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第五章机械能及其守恒定律

本章综述

本章内容是在学生学习完动力学的基本知识，明确力运动的关系的基础上，引入能量

的概念，探讨从能量的角度和守恒的观点来解决物理问题的方法,是高中物理中的重要内容,

是高考的重点和热点。

本章从追寻自然界中的守恒量入手，以牛顿第二定律为依据，引入功和能的概念，探究

做功能量转化的关系一一动能定理，并且归纳出应用动能定理解决问题的一般方法及规

律。开始让学生从能量的角度以全新的视角来分析物理问题。另外，本章还从功是能量转化

的量度入手，分析了动能重力势能、弹性势能之间转化时遵循的规律一一机械能守恒定律,

把机械能守恒定律的条件、内涵以及使用它解决问题时的步骤和规律。在此基础上，教材还

介绍了能量的转化和守恒定律、能量的利用、新能源的开发和利用等知识，使学生能够认识

到能源的开发、环境的保护可持续发展的关系，培养学生学以致用、理论联系实际的能力。

通过本章的学习，要求学生理解功、功率的概念及求法；理解动能定理的内涵，熟练学

握应用动能定理解决物理问题的方法步骤；掌握机械能守恒定律适用的条件，并能够应用机

械能守恒定律分析解决问题：了解能量转化和守恒定律的内容以及能源的开发和利用可持

续发展的关系。

本章内容分为五个单元：第一单元第（一、二、三节）分析功和功率的概念及计算方法,

介绍动能和重力势能的概念；第二单元第（四、五节）探究重力势能、弹性势能的概念及其

变化，以及重力做功的特点；第三单元第（六、七节）探究做功动能变化的关系一动能定

理及其应用；第四单元第（八、九节）探究机械能守恒定律及其应用；第五单元（第十节）

介绍能量的转化和守恒定律以及可持续发展。

第一节追寻守恒量

自主探究

1.射箭的时候，为什么要先把弓弦拉满，再放手，箭才能够飞射出去？

射箭的时候，把弓弦拉满，在弓弦中储存了弹性势能，放手后，弹性势能转化为箭的动

能，箭才能飞出去。

2.打滑梯是小朋友喜欢的一种游戏，小朋友先从一侧费力的爬到高处，然后从另一侧,

快乐的滑下。你能分析一下这是为什么呢？

小朋友爬到高处，他的重力势能增加，下滑的过程，他的重力势能转化为他的动能,

所以就能快乐的滑下了。

3.荡秋千也是小朋友们喜欢的活动，你能分析一下，小朋友在荡秋千的过程中，能量是

怎样转化的吗？

小朋友从最低点向高处荡起过程中，动能转化为重力势能；从高处摆下的过程中，重力

势能转化为动能。

教材详解

1.动能的概念

动能指物体由于运动而具有的能量，是机械能的一种形式。反映了物体在运动时对外做

功的能力，例如汽车和自行车以相同的速度撞击物体时，汽车的破坏力更强就是因为汽车的

能比自行车大的原因C能的大小与物体的质量和速度有关C

2.势能的概念

物体间存在着跟起位置有关的力时，物体具有的跟其相对位置有关的能量，我们称为势

能。常见的势能有重力势能和弹性势能，就重力势能而言，可以通俗的表为：物体由于被举

高而具有的能量，例如物体从高处落下来，能够对其它的物体做功就是这个道理，空气锤、

打夯机的工作原理就在于此。而弹性势能指的是由于物体发生弹性形变而具有的能量，弓箭、

弹弓等都是使物体先储存弹性势能然后对外做功。

3.机械能

机械能指物体由于机械运而具有的能量，包括能、弹性势能和重力势能三种形

式，组成机械能的各种形式的能量之间可以互相转化。

4.能量之间的转化

物体具有的各种形式的能量之间是可以相互转化的，而能量的转化是通过做功来实现

的，功是能量转化的量度。

5.对于能量和做功的关系

(1)具有能的物体，不一定都处在做功的过程中，如：悬挂着的钢球，它虽然没有做功,

但它具有重力势能。

(2)做功的过程，一定伴随着能量的转化。如打桩机被举高的重锤落下来砸在石桩上，

重锤在下落的过程中重力做功，将重力势能转化为