机械能守恒定律教学设计思想,高中物理必修二机械能守恒定律
来源:整理 编辑:挖葱教案 2023-03-23 23:06:11
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1,高中物理必修二机械能守恒定律
由p/v-f=ma,速度最大时a=0则可求出f=p/v(1)在对整个过程列动能定理:pt-fs=1/2mv2-1/2mv`2(2)①②联立可得
2,高中物理机械能守恒定律教学反思
高中物理《机械能守恒定律》教学反思 身为一名到岗不久的人民教师,我们的任务之一就是课堂教学,通过教学反思可以有效提升自己的教学能力,写教学反思需要注意哪些格式呢?以下是我精心整理的高中物理《机械能守恒定律》教学反思,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。 高中物理《机械能守恒定律》教学反思 篇1 机械能守恒定律是本章的重点,学生对定律的得出、含义、适用条件应该有明确的认识。这是能够用这个定律解决实际问题的基础,教学中首先要重视这些内容,因此,我分三步完成机械能守恒定律第一课时的教学:第一步要使学生理解动能和势能之间可以通过力做功实现相互转化,第二步从理论上推导机械能守恒定律,第三步要使学生理解机械能守恒定律成立的条件。 1、动能与势能之间的相互转化 这部分内容教材的编写特点是很注意从生活中的典型实例入手导入课题。为此,我选择设计了几个的演示实验:烧杯倒水冲刷叶轮转动和竖直上抛小球,引导学生观察并思考,了解到动能和重力势能之间可以通过重力做功实现相互转化,并作了适当的拓展:由以上演示实验联想到东汉时期我国劳动人民就发明的水车磨坊和现代大型的水力发电站;另外,还利用水平弹簧摆球的实验,引导学生观察实验并细致分析,得出动能和弹性势能之间也可以通过弹力做功来实现相互转化的结论。 这样的教学设计既体现了物理教学提倡实验、观察、思考的特点,又重视学生独立思考能力的培养。教学设计发掘了教材资源,又不拘泥于教材,演示实验新颖,操作顺利流畅,完成了预定的教学目标。 通过实例的分析,使学生了解势能和动能相互转化的定性关系,知道一种能量减少,必然导致另一种能量的增加;然后提出动能和势能转化有什么定量关系,让学生进行讨论与交流并提出猜想,调动学生的积极性,培养学生的合作意识与交流能力,加强师生的互动性。不足之处在于,由于担心时间进度,处理不是很细致,提出的问题层次性不强。 2、机械能守恒定律的理论推导 不同于教材以小球的自由落体为例的教学设计,我选择的是伽利略摆作为课堂分析和理论推导的模型,利用动能定理和重力做功与重力势能的关系,要求学生自行独立分析并推导出在只有重力做功情况下的机械能守恒定律。备课时,我参考了人教版物理必修2的相关章节的内容,从而决定在课堂教学中,换用当年伽利略摆的实验,让学生认识到能量的观点其实早在牛顿之前就已经体现出来了,从而将物理学史的教学融入到课堂教学过程中来,并培养学生细致的观察能力,表面上看来没有关联的概念之间其实存在着很多联系。这样让整个推导过程上升到一个追寻守恒量的探究高度,而不仅仅是一个单纯的数学演算推导。 实际的课堂教学中,学生的理论推导过程用时应该较长,教师应该细致观察学生的推导进度,掌握好时间。这过程的`处理还是稍显仓促,学生在黑板上的演算推导略显粗糙,有部分同学没有事先选取零势能参考面,所以应当提前强调这一点。我觉得必须要给课堂适当的留白,给学生自己思考和理清思路的时间,给学生充分分析和推理的机会。这就要求我们要精心设计课堂教学过程,以学生通过自学和引导学生发现知识和规律为主。课堂不是长篇累牍的讲解知识。教师在课堂上起的是引导的角色,所以必须要做到内容上有所取舍并千方百计地精益求精,教学设计重质而轻量,这样才能够高效率的完成既定的课堂教学安排。 学生通过自行推导得出机械能守恒定律,要引导学生做好讨论和交流,展示自己的推导结果。这一阶段是前面理论推导的点睛之笔,对于学生理解机械能守恒定律的内涵有着极其重要的意义,千万不能够粗略带过,必须加以详细的分析和解读,这部分我选择以讲授为主,重点强调机械能守恒定律的两种表达方式的物理意义: 即:增量式 —Ep=△Ek/△Ep+△Ek=0;总量式EK1+EP1=EK2+EP2 增量式所体现的正是我们在第一部分教学中让学生思考的, “一种能量减少,必然导致另一种能量的增加”。总量式则体现了前后两个状态量——初末状态机械能之间的守恒关系。 3、机械能守恒定律的适用条件 学生对机械能守恒定律的适用条件应该有明确的认识,并且会根据适用条件判断具体过程中机械能是否守恒,这是应用机械能守恒定律解决问题的前提。因此,这部分内容是整个第一课时教学的重中之重。我的教学安排是在顺利推导出机械能守恒定律的表达式后,仍借用伽利略摆的模型和弹簧振子模型,启发并引导学生思考摆球的受力情况和各力的做功情况,得出:只有重力做功和弹力做功,系统的动能和势能可以相互转化,但总的机械能保持不变。在巩固训练环节中,我选取了常见的实例,第一组习题是重力势能和动能间的转化,第二组习题是弹性势能和动能间的转化,让学生判断各个情景中机械能是否守恒。每安排一组判断性习题之后,我会适当引导学生总结,让学生思考:只受重力与只有重力做功有何区别?通过讨论与交流使学生更深刻地认识和掌握机械能守恒定律成立的条件,正确理解“只有重力做功和弹力做功”的真正含义是:1、物体只受重力(或弹力)作用;2、物体除受重力(或弹力)外,还受其他力作用,但其他力不做功或代数和为零。 从学生的学习情况来看,这部分内容的处理基本达到了教学设计的要求,学生能够判断一些简单情景中机械能是否守恒。不足之处在于,所举的实例难以涵盖所有的情景,课堂时间有限,难以展开讲解。所以,在今后教学中,我应该注重基本方法和基本思路的形成,培养学生独立分析的能力。