已經(jīng)整理2010屆高三物理一輪復習必備精品：功和能機械能守恒定律

1、第5章功和能、機械能守恒定律課標導航課程內(nèi)容標準：1.舉例說明功是能量變化的量度，理解功和功率。關心生活和生產(chǎn)中常見機械功率的大小及其意義。2.通過實驗，探究恒力做功與物體動能變化的關系，理解動能和動能定理。用動能定理解釋生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象。3.理解重力勢能。知道重力勢能的變化與重力做功的關系。4.通過實驗，驗證機械能守恒定律。理解機械能守恒定律，用它分析生活和生產(chǎn)中的有關問題。5.了解自然界中存在多種形式的能量。知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一。6.通過能量守恒定律以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認識提高效率的重要性。了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關系，知道可持續(xù)發(fā)展的重大意義。復

2、習導航復習本章內(nèi)容時應注意把握：抓住“功和能的關系”這一基本線索，通過“能量轉(zhuǎn)化”把各部分知識聯(lián)系在一起。1. 功和功率是物理學中兩個重要的基本概念，是學習動能定理、機械能守恒定律、功能原理的基礎，也往往是用能量觀點分析問題的切入點。復習時重點把握好功德概念、正功和負功；變力的功；功率的概念；平均功率和瞬時功率，發(fā)動機的額定功率和實際功率問題；與生產(chǎn)生活相關的功率問題。解決此問題必須準確理解功和功率的意義，建立相關的物理模型，對能力要求較高。2. 動能定理是一條適用范圍很廣的物理規(guī)律，一般在處理不含時間的動力學問題時應優(yōu)先考慮動能定理，特別涉及到求變力做功的問題，動能定理幾乎是唯一的選擇。作為

3、傳統(tǒng)考點，歷年高考在不同題型、不同難度的試題中，從不同角度，都對該定理有相當充分的考查，今后仍是高考命題的重中之重，在復習中對本知識應有足夠的重視。重視物理過程的分析和各力做功情況，務必搞清做功的正負，熟練掌握定理的應用方法。3. 機械能的概念和機械能守恒定律是學習各種不同形式的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律的起點，也是運動學知識的進一步綜合和擴展，也是用能量觀點分析解決問題的開始。題目特點以學科的內(nèi)綜合為主 例如機械能守恒與圓周運動、平拋運動、動量守恒定律及其他知識的綜合。有時也出現(xiàn)與生產(chǎn)和科技相結(jié)合的題目，對實際問題，能熟練運用知識對其進行分析、綜合、推理和判斷，學習構(gòu)建“理論”和“實際”的“橋梁”。第1課

4、時 功功率1、高考解讀真題品析知識：電動車參數(shù)在物理中的應用例1. （09年上海卷）46.與普通自行車相比，電動自行車騎行更省力。下表為某一品牌電動自行車的部分技術參數(shù)。在額定輸出功率不變的情況下，質(zhì)量為60Kg的人騎著此自行車沿平直公路行駛，所受阻力恒為車和人總重的0.04倍。當此電動車達到最大速度時，牽引力為 N,當車速為2s/m時，其加速度為 m/s2(g=10m m/s2) 規(guī)格后輪驅(qū)動直流永磁鐵電機車型14電動自行車額定輸出功率200W整車質(zhì)量40Kg額定電壓48V最大載重120 Kg額定電流4.5A解析：當電動車受力平衡時，電動車達到最大速度即牽引力=阻力=（人重+車重）*0.04

5、=40N，當車速為2s/m時，由上表可以得到額定功率為200W，即可以得到牽引力為100N,答案：40：0.6熱點關注知識：功的定義例2. （09年廣東理科基礎）9物體在合外力作用下做直線運動的v一t圖象如圖所示。下列表述正確的是A在01s內(nèi)，合外力做正功B在02s內(nèi)，合外力總是做負功C在12s內(nèi)，合外力不做功D在03s內(nèi)，合外力總是做正功解析：根據(jù)物體的速度圖象可知，物體0-1s內(nèi)做勻加速合外力做正功，A正確；1-3s內(nèi)做勻減速合外力做負功。根據(jù)動能定理0到3s內(nèi)，12s內(nèi)合外力做功為零。答案：A2、知識網(wǎng)絡考點1.功1.功的公式：W=Fscos0 90 力F對物體做正功, = 90 力F對

