高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒整合提升學(xué)案 魯科版必修2.doc

第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒一、動能定理及其應(yīng)用1對動能定理的理解(1)w總w1w2w3，是包含重力在內(nèi)的所有力做功的代數(shù)和，若合外力為恒力，也可據(jù)w總f合scos 求總功(2)動能定理的計算式為標(biāo)量式(3)動能定理是計算物體位移或速率的簡捷公式，當(dāng)題目中涉及位移時可優(yōu)先考慮動能定理2應(yīng)用動能定理的注意事項(1)明確研究對象和研究過程，找出始、末狀態(tài)的速度(2)對物體進(jìn)行正確的受力分析(包括重力、彈力等)，明確各力的做功大小及正、負(fù)情況(3)在計算功時，要注意有些力不是全過程都做功的，必須根據(jù)不同情況分別對待，求出總功(4)若物體運動過程中包含幾個不同的物理過程，解題時，可以分段考慮，也可視為一個整體過程，列出動能定理求解例1如圖1所示，光滑圓弧的半徑為0.8 m，有一質(zhì)量為1.0 kg的物體自a點從靜止開始下滑到b點，然后沿水平面前進(jìn)4.0 m，到達(dá)c點停止g取10 m/s2，求：圖1(1)物體到達(dá)b點時的速率；(2)在物體沿水平面運動的過程中摩擦力做的功；(3)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)例2如圖2所示，abcd為一豎直平面內(nèi)的軌道，其中bc水平，a點比bc高出10 m，bc長1 m，ab和cd軌道光滑一質(zhì)量為1 kg的物體，從a點以4 m/s的速度開始運動，經(jīng)過bc后滑到高出c點10.3 m的d點速度為零(g取10 m/s2，計算結(jié)果在小數(shù)點后保留一位有效數(shù)字)求：圖2(1)物體與bc軌道間的動摩擦因數(shù)；(2)物體第5次經(jīng)過b點時的速度大??；(3)物體最后停止的位置(距b點多少米)二、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用1判斷系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒的方法(1)方法一：用做功來判定，對某一系統(tǒng)，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，其他力不做功(2)方法二：用能量轉(zhuǎn)化來判定，系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化2機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式(1)e1e2，系統(tǒng)初狀態(tài)的機(jī)械能等于系統(tǒng)末狀態(tài)的機(jī)械能(2)ekep0，系統(tǒng)變化的動能與系統(tǒng)變化的勢能之和為零(3)ea增eb減，系統(tǒng)內(nèi)a物體增加的機(jī)械能等于b物體減少的機(jī)械能3機(jī)械能守恒定律應(yīng)用的思路(1)確定研究對象和研究過程(2)分析外力和內(nèi)力的做功情況或能量轉(zhuǎn)化情況，確認(rèn)機(jī)械能守恒(3)選取參考平面，表示出初、末狀態(tài)的機(jī)械能(4)列出機(jī)械能守恒定律方程及相關(guān)輔助方程求解例3一蹦極運動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落，到最低點時距水面還有數(shù)米距離假定空氣阻力可忽略，運動員可視為質(zhì)點，下列說法正確的是()a運動員到達(dá)最低點前重力勢能始終減小b蹦極繩張緊后的下落過程中，彈力做負(fù)功，彈性勢能增加c蹦極過程中，運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒d蹦極過程中，重力勢能的改變與重力勢能零點的選取有關(guān)例4如圖3所示，傾角為的光滑斜面上放有兩個質(zhì)量均為m的小球a和b，兩球之間用一根長為l的輕桿相連，下面的小球b離斜面底端的高度為h.兩球從靜止開始下滑，不計球與地面碰撞時的機(jī)械能損失，且地面光滑，求：圖3(1)兩球都進(jìn)入光滑水平面時兩小球運動的速度大??；(2)此過程中桿對b球所做的功三、功能關(guān)系、能量轉(zhuǎn)化與守恒1力學(xué)中幾種常用的功能關(guān)系合外力的功動能變化重力的功重力勢能變化彈簧彈力的功彈性勢能變化除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力外的其它力的功機(jī)械能變化一對滑動摩擦力的總功內(nèi)能變化2.能量守恒是無條件的，利用它解題一定要明確在物體運動過程的始、末狀態(tài)間有幾種形式的能在相互轉(zhuǎn)化，哪些形式的能在減少，哪些形式的能在增加，表達(dá)式：e減e增例5如圖4是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖，圖中和為楔塊，和為墊板， 楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中()圖4a緩沖器的機(jī)械能守恒 b摩擦力做功消耗機(jī)械能 c墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 d彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能例6如圖5所示，在高h(yuǎn)0.8 m的水平光滑桌面上，有一輕彈簧，其左端固定，質(zhì)量為m1 kg的小球在外力作用下使彈簧處于壓縮狀態(tài)由靜止釋放小球，將小球水平彈出，小球離開彈簧時的速度為v13 m/s，不計空氣阻力求：圖5(1)彈簧處于壓縮狀態(tài)時所具有的彈性勢能是多少？(2)小球落地時速度v2的大小(g取10 m/s2)答案精析章末整合提升分類突破例1(1)4 m/s(2)8 j(3)0.2解析(1)由a到b，由動能定理得mgrmv解得vb m/s4 m/s.(2)由b到c，由動能定理得w0mv解得wmv1.042 j8 j即摩擦力做功8 j.(3)由wmgs得0.2.例2(1)0.5(2)13.3 m/s(3)距b點0.4 m解析(1)由動能定理得mg(hh)mgsbc0mv，解得0.5.(2)物體第5次經(jīng)過b點時，物體在bc上滑動了4次，由動能定理得mghmg4sbcmvmv，解得v24 m/s13.3 m/s.(3)分析整個過程，由動能定理得mghmgs0mv，解得s21.6 m.所以物體在軌道上來回運動了10次后，還有1.6 m，故距b點的距離為2 m1.6 m0.4 m.例3abc運動員到達(dá)最低點過程中，重力做正功，所以重力勢能始終減少，a項正確；蹦極繩張緊后的下落過程中，彈力做負(fù)功，彈性勢能增加，b項正確；蹦極過程中，運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)，只有重力和彈性力做功，所以機(jī)械能守恒，c項正確；重力勢能的改變與重力勢能零點選取無關(guān)，d項錯誤例4(1)(2)mglsin 解析(1)由于不計摩擦力及碰撞時的機(jī)械能損失，因此兩球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒兩球在光滑水平面上運動時的速度大小相等，設(shè)為v，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：mghmg(hlsin )2mv2解得v.(2)根據(jù)動能定理，對b球有mghwmv2，wmglsin .例5b由于楔塊與彈簧盒、墊板間有摩擦力，即摩擦力做負(fù)功，則機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故a錯誤，b正確；墊板動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈性勢能，故c錯誤；而彈簧彈性勢能也轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能，故d錯誤例6(1)4.5 j(2)5 m/s