只有让学生掌握了最基本和最朴实的物理思想方法,才能以不变应万变,真正做到让学生举一反 高中物理《机械能守恒定律》教学反思 篇2 新课程标准要求学生在物理课的学习中不仅需要学到物理基础知识和实验技能,受到科学方法和科学思维的训练,受到科学态度和科学作风的熏陶,提高科学文化素质,而且需要体验科学探究过程,增强创新意识和实践能力,发展探索自然、理解自然的兴趣与热情,为终身发展,形成科学的世界观和价值观打下基础。围绕这一原则,我们要积极的转变教学方式和学生的学习方式。 笔者所教学的《机械能守恒定律》的教学设计正是努力朝着这个方向做的。 一、变验证型实验为探究型实验 教材中本节课只是从理论上推导和应用机械能守恒定律,如果按照传统的教学方法,只注重知识的传授和应用,而忽视学生探究、体验的过程,难免“穿新鞋走老路”,也不符合一个科学结论得出的一般规律。所以我觉得把验证机械能守恒的实验改为探究性实验更符合一般的规律和新课程标准的要求。 二、恰当的设置了探究点 科学探究要求打破课堂时间的限制,充分发挥学生的创造性。但怎样把课堂教学和科学探究有机的结合起来,是我们教师面临的一个大课题。我们的课堂受时间、空间的限制,不可能各方面都探究,为探究而探究只能死路一条,所以恰当的设置探究点很重要,应该既要让学生完成知识的学习又要参与探究。首先,本节课我自始至终都是以问题为中心,引入、过渡、分析结论、课堂小结等都以问题的形式出现。我努力培养学生的问题意识,因为问题是学生探究的起点。其次,探究的过程中我主要抓住了实验方案的设计、实验信息的收集与处理、学生实验的参与等几个环节。实验方案的设计能体现学生应用原有知识并且创新的能力,本节课学生就设计出了多种方案,有些已经打破了课堂、学校区域的限制,而这些正是新课标所要求的。学生的生活中有好多现象和事例需要学生去总结,培养学生这种关注生活、关爱大自然,搜集身边信息的意识也是我们的责任和要求。我觉得本节课在课堂上让学生自己设计表格、搜集整理实验信息是需要的和恰当的。学生在实验的过程中有穿不好纸带的,但有同学们在互相帮助中学会了,使不会的同学知道这是应用摩擦力的原理。我看在眼里喜在心里,这已经超越了老师的语言所提及的范畴,它无形中拓展了课堂的外延,这出乎意料的收获不正是我们所期望达到的效果吗?确实,组织好教学比单纯讲知识更重要。 三、注重了知识与技能循序渐进的教学 注重了机械能守恒定律得出的过程和基本的应用,一些变形的公式表达形式和应用方面的一些注意事项以及其深刻的内涵放到了下一课时讲,这样面向了全体学生,降低了教学起点,我觉得这也符合新课标的精神和要求。 四、注重了过程和方法的教学 首先,让学生从实验和理论两方面充分体验了一个科学结论得出的过程。这正是课堂的两个大环节,教学设计在这里也占用了较长的时间。 其次,让学生经历了科学探究的一般过程和思路,即:“创设情景——提出问题——猜测结论——实验验证——理论推导——得出结论——迁移应用”。 五、充分展示了学生的主体地位 学生观察思考提出问题,自己设计实验,又分小组亲自实验,自己搜集整理,自己总结出规律。整个课堂完全以学生为主体,切实做到了“教师搭台学生唱戏”。看到学生几个人一小组,热烈讨论整理的气氛,我充分体验到了一种满足感,适应于新课标的物理课堂应该是轻松活泼的。正如一位教育专家所说的:“鸦雀无声的课堂不是真正的课堂,真正的课堂是热热闹闹的。” 六、学生的合作意识、态度情感和价值观得到了升华 学生在实验时,一只手拿纸带,一只手拿重锤,那就没有手控制开关,结果不得不与小组的同学合作;还有的同学请求其他组同学帮忙;还有一个同学主动帮助其他同学控制开关??合作探究的气氛在这里得到了充分体现。听到学生说“谢谢”、“没关系”时,看到他们笑嘻嘻、无拘无束的神态时,更加坚定了我继续搞探究教学,充分发挥学生主体地位的信心和决心。仔细品味起来,整个课堂中还有许多需要进一步挖掘改进的地方。受实验条件(多媒体教室无课桌和充足的电源)的限制,学生无法分组实验,逐个做实验在无形当中又多用了很多时间;最后习题的处理有点仓促。因为留下的时间少了;学生的热情还应该再调动的高一点。当然存在的问题,引起的争论在某种程度上也增加了这节课的价值,能够引起大家来思考或者是批判,也是有意义的。我会虚心接受意见,找到以后的增长点。 总之,我认为这节教学设计教改意识明显,符合新课程标准和素质教育的要求,是成功的。 高中物理《机械能守恒定律》教学反思 篇3 首先对动能、势能和机械能等概念进行简单的复习,承上启下,为本节课做了必要的知识准备。紧接着演示钟摆的摆动,一方面提供了动能、势能相互转化的情景,另一方面提出了机械能总和如何变化这个紧扣本课主题的问题。对这个问题的讨论,先是从直线运动出发,应用动能定理进行详细、深入的推导,接着扩展到曲线运动,从实验上进行了验证,从而较为严密又完整地得出了机械能守恒定律。对机械能守恒定律的条件的认识,则从物体只受1个重力到除了重力以外还受多个力的情况,展开一层又一层的分析,还从实验上作了反证。如:为了说明有了空气阻力后机械能不再守恒,就用泡沫塑料球做成一个摆进行演示,效果明显。教学过程中为了突出“机械能守恒及其条件”这一重点,应用新授—应用—小结的程序。 从后面让学生对几道判断机械能是否守恒的基本性题目中可以看出,这节课的教学效果是比较好的。 这节课还有不足之处:如写势能表达式时,未先提示零势能面在何处;“守恒”这一关键的名词作为高中物理中第一次出现,解释得不够透彻;在一道例题的讲解中,对系统还是单个物体未作说明。这实际上也反映出,对一些很平常但又是很关键的问题学生经常要疏忽。师生间在学习过程中存在着一些“通病”。这再一次提醒我,教学要研究“教”,但也要研究“学”,甚至于应该更偏重于研究“学”。 ;

3,机械能守恒定律
机械能守恒定律:机械能= 动能+重力势能+弹性势能
条件:系统只有内部的重力或弹力做功.