6、物體不做功, 90180 力F對物體做負功。特別注意：公式只適用于恒力做功 F和S是對應同一個物體的；某力做的功僅由F、S和q決定, 與其它力是否存在以及物體的 運動情況都無關。2.重力的功：WG =mgh 只 跟物體的重力及物體移動的始終位置的高度差有關，跟移動的路徑無關。3.摩擦力的功（包括靜摩擦力和滑動摩擦力）摩擦力可以做負功，摩擦力可以做正功，摩擦力可以不做功 ，一對靜摩擦力的總功一定等于0，一對滑動摩擦力的總功等于 - fS4.彈力的功（1）彈力對物體可以做正功可以不做功，也可以做負功。 （2）彈簧的彈力的功W = 1/2 kx12 1/2 kx22（x1 、x2為彈簧的形變量）5.

7、合力的功有兩種方法：（1）先求出合力，然后求總功，表達式為 WFS cos（2）合力的功等于各分力所做功的代數(shù)和，即 WW1 +W2+W3+6.變力做功: 基本原則過程分割與代數(shù)累積（1）一般用動能定理 W合=EK 求之 ；（2）也可用（微元法）無限分小法來求, 過程無限分小后， 可認為每小段是恒力做功（3）還可用F-S圖線下的“面積”計算. （4)或先尋求F對S的平均作用力 , 7.做功意義的理解問題：解決功能問題時,把握“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這一要點,做功意味著能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化,做多少功,相應就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化考點2.功率1. 定義式：，所求出的功率是時間t內(nèi)的平均功率。2. 計算

8、式：P=Fvcos , 其中是力F與速度v間的夾角。用該公式時，要求F為恒力。（1）當v為即時速度時，對應的P為即時功率；（2）當v為平均速度時，對應的P為平均功率。（3）重力的功率可表示為 PG =mgv ，僅由重力及物體的豎直分運動的速度大小決定。 （4）若力和速度在一條直線上,上式可簡化為 Pt=Fvt3、復習方案基礎過關重難點：功率 例3. （09年寧夏卷）17. 質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t=0時刻開始受到水平力的作用。力的大小F與時間t的關系如圖所示，力的方向保持不變，則A時刻的瞬時功率為B時刻的瞬時功率為C在到這段時間內(nèi)，水平力的平均功率為D. 在到這段時間內(nèi)，水平力的

9、平均功率為解析：AB選項0到時刻物體的速度為，所以的瞬時功率為A錯B對。CD選項0到時刻F對物體做的功為，所以內(nèi)平均功率為C錯D對。答案：BD例4（09年四川卷）23.(16分)圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機。在起重機將質(zhì)量m=5103 kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上作勻加速直線運動，加速度a=0.2 m/s2，當起重機輸出功率達到其允許的最大值時，保持該功率直到重物做vm=1.02 m/s的勻速運動。取g=10 m/s2,不計額外功。求：(1) 起重機允許輸出的最大功率。(2) 重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間和起重機在第2秒末的輸出功率。解析：(1)設起重機允許輸出的最大功

10、率為P0，重物達到最大速度時，拉力F0等于重力。P0F0vm P0mg 代入數(shù)據(jù)，有：P05.1104W (2)勻加速運動結(jié)束時，起重機達到允許輸出的最大功率，設此時重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運動經(jīng)歷時間為t1,有：P0F0v1 Fmgma V1at1 由，代入數(shù)據(jù)，得：t15 s T2 s時，重物處于勻加速運動階段，設此時速度為v2，輸出功率為P，則v2at PFv2 由，代入數(shù)據(jù)，得:P2.04104W。答案：(1) 5.1104W (2) 2.04104W第2課時 動能、動能定理1、高考解讀真題品析知識： 動能定理例1. （09年全國卷）20. 以初速度v0豎直向上拋出一質(zhì)量

11、為m的小物體。假定物塊所受的空氣阻力f大小不變。已知重力加速度為g，則物體上升的最大高度和返回到原拋出點的速率分別為A和 B和C和 D和解析：上升的過程中,重力做負功,阻力做負功,由動能定理得,求返回拋出點的速度由全程使用動能定理重力做功為零,只有阻力做功為有,解得,A正確。答案：A點評：此題求返回原拋出點的速率還可以對下落過程采用動能定理再和上升過程聯(lián)立方程求解，當然這種解法比對全過程采用動能定理繁瑣。熱點關注：S0E甲tvt1t2t3Ov1vm乙知識：勻變速直線運動、運用動能定理處理變力功問題、最大速度問題例2. （09年福建卷）21.（19分）如圖甲，在水平地面上固定一傾角為的光滑絕緣斜

