针对学生在动能和势能转化及守恒的条件及易错点精心设计例题及达标试题，达到高效课堂的教学效果。

（1）做功条件分析法：

当发生动能与重力势能的转化时，只有重力做功，当发生动能与弹性势能的转化时，只有弹力做功，其他力均不做功，则系统的机械能守恒。

（2）能量转换分析法：

若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转化成其他形式的能（如没有内能的增加，比如温度升高），则系统的机械能守恒。

（3）增减情况分析法：

若系统的动能与势能均增加或均减少，则系统的机械能不守恒：若系统的动能或势能不变，而势能或动能却发生了变化，则系统的机械能不守恒：若系统内各个物体的机械能均增加或均减少，则系统的机械能也不守恒。

注意：在判断机械能是否守恒时，一定要先选定系统（看清题目说定的系统）。

有两种情况：

1.如果将产生弹力的的东西（比如说弹簧，下同）算作系统内的，那么机械能守恒。

2.如果将弹簧算作系统外的，那么机械能不守恒。此时弹簧的弹力对物体做功，使物体（系统）的动能和重力势能有所改变。

例如，弹簧悬挂的小球。（高中物理练习中经常出错的问题）

如果将小球和弹簧看成一个整体系统，则系统机械能是守恒的。

小球的机械能是不守恒。(平常大家说某物体的机械能，实质上是把物体与地球当做一个系统，是一种简便说法。 因为重力势能是物体与地球所共有的。）

另外，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或暗示。

机械能守恒定律（law of conservation of mechanical energy）是动力学中的基本定律，即任何物体系统如无外力做功，系统内又只有保守力（见势能）做功时，则系统的机械能（动能与势能之和）保持不变。外力做功为零，表明没有从外界输入机械功；只有保守力做功，即只有动能和势能的转化，而无机械能转化为其他能，符合这两条件的机械能守恒对一切惯性参考系都成立。这个定律的简化说法为：质点（或质点系）在势场中运动时，其动能和势能的和保持不变；或称物体在重力场中运动时动能和势能之和不变。这一说法隐含可以忽略不计产生势力场的物体（如地球）的动能的变化。这只能在一些特殊的惯性参考系如地球参考系中才成立。如图1所示，若不考虑一切阻力与能量损失，滚摆只受重力作用，在此理想情况下，重力势能与动能相互转化，而机械能不变，滚摆将不断上下运动。

设质点Q在势力场中沿曲线

令

式中

对上式由

质点在保守力场中运动时，没有能量耗散，所以作用于质点的力所作的功只同质点的起始和终了的位置有关，而同质点运动的路径无关。例如，质点沿路径

对于在有势力场中的质点系，其机械能亦守恒，其势能可用质心的势能来计算。