公式: mV12+mgh1= mV22+mgh1
或一ΔEp = ΔEk 
4,机械能守恒定律说课稿
作为一名专为他人授业解惑的人民教师,时常会需要准备好说课稿,说课稿有助于提高教师的语言表达能力。那么写说课稿需要注意哪些问题呢?下面是我整理的机械能守恒定律说课稿,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。 机械能守恒定律说课稿1 一、说教材 (过渡句:教材是进行教学的评判凭据,是学生获取知识的重要来源。首先,我对本节教材进行一定的分析。) 《机械能守恒定律》选自高中物理人教版必修2第七章第8节,本节课的主要内容是机械能的定义及机械能守恒定律。学生已经知道了重力、弹力及合外力做功对能量的影响,但是如果这三种能量都参与转化,会出现怎样的情况,这是学生亟待解决的问题,本节课中机械能守恒定律的建立已经到了“水到渠成”的时候;其次,本节课的学习也为下节学习能量守恒定律夯实基础。因此,本节课就本章内容而言,有着举足轻重的地位。 二、说学情 (过渡句:学生是学习的主人,学生已有的知识结构和认知水平,是教师授课的依据与出发点。) 我所面对的是高一学生,他们在初中已经学习过有关机械能的基本概念,对机械能并不陌生,接受起来相对轻松。通过前几节内容的学习,学生对机械能这一概念较初中也有了更深的认识,在此基础上学习机械能守恒定律会更容易些。 三、说教学目标 (过渡句:新课标指出,教学目标应包括知识与技能,过程与方法,情感态度与价值观这三个方面,而这三维目标又应是紧密联系的一个有机整体,这告诉我们,在教学中应以知识与技能为主线,渗透情感态度价值观,并把前面两者充分体现在过程与方法中。因此,我将三维目标进行整合,确定本节课的教学目标为) 【知识与技能目标】 知道机械能的概念,能够分析动能和势能之间的相互转化问题;理解机械能守恒定律的内容和适用条件,会判断机械能是否守恒。 【过程与方法目标】 学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法,初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。 【情感态度价值观目标】 体会科学探究中的守恒思想,养成探究自然规律的科学态度,提高科学素养。 四、说教学重、难点 (过渡句:根据学生现有的知识储备和知识点本身的难易程度,学生很难建构知识点之间的联系,这也确定了本节课的重点、难点如下:) 【重点】 机械能守恒定律的推导及内容。 【难点】 对机械能守恒定律条件的理解。 五、说教学方法 本节课主要采用的教学方法有实验演示法、问答法、多媒体演示法等。 机械能守恒定律说课稿2 一、说教材 《验证机械能守恒定律》选自人教版高中物理必修二第七章第九节。本节主要内容为:学生利用打点计时器,打下纸带,通过计算来验证重锤在下落的过程中机械能是否守恒。本节课,可以升华学生对上节课机械能守恒定律的理解,培养学生科学严谨的态度。又可以为接下来学习动量守恒,电荷守恒等定律打下基础,起到了承上启下的作用。因此本节课意义重大。 基于该节课的内容和新课改的要求,制定如下教学目标: 知识和技能目标:会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度,掌握验证机械能守恒定律的实验原理。 过程和方法目标:通过分组实验提高动手能力,协作能力,提高解决实际问题的能力。 情感、态度、价值观目标:通过亲身的体验以及探究学习活动,提高学生学习热情、培养学生尊重客观事实的科学态度。 通过对以上教材地位和教学目标的分析,本节课的教学重点是实验方案的设计与实验数据的处理;难点是实验误差的分析。 二、说学情 该年级的学生已经掌握了机械能守恒定律的内容以及条件,也具备了一定的实验操作技能,会用打点计时器,具备一定的数据处理能力。但是,对于实验操作的规范性和实验结果误差的分析还有所欠缺,所以我在教学中要重点培养学生的实验操作能力以及分析能力。 三、说教法 在教学活动中良好的教学方法能够起到事半功倍的效果,本节课我主要采用实验法即通过实验学生验证机械能守恒定律;并结合讨论法,让学生在物理课上学会合作,学会交流,学会学习。 四、说学法 新课改理念告诉我们,学生不仅要学到具体的知识,更重要的是要学会怎样自己学习。所以在课堂上我将引导学生通过实验探究、合作交流的学法来更好的掌握实验探究的内容。 五、说教学过程 环节一:导入新课 在进行新课教学之前,复习导入机械能守恒定律的内容和表达式是什么,同时情景引入,播放田亮跳水视频。十米跳台跳水是种技术性极强的运动,如果不计空气阻力,机械能是否守恒?通过问题创设,一方面可以明确本节课的实验主题——机械能守恒,另一方面可以使学生的学习热情和学习兴趣很快被调动起来,有利于新课的教学。 环节二:新课讲授 我将以启发的方式提问学生让学生思考:如果让你来设计一个实验来验证机械能守恒定律,你会怎么做?给出你的方案。再分组讨论实验方案,并让各个小组选出代表以汇报的方式跟全班学生分享实验方案。然后各小组对所有的实验方案的优缺点进行讨论。再次让各个小组选出代表以汇报的方式跟全班学生分享优缺点。在所有小组都汇报结束后,我做适当的总结。并引导学生确定最终的实验方案——利用重物的自由落体运动验证机械能守恒定律。这样设计课程,可以让学生积极主动参与到课堂里面来,更好地调动学习氛围。符合新课改要求:学生是学习的主人,突出学生的探究学习。还能进一步提升学生的自主探究能力。 在实验方案确定之后,我将提出第二个问题:实验得到什么结果,可以证明机械能守恒吗?引导学生思考。通过提问得到结论:在任意点上,重物的势能和动能之和等于初始位置上重物的势能。在解答了这个问题后,接着提出第三个问题:如何计算在任意点上重物的动能。明确重物在任意位置的速度对与计算动能至关重要。分组实验、采集数据。 根据讨论结果,指导学生分组实验。学生四人一组进行实验,完成实验操作,记录实验数据。 