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课题：能量问题 昆明师专附中　张武伦 教学要求： 1.理解中学物理中的几种常见的能量（如机械能、内能、电势能、核能等）； 2.理解功能原理及能量守恒定律. 重　　点：中学物理中常见的能量及从能量角度解决物理问题. 难　　点：从能量角度解决物理问题. 教学方法：讨论式教学. 课　　时：1课时. 教学过程及教学内容： 问题1：如图一所示，质量为m的小球静止在水平地面上，它的动能是多少？重力势能是多少？机械能是多少？为什么？ 学生答：动能为零，因为动能是由于物体运动而具有的能，小球没有运动，故小球的动能为零；重力势能和机械能无法判断，原因是没有确定参考平面（零重力势能面）. 问题2：问题1中，如果以地面为参考平面，重力势能和机械能是多少？为什么？ 学生答：重力势能和机械能都为零，因为重力势能是由于物体被举高而具有的能，机械能是物体动能和势能的总和. 问题3：如图二所示，把质量为m的小球举到离水平地面的高度为h的A点，若以地面为参考平面，小球的动能、重力势能、机械能各是多少？（重力加速度为g） 学生答：动能Ek=0；重力势能Ep＝mgh；机械能E＝Ek＋Ep＝mgh. 问题4：如图二所示，把质量为m的小球从高h的A点释放，让其自由下落，在整个下落过程中，重力势能、动能、机械能和总能量如何变化？为什么？（重力加速度为g） 学生答：重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，机械能不变，总能量不变； 由于高度减小，由Ep＝mgh得重力势能减小，因为速度增大，由得动能增大；又由于自由落体运动，只有重力做功，机械能守恒，故机械能不变；再由能量守恒定律得总能量不变. 问题5：如图二所示，把质量为m的小球从高h的A点释放，让其自由下落，下落到地面时的速度为v，在整个下落过程中，重力势能、动能、机械能和总能量的变化量各是多少？ 学生答：重力势能的减小量为△Ep＝mgh－0，动能的增加量为，机械能和总能量的变化量都为零. 说明：由 得(或 △Ep＝△Ek). 问题6：问题5中所得表达式的物理意义是什么？ 教师引导学生分析： ⑴式中mgh既是小球在A点时的重力势能，也是小球在上升或下降高度h的过程中重力做的功，上升过程重力做负功，重力势能增大；下降过程中重力做正功，重力势能减小.这说明了功是能转化的量度，即功能原理（或功能关系）. ⑵式中既是小球下落到地面时的动能，也是小球自由下落高度h过程中动能的增加量. ⑶表示在只有重力做功的情况下，重力势能的减小量等于动能的增加量，即机械能守恒. ⑷表示以小球为研究对象，小球所受合外力做的功等于动能的增加量，即动能定理. 问题7：如图二所示，把质量为m的小球从高h的A点释放，让其自由下落，下落到地面时的速度为v，在整个下落过程中，如果空气阻力不能忽略，机械能和总能量如何变化？ 学生答：实际上，除重力做功外，还有空气阻力做功，所以机械能减小，但总能量不变. 问题8：问题7中，机械能的减小量变成了什么能？ 学生答：由于空气阻力做功，机械能转化为内能. 问题9：如图三所示，质量为m的小球从高为h的A点自由落下，落到弹簧上，压缩弹簧至C点停止，在B到C的过程中，动能、弹性势能、机械能是如何变化的？（不计空气阻力） 学生答：从B到C的过程中，动能先增大后减小，弹性势能增大，机械能不变. 分析：从B到C的过程中，重力始终保持不变，弹力逐渐增大；开始，弹力小于重力，小球作加速运动，速度增大，动能增大；当弹力增大到等于重力时，速度达到最大值，有最大动能；当弹力大于重力时，小球作减速运动，速度速度减小，动能减小；到C点时，速度为零，动能为零；故动能先增大后减小. 问题10：如图四所示，一个质量为m的带负电小球，从高为h的A点落下一段距离后，进入到两块带等量异种电荷的平行金属板之间，小球刚好能到达C极板，不计空气阻力，在B到C的过程中，重力势能、动能、电势能、机械能如何变化？ 提示：电势能是带电物体间的相互作用和相对位置共同决定的能. 教师引导学生分析：从B到C的过程中，速度逐渐减小直到零，动能减小；高度减小，重力势能减小，故机械能减小。电场力做负功，电势能增大，电势能的增加量等于机械能的减小量。 问题11：如图五所示，一个质量为m的带负电小球，从高为h的A点落下一段距离后，进入到两块带等量异种电荷的平行金属板之间，金属板间有垂直纸面向里的匀强磁场，小球刚好能到达C极板，且不计空气阻力，在B到C的过程中，重力势能、动能、电势能、机械能如何变化？ 分析：由于洛仑兹力的方向始终与速度方向垂直，所以洛仑兹力不做功，由功能原理得洛仑兹力不能使能发生转化.故从B到C的过程中，速度逐渐减小直到零，动能减小；高度减小，重力势能减小，故机械能减小.电场力做负功，电势能增大，电势能的增加量等于机械能的减小量. 课堂练习： 1.分子间有相