得到方案:把纸带和重物固定在一起下落,用打点计时器在纸带上打点,记录下重物下落的高度,计算出对应的瞬时速度。然后,带着学生一起通过公式的推导得到速度的测量公式: 即:做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度。这样既可以培养学生分析问题,解决问题的能力,又可以在分组讨论中,培养学生的团结协作精神。 环节三:拓展巩固 在此环节,我会结合书上的习题,让学生通过做题的方式加深对所学知识点的理解和掌握。 环节四:课堂小结 高中物理注重学生物理学科素养的培养,思维方法是解决问题的关键,亲手操作,参与实践,是最直观获得知识的手段,也是进一步加强对知识的理解。我会让学生总结本次实验课主要探究的内容。 环节五:布置作业 作业方面,形成实验报告。 重新制定验证机械能守恒定律方案。 机械能守恒定律说课稿3 一、说教材 1、教材的地位、作用和特点 从前后联系来看,这节课的内容有利于学生对功能关系的进一步认识;在理论推导的过程中,有利于强化学生对动能订立的理解;从思维方式上分析,有利于学生建立守恒的观念,为今后学习动量守恒、电荷守恒等守恒定律打下基础,起到了承上启下的作用。 教材这样的安排,较好的体现了理论与实践的统一,使学生明白,物理规律不仅可以直接由实验得到,也可以用已知规律从理论上导出。 2、教学目的 知识目标:理解机械能守恒定律的内容,在具体问题中能判断机械能守恒的条件。 能力目标:初步学会从能量转化和守恒的.观点来解释物理现象,并能将所学知识应用于实际情境中。 在归纳机械能守恒定律的使用条件时,培养学生独立思考的能力,归纳总结的能力以及口头表达能力。 情感目标:激发学生学习兴趣,培养学生自信心以及严谨认真的科学态度。 3、教学重点 通过严密的理论推导使学生获得必要的理性认识,正确理机械能守恒定律的内容以及定律是否成立的判定条件。 4、教学难点 学生抽象思维尚处于起步阶段,对功、能等物理量理解不够深刻,要从功能转化关系理解机械能守恒的条件有一定难度。 二、说教法 本节主要采用讲授法、讨论法、归纳法相结合的启发式教学方法。通过师生一起探索得出物理规律及适用条件,充分调动学生积极性,充分体现“教师主导、学生主体”的教学原则。 三、说方法 1、为适应高一学生的认识和思维发展水平,根据新课内容要求,创设“自由落体、平抛、沿斜面下滑”三个物理情境作为铺垫,由易到难,引导学生进行实践-认识-再实践-再认识,完成认识上的飞跃。 2、通过设疑,启发学生思考 在归纳机械能守恒定律的使用条件时,引导学生进行讨论,鼓励学生提出自己的观点,并能加以评价,培养学生的学习兴趣以及对物理学习的自信心。 四、教学程序 分为引入、新课、联系巩固、作业四个步骤。 以生活中常见情境为例,让学生分析动能、势能的相互转化,提出机械能如何变化的问题,顺势引入新课; 创设三个不同情境(同前),让学生用所学知识进行分析,在师生共同探讨下得出机械能守恒定律的内容。 以三个情境为例,让学生自由讨论定律成立的条件,教师进行适当引导,最后共同得到适用条件。 然后通过适当的课堂练习让学生对新学知识进行巩固和加深理解。 五、研究性课题的提出 通过以下实例让学生课后去进行探讨。 让A球拉到相同高度,分析A到达右侧所能到达的高度。 机械能守恒定律说课稿4 一、教材分析 《机械能守恒定律》是人教版高中新教材必修2第七章第8节,本节内容从理论推导过程中,强化学生对动能定理的进一步理解;机械能守恒定律属物理规律教学,是对功能关系的进一步认识,是学生理解能量的转化与守恒的铺垫,为今后学习动量守恒、电荷守恒打下基础。它结合动量守恒定律是解决力学综合题的核心,而这类问题又常伴随着较为复杂的运动过程和受力特点是充分考查学生抽象思维能力、分析能力、应用能力的关键点。 教学目标 根据上述教材结构与内容分析,依据课程标准,考虑到学生已有的认知结构、心理特征,制定如下教学目标: 知识与技能 1、知道什么是机械能; 2、知道物体的动能和势能可以相互转化; 3、掌握机械能守恒的条件; 情感态度与价值观目标 1、培养学生发现和提出问题,并利用已有知识探索学习新知识的能力; 2、通过能量守恒的教学,使学生树立科学观点,理解和运用自然规律,并用来解决实际问题。 教学重点、难点 重点:掌握机械能守恒定律的推导、建立过程,理解机械能守恒定律的内容; 在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出定律的数学表达式。 难点:从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件。 二、说教法 主要采用讲授法、讨论法、归纳法相结合的启发式教学方法。通过师生一起探索得出物理规律及适用条件,充分调动学生积极性,充分体现"教师主导、学生主体"的教学原则。采用情景→问题→分析与活动→总结的教学设计模式,以老师指导下的学生活动为主。 三、说学法 让学生真正成为学习的主体。这种运用归纳法的思想,从一个个典型的物理情景中总结出科学的结论,可以大大调动学生学习的积极性和主动性。本节课的教学过程中通过观察生活中的常见形变,巧用引导性提问,激发学生的积极性,让学生在轻松、自主、讨论的学习氛围中总结出本节的主要内容从而完成学习任务。 四、教学过程 (引入新课) 用多媒体展示下述物理情景:A、运动员投出铅球;B、弹簧的一端接在气垫导轨的一端,另一端和滑块相连,让滑块在水平的轨道上做往复运动。 1、动能和势能的转化 依次演示自由落体、竖直上抛、滚摆、单摆和弹簧振子,提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。让学生思考上述演示过程中动能和势能有什么变化。 2、探究规律找出机械能不变的条件 只受重力做功作用分析 只有弹力做功分析 结论:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变,这就叫机械能守恒定律。 3、能力训练 例1、在距离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球,不计空气阻力,取g=10m/s2,求小球落地速度大小。引导学生思考分析,提出问题: (1)前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平抛运动,现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题? (2)小球抛出后至落地之前的运动过程中,是否满足机械能守恒的条件?如何应用机械能守恒定律解决问题? 提出问题:请考虑用机械能守恒定律解决问题与用运动合成解决问题的差异是什么? 4、引导学生学会应用机械能守恒定律解题的基本步骤。 5、总结归纳 本课学习,我们通过演示实验归纳总结了动能和势能之间可以发生相互转化,了解了只有重力做功或只有弹簧弹力做功的情况下,物体的机械能总量不变,通过简单的实例分析、加深对机械能守恒定律的理解。
5,机械能守恒定律
“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。在该过程中,物体可以受其他力的作用,只要这些力不做功,就可以认为“只有重力做功”。机械能守恒定律的内容为:在只有重力(以及系统内弹力)做功的情况下,动能和势能可相互转化,但总机械能保持不变。
6,机械能守恒定律教学案
机械能守恒定律重点解读机械能包括动能;重力势能;弹性势能。在不牵涉到弹力做功的情况下,物体所具有的机械能就是动能和重力势能的和。机械能守恒的应用分为两种情况:一、单个物体的机械能守恒判断一个物体的机械能是否守恒有两种方法:(1)物体在运动过程中只有重力做功,物体的机械能守恒。(2)物体在运动过程中不受媒质阻力和摩擦阻力,物体的机械能守恒。所涉及到的题型有四类:(1)阻力不计的抛体类。(2)固定的光滑斜面类。(3)固定的光滑圆弧类。(4)悬点固定的摆动类。(1)阻力不计的抛体类包括竖直上抛;竖直下抛;斜上抛;斜下抛;平抛,只要物体在运动过程中所受的空气阻力不计。那么物体在运动过程中就只受重力作用,也只有重力做功,通过重力做功,实现重力势能与机械能之间的等量转换,因此物体的机械能守恒。例:在高为h的空中以初速度v0抛也一物体,不计空气阻力,求物体落地时的速度大小?分析:物体在运动过程中只受重力,也只有重力做功,因此物体的机械能守恒,选水平地面为零势面,则物体抛出时和着地时的机械能相等 得: (2)固定的光滑斜面类在固定光滑斜面上运动的物体,同时受到重力和支持力的作用,由于支持力和物体运动的方向始终垂直,对运动物体不做功,因此,只有重力做功,物体的机械能守恒。例,以初速度v0 冲上倾角为?光滑斜面,求物体在斜面上运动的距离是多少?分析:物体在运动过程中受到重力和支持力的作用,但只有重力做功,因此物体的机械能守恒,选水平地面为零势面,则物体开始上滑时和到达最高时的机械能相等 得: (3)固定的光滑圆弧类在固定的光滑圆弧上运动的物体,只受到重力和支持力的作用,由于支持力始终沿圆弧的法线方向而和物体运动的速度方向垂直,对运动物体不做功,故只有重力做功,物体的机械能守恒。例:固定的光滑圆弧竖直放置,半径为R,一体积不计的金属球在圆弧的最低点至少具有多大的速度才能作一个完整的圆周运动?分析:物体在运动过程中受到重力和圆弧的压力,但只有重力做功,因此物体的机械能守恒,选物体运动的最低点为重力势能的零势面,则物体在最低和最高点时的机械能相等 要想使物体做一个完整的圆周运动,物体到达最高点时必须具有的最小速度为: 所以 (4)悬点固定的摆动类和固定的光滑圆弧类一样,小球在绕固定的悬点摆动时,受到重力和拉力的作用。由于悬线的拉力自始至终都沿法线方向,和物体运动的速度方向垂直而对运动物体不做功。因此只有重力做功,物体的机械能守恒。例:如图,小球的质量为m,悬线的长为L,把小球拉开使悬线和竖直方向的夹角为?,然后从静止释放,求小球运动到最低点小球对悬线的拉力分析:物体在运动过程中受到重力和悬线拉力的作用,悬线的拉力对物体不做功,所以只有重力做功,因此物体的机械能守恒,选物体运动的最低点为重力势能的零势面,则物体开始运动时和到达最低点时的机械能相等 得: 由向心力的公式知: 可知 作题方法:一般选取物体运动的最低点作为重力势能的零势参考点,把物体运动开始时的机械能和物体运动结束时的机械能分别写出来,并使之相等。注意点:在固定的光滑圆弧类和悬点定的摆动类两种题目中,常和向心力的公式结合使用。这在计算中是要特别注意的。习题:1、三个质量相同的小球悬挂在三根长度不等的细线上,分别把悬线拉至水平位置后轻轻释放小球,已知线长La?Lb?Lc,则悬线摆至竖直位置时,细线中张力大小的关系是( )A Tc?Tb?Ta B Ta?Tb?Tc C Tb?Tc?Ta D Ta=Tb=Tc2、一根长为l的轻质杆,下端固定一质量为m的小球,欲使它以上端o为转轴刚好能在竖直平面内作圆周运动(如图),球在最低点A的速度至少多大?如将杆换成长为L的细线,则又如何?3、如图,一质量为m的木块以初速V0从A点滑上半径为R的光滑圆弧轨道,它通过最高点B时对轨道的压力NB为多少?4、一质量m = 2千克的小球从光滑斜面上高h = 3.5米高处由静止滑下斜面底端紧接着一个半径R = 1米的光滑圆环(如图)求:(1)小球滑至圆环顶点时对环的压力;(2)小球至少要从多高处静止滑下才能越过圆环最高点;(3)小球从h0 = 2米处静止滑下时将在何处脱离圆环(g =9.8米/秒2)。二、系统的机械能守恒由两个或两个以上的物体所构成的系统,其机械能是否守恒,要看两个方面(1)系统以外的力是否对系统对做功,系统以外的力对系统做正功,系统的机械能就增加,做负功,系统的机械能就减少。不做功,系统的机械能就不变。(2)系统间的相互作用力做功,不能使其它形式的能参与和机械能的转换。系统内物体的重力所做的功不会改变系统的机械能系统间的相互作用力分为三类:1) 刚体产生的弹力:比如轻绳的弹力,斜面的弹力,轻杆产生的弹力等2) 弹簧产生的弹力:系统中包括有弹簧,弹簧的弹力在整个过程中做功,弹性势能参与机械能的转换。3) 其它力做功:比如炸药爆炸产生的冲击力,摩擦力对系统对功等。在前两种情况中,轻绳的拉力,斜面的弹力,轻杆产生的弹力做功,使机械能在相互作用的两物体间进行等量的转移,系统的机械能还是守恒的。虽然弹簧的弹力也做功,但包括弹性势能在内的机械能也守恒。但在第三种情况下,由于其它形式的能参与了机械能的转换,系统的机械能就不再守恒了。归纳起来,系统的机械能守恒问题有以下四个题型:(1)轻绳连体类(2)轻杆连体类(3)在水平面上可以自由移动的光滑圆弧类。(4)悬点在水平面上可以自由移动的摆动类。(1)轻绳连体类这一类题目,系统除重力以外的其它力对系统不做功,系统内部的相互作用力是轻绳的拉力,而拉力只是使系统内部的机械能在相互作用的两个物体之间进行等量的转换,并没有其它形式的能参与机械能的转换,所以系统的机械能守恒。 例:如图,倾角为?的光滑斜面上有一质量为M的物体,通过一根跨过定滑轮的细绳与质量为m的物体相连,开始时两物体均处于静止状态,且m离地面的高度为h,求它们开始运动后m着地时的速度?分析:对M、m和细绳所构成的系统,受到外界四个力的作用。它们分别是:M所受的重力Mg,m所受的重力mg,斜面对M的支持力N,滑轮对细绳的作用力F。M、m的重力做功不会改变系统的机械能,支持力N垂直于M的运动方向对系统不做功,滑轮对细绳的作用力由于作用点没有位移也对系统不做功,所以满足系统机械能守恒的外部条件,系统内部的相互作用力是细绳的拉力,拉力做功只能使机械能在系统内部进行等量的转换也不会改变系统的机械能,故满足系统机械能守恒的外部条件。在能量转化中,m的重力势能减小,动能增加,M的重力势能和动能都增加,用机械能的减少量等于增加量是解决为一类题的关键 可得 需要提醒的是,这一类的题目往往需要利用绳连物体的速度关系来确定两个物体的速度关系例:如图,光滑斜面的倾角为?,竖直的光滑细杆到定滑轮的距离为a,斜面上的物体M和穿过细杆的m通过跨过定滑轮的轻绳相连,开始保持两物体静止,连接m的轻绳处于水平状态,放手后两物体从静止开始运动,求m下降b时两物体的速度大小?(2)轻杆连体类这一类题目,系统除重力以外的其它力对系统不做功,物体的重力做功不会改变系统的机械能,系统内部的相互作用力是轻杆的弹力,而弹力只是使系统内部的机械能在相互作用的两个物体之间进行等量的转换,并没有其它形式的能参与机械能的转换,所以系统的机械能守恒。例:如图,质量均为m的两个小球固定在轻杆的端,轻杆可绕水平转轴在竖直平面内自由转动,两小球到轴的距离分别为L、2L,开始杆处于水平静止状态,放手后两球开始运动,求杆转动到竖直状态时,两球的速度大小分析:由轻杆和两个小球所构成的系统受到外界三个力的作用,即A球受到的重力、B球受到的重力、轴对杆的作用力。两球受到的重力做功不会改变系统的机械能,轴对杆的作用力由于作用点没有位移而对系统不做功,所以满足系统机械能守恒的外部条件,系统内部的相互作用力是轻杆的弹力,弹力对A球做负功,对B球做正功,但这种做功只是使机械能在系统内部进行等量的转换也不会改变系统的机械能,故满足系统机械能守恒的外部条件。在整个机械能当中,只有A的重力势能减小,A球的动能以及B球的动能和重力势能都增加,我们让减少的机械能等于增加的机械能。有: 根据同轴转动,角速度相等可知 所以: 需要强调的是,这一类的题目要根据同轴转动,角速度相等来确定两球之间的速度关系(3)在水平面上可以自由移动的光滑圆弧类。 光滑的圆弧放在光滑的水平面上,不受任何水平外力的作用,物体在光滑的圆弧上滑动,这一类的题目,也符合系统机械能守恒的外部条件和内部条件,下面用具体的例子来说明例:四分之一圆弧轨道的半径为R,质量为M,放在光滑的水平地面上,一质量为m的球(不计体积)从光滑圆弧轨道的顶端从静止滑下,求小球滑离轨道时两者的速度?分析:由圆弧和小球构成的系统受到三个力作用,分别是M、m受到的重力和地面的支持力。m的重力做正功,但不改变系统的机械能,支持力的作用点在竖直方向上没有位移,也对系统不做功,所以满足系统机械能守恒的外部条件,系统内部的相互作用力是圆弧和球之间的弹力,弹力对m做负功,对M做正功,但这种做功只是使机械能在系统内部进行等量的转换,不会改变系统的机械能,故满足系统机械能守恒的外部条件。在整个机械能当中,只有m的重力势能减小,m的动能以及M球的动能都增加,我们让减少的机械能等于增加的机械能。有: 根据动量守恒定律知 所以: (4)悬点在水平面上可以自由移动的摆动类。悬挂小球的细绳系在一个不受任何水平外力的物体上,当小球摆动时,物体能在水平面内自由移动,这一类的题目和在水平面内自由移动的光滑圆弧类形异而质同,同样符合系统机械能守恒的外部条件和内部条件,下面用具体的例子来说明例:质量为M的小车放在光滑的天轨上,长为L的轻绳一端系在小车上另一端拴一质量为m的金属球,将小球拉开至轻绳处于水平状态由静止释放。求(1)小球摆动到最低点时两者的速度?(2)此时小球受细绳的拉力是多少?分析:由小车和小球构成的系统受到三个力作用,分别是小车、小球所受到的重力和天轨的支持力。小球的重力做正功,但重力做功不会改变系统的机械能,天轨的支持力,由于作用点在竖直方向上没有位移,也对系统不做功,所以满足系统机械能守恒的外部条件,系统内部的相互作用力是小车和小球之间轻绳的拉力,该拉力对小球做负功,使小球的机械能减少,对小车做正功,使小车的机械能增加,但这种做功只是使机械能在系统内部进行等量的转换,不会改变系统的机械能,故满足系统机械能守恒的外部条件。在整个机械能当中,只有小球的重力势能减小,小球的动能以及小车的动能都增加,我们让减少的机械能等于增加的机械能。有: 根据动量守恒定律知 所以: 当小球运动到最低点时,受到竖直向上的拉力T和重力作用,根据向心力的公式 但要注意,公式中的v是m相对于悬点的速度,这一点是非常重要的 解得: 机械能守恒定律的应用难点解惑难点1: 研究系统的确定1、单一物体和地球组成的系统基本原理:研究单个物体和地球组成的系统机械能是否守恒,首先应对物体进行受力分析,分析各力的做功情况,若只有重力做功,其他力不做功或做功的代数和为零,则此系统机械能守恒。【例题】将物体由地面竖直上抛,不计空气阻力,物体能够达到的最大高度为H,当物体在上升过程中某一点,动能是重力势能的2倍,则这一点的高度为( C )A.2H/3 B.H/2 C.H/3 D.H/4【解析】以地面为零势能面,由机械能守恒定律得:mgH=EK+EP=3EP=3mgh,解得h=H/3。【点评】物体在空中运动只有重力做功,因此满足机械能守恒定律的条件。对于物体和地球组成的系统而言,任何一个时刻的机械能都是相等的,因此我们选择的两个状态分别是最高点和所求的某一点。2、物体、弹簧和地球组成的系统基本原理:物体、弹簧和地球组成的系统中,若只有物体的重力和弹簧的弹力做功,弹簧的弹性势能与物体机械能之间发生转化,系统的机械能守恒。若单独研究物体,此时受到的弹簧弹力是外力,那么这个物体的机械能就不守恒。【例题】轻质弹簧固定于O点,另一端系一小球A,将小球从图示位置(此时弹簧无形变)无初速释放。在A下落的过程中,A球的动能和重力势能之和( B )A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定【解析】以A球的初位置为零势能面,在下落的过程中,以小球、弹簧和地球组成的系统为研究对象,只有重力做功,由机械能守恒定律得:0=mv2/2 –mgh +EPEP>0,故mv2/2 –mgh<0,说明小球的动能和重力势能的和为负值,相对初位置机械能为0而言减小了。【点评】这个问题也可以从能量转化的角度看,小球下落的过程中重力势能减少了,减少的重力势能转化为小球的动能和系统的弹性势能了,因此,小球的机械能不守恒,而是减少了。3、两个或多个物体和地球组成的系统基本原理:两个或多个物体和地球组成的系统中,用做功的方式不好判断系统的机械能是否守恒,但系统内的物体在相互作用的过程中,只有动能和势能之间的相互转化,无其他能量参与,系统的机械能守恒。如果隔离其中一个物体来研究,那么该物体的机械能将不守恒。【例题1】如图所示,质量都是m的物体A和B,通过轻绳跨过滑轮相连,斜面固定、光滑,不计绳子和滑轮之间的摩擦。开始时A物体离地高为h,B物体位于斜面的底端,用手托住A物体,A、B两物体均静止。撤手后,求:(1)A物体将要落地时的速度多大?(2)A物体落地后,B物体由于惯性将继续沿斜面上升,则B物体在斜面上最远点距离地面的高度多大?(3)上述过程中,绳子对A物体做了多少功?【解析】(1)以A、B和地球组成系统为研究对象,以地面为零势能面,由机械能守恒定律得:mgh=(mv2/2+0)+(mv2/2+mghsinα)解得: (2)A落地后,绳子对B无作用力。以B为研究对象,以地面为零势能面,设B在斜面上最远点距离地面高度为H,由机械能守恒定律得:mv2/2+mghsinα=mgH ,结合(1)中结果解得:H=gh(1+sinα)/2(3)以A为研究对象,在A下落的过程中,由动能定理得:WF+mgh=mv2/2,结合(1)中结果解得:WF= - mgh(1+sinα)/2【点评】本题关键在于选择研究对象,特别是在应用机械能守恒定律时,要选择好系统。因为对于A、B和地球组成的系统而言,A下落的过程中只有重力做功,但对于单一物体而言,这时受到绳子的拉力就是外力,机械能就不守恒了。可以证明A物体在下落的过程中机械能减少了,减少的机械能转移给B物体了,使得B物体的机械能增加了。证明:对A物体,机械能的变化为ΔE=(mv2/2+0) –(0+mgh)= - mgh(1+sinα)/2,对B物体,机械能的变化为ΔE=(mv2/2+mghsinα) –(0+0)= mgh(1+sinα)/2。即证明A物体机械能的减少量等于B物体机械能的增加量。从功能关系角度看,A物体的机械能减少了, A物体的机械能不守恒,那是因为绳子的拉力作为外力对A做了负功,可见WF= - mgh(1+sinα)/2=ΔE。因此,我们得到这样一个功能关系,对于系统而言,除了重力和弹力外的其他外力做功会引起系统机械能的变化,即W外=ΔE。【例题2】如图所示,两个质量分别为m和2m的小球a和b,之间用一长为2l的轻杆连接,杆在绕中点O的水平轴无摩擦转动。今使杆处于水平位置,然后无初速释放,在杆转到竖直位置的过程中,求:(1)杆在竖直位置时,两球速度的大小(2)杆对b球做的功(3)杆在竖直位置时,杆对a、b两球的作用力分别是多少?【解析】(1)以a、b和地球组成的系统为研究对象,以轻杆的水平位置为零势能面,由机械能守恒定律得:0= (mva2/2+mgl) + (2mvb2/2 – 2mgl) ①由圆周运动规律得:va=vb=lw=v ②①②结合解得: (2)对b球,由动能定理得:WF +2mgl=2mv2/2 -0综合(1)结果解得:WF= -4mgl/3。(3)对a球,在竖直位置有Fna=mv2/l=2mg/3,故有mg –FN=Fna,解得FN=mg/3,方向向上。对b 球,在竖直位置有Fnb=2mv2/l=4mg/3,故有F -2mg=Fnb,解得F=10mg/3,方向向上。【点评】同例题1,单独研究某一个球,机械能不守恒,有杆子的作用力做功。b球机械能的减少量转移给a球了,使得a球机械能增加了。难点2:机械能守恒与曲线运动结合 基本原理:曲线运动过程中,若满足机械能守恒定律的条件,那么可以求出某一过程的初末状态的速度和高度,结合平抛和圆周运动的规律解题。【例题1】一内壁光滑半径为R的细圆管放在竖直平面内,其中1/4被截去,如图所示。一小钢球从A处正对着管口B落下,第一种情况要使钢球到C点时对细管无作用力,第二种情况恰能使球经C点平抛后落回到B点。求两种情况下小钢球下落点A距B点的高度h为多少?【解析】小球从A点开始下落,经过圆管道到达C点的过程中,以OB所在平面为零势能面,由机械能守恒定律得:mgh =mvC2/2 +mgR ①第一种情况下,对小球有mg=mvC2/R ②①②结合解得:h=3R/2第二种情况下,对小球有vC=R/t=R/ = ③①③结合解得:h=5R/4【例题2】小球的质量为m,沿光滑弯曲轨道滑下,与弯曲轨道相接的光滑圆轨道的半径为R,如图所示。为确保小球做完整的圆周运动,小球下滑的高度h的最小值为多少?【解析】小球在沿光滑的轨道滑动的整个过程中,只有重力做功,机械能守恒。选取地面为零势能面,设小球运动到半圆形轨道的最高点时速度为v,由机械能守恒定律得 mgh=mv2/2+2mgR ①要使小球能完整的圆周运动,在最高点时应满足条件mg=mv2/R ②①②两式结合解得h=5R/2。【点评】关键两点:选择恰当的零势能面;明确圆周运动最高点的临界条件。难点3: 零势能面的选取 基本原理:零势能面的选取在机械能守恒定律的应用中非常关键。一般选取初或末状态的位置所在平面为零势能面,有时也选择其他平面。【例题1】一条长为L的均匀链条,放在光滑水平桌面上,链条的一半垂直于桌边,如图所示。现由静止开始使链条自由滑落,当它全部脱离桌面时的速度是多大?【解析】由题意知链条下滑过程中机械能守恒,设链条的总质量为m,选取桌面为零势能面, 由机械能守恒定律得: 解得链条全部脱落时的速度为 【例题2】如图所示,总长为L的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻小滑轮,开始时下端A、B相平齐,当略有扰动时其一端下落,则当铁链刚脱离滑轮的瞬间,铁链的速度为多大?【解析】设铁链的质量为m,选取初始位置铁链的下端A、B所在的水平面为零势能面,由机械能守恒定律得: 解得铁链刚脱离滑轮时的速度 。【点评】例题1、2中的物体都不能看作质点,但链条是均质的,故在确定重力势能时选取它的重心位置。这其中要确定好初末状态,恰当地选择零势能面。难点4:能量的转化与守恒思想【例题】如图,物块和斜面都是光滑的,物块从距地面高h处由静止沿斜面下滑,判断物块滑到斜面底端时的速度v与 的大小关系。【解析】以物块和斜面组成的系统为研究对象。物块下滑过程中,系统的机械能守恒。但是,斜面将向左运动,斜面将获得动能,故物块的机械能一定减少。设物块和斜面的质量分别为m和M,由能量守恒得:mgh=mv2/2+MV2/2,故v< 。【点评】物块减少的重力势能转化为物块的动能和斜面的动能,但系统的总能量守恒。因此,“功是能量转化的量度”是本章的中心思想,需要不断体会。
7,高一物理机械能守恒
根据机械能守恒定律,杆的重力势能完全转化为动能,开始时中心位置在二分之一r处,即为1/2mgr=1/2mv平方,所以v=根下gr物体沿光滑轨道运动,仅有重力做功,机械能守恒.根据机械能守恒定律有:
1/2mv2=mgh=r/2
所以v=根号gr
杆的重心在中心,距离水平面r/2
有机械能守恒
mgh=mv^2/2
v=根号gr
8,机械能守恒定律
解:
不能离开轨道,则有两种可能
①:小球始终在圆轨道的下方的 二分之一个圆弧来回 运动。最高点处是 r
此时 h≤r
②:小球能在轨道内做匀速圆周运动,则在最高点处有
mv2/r=mg
mv2=mgr
相对于轨道的最低点,最高点时,小球的机械能为 1/2mv2+mg2r=2.5mgr
机械能守恒,从h处落下时,重力势能为 mgh=2.5mgr
所以 h≥2.5r
---
综上所述,h≤r或h≥2.5r
谢谢采纳
9,高一物理 机械能守恒定律
由题意:小球经过轨道最高点时 向心力F==m v^2/R=2mg
又由动能定理1/2 m v^2=mg(h-2R)
解得 h=3R
向心力 F=mv2/R
对轨道压力 为N
N=F-mg
mg=mv2/R-mg
2mg=mv2/R
mv2=2mgR
根据机械能守恒,得
1/2mv2+ mg2R=mgh
mgR+2mgR=mgh
h=3R设小球的质量为m.mgh=1/2mv方=mg2R+1/2mv1方求出v1。再用离心力公式F=m乘以(v1方/R)=2mg,两式联立就可以求出来。
10,物理 机械能守恒
如不计较空气阻力,整个系统守恒,如果是只是a或只是b而言就不守恒机械能守恒。因为a、b两个物体组成的系统中只有重力做功没有其他外力做功。而且a、b两个物体速度大小相等。并且两物体同时被拴在同一个定滑轮上,所以a物体上升的高度与b物体下降的高度相同。所以根据机械能守衡定律可以计算其他问题。谢谢,请采纳。这个分情况了,而且你说的也不是很清楚。
假设是理想状态,不计摩擦,绳以及滑轮的重量,
如果对A和B组成的系统,机械能守恒,因为绳子拉力做的功相互抵消,只用重力对系统做功。
如果只对A或者B本身,则机械能不守恒,因为绳子的拉力对物体做功。
关于判断机械能是否守恒,关键是看是否只有保守力(比如重力,万有引力,库仑力等)做功。若忽略空气摩擦力和绳和滑轮间的摩擦力,机械能是守恒的如果忽略那些摩擦,那么a.b所组成的系统机械能守恒。但是对于a或b个体而言机械能则不守恒
希望采钠,谢谢!不守恒,a在下落过程中,势能没有全部转化成动能,一部分转化成了内能,而b同样,上升过程中也有一部分机械能转化成了内能,所以总是的机械能是减少的如果忽略空气阻力。忽略绳子和滑轮之间的摩擦。那么就是守恒。
机械能守恒其实是理想状态。
现实中。卫星的运作原理就是利用机械能守恒。而在大气层内是不可能存在的。
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机械能守恒定律教学设计思想机械 机械能守恒定律 守恒定律
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