12、面，斜面處于電場強度大小為E、方向沿斜面向下的勻強電場中。一勁度系數(shù)為k的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端，整根彈簧處于自然狀態(tài)。一質(zhì)量為m、帶電量為q（q0）的滑塊從距離彈簧上端為s0處靜止釋放，滑塊在運動過程中電量保持不變，設滑塊與彈簧接觸過程沒有機械能損失，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小為g。（1）求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時間t1（2）若滑塊在沿斜面向下運動的整個過程中最大速度大小為vm，求滑塊從靜止釋放到速度大小為vm過程中彈簧的彈力所做的功W；（3）從滑塊靜止釋放瞬間開始計時，請在乙圖中畫出滑塊在沿斜面向下運動的整個過程中速度與時間關系v-t圖象。圖中橫坐

13、標軸上的t1、t2及t3分別表示滑塊第一次與彈簧上端接觸、第一次速度達到最大值及第一次速度減為零的時刻，縱坐標軸上的v1為滑塊在t1時刻的速度大小，vm是題中所指的物理量。（本小題不要求寫出計算過程）解析：（1）滑塊從靜止釋放到與彈簧剛接觸的過程中作初速度為零的勻加速直線運動，設加速度大小為a，則有qE+mgsin=ma 聯(lián)立可得 （2）滑塊速度最大時受力平衡，設此時彈簧壓縮量為，則有 從靜止釋放到速度達到最大的過程中，由動能定理得 聯(lián)立可得s（3）如圖答案：（1）; （2）; (3) 2、知識網(wǎng)絡考點1.動能1. 定義：物體由于運動而具有的能叫動能2. 表達式為:，3. 動能和動量的關系：動

14、能是用以描述機械運動的狀態(tài)量。動量是從機械運動出發(fā)量化機械運動的狀態(tài),動量確定的物體決定著它克服一定的阻力還能運動多久；動能則是從機械運動與其它運動的關系出發(fā)量化機械運動的狀態(tài)，動能確定的物體決定著它克服一定的阻力還能運動多遠?？键c2.動能定理1.定義：合外力所做的總功等于物體動能的變化量. 這個結(jié)論叫做動能定理.2.表達式：，式中W合是各個外力對物體做功的總和，EK是做功過程中始末兩個狀態(tài)動能的增量.3.推導：動能定理實際上是在牛頓第二定律的基礎上對空間累積而得：在牛頓第二定律 F=ma 兩端同乘以合外力方向上的位移s，即可得4. 對動能定理的理解：如果物體受到幾個力的共同作用，則（1）式中

15、的 W表示各個力做功的代數(shù)和，即合外力所做的功. W合=W1+W2+W3+應用動能定理解題的特點：跟過程的細節(jié)無關.即不追究全過程中的運動性質(zhì)和狀態(tài)變化細節(jié)動能定理的研究對象是質(zhì)點動能定理對變力做功情況也適用動能定理盡管是在恒力作用下利用牛頓第二定律和運動學公式推導的,但對變力做功情況亦適用. 動能定理可用于求變力的功、曲線運動中的功以及復雜過程中的功能轉(zhuǎn)換問題.對合外力的功 (總功) 的理解 可以是幾個力在同一段位移中的功,也可以是一個力在幾段位移中的功,還可以是幾個力在幾段位移中的功求總功有兩種方法：一種是先求出合外力，然后求總功，表達式為WFS cos q q為合外力與位移的夾角另一種是

16、總功等于各力在各段位移中做功的代數(shù)和，即 WW1 +W2+W3+3、復習方案基礎過關重難點：汽車啟動中的變力做功問題例3. （09年上海物理）20（10分）質(zhì)量為5103 kg的汽車在t0時刻速度v010m/s，隨后以P6104 W的額定功率沿平直公路繼續(xù)前進，經(jīng)72s達到最大速度，設汽車受恒定阻力，其大小為2.5103N。求：（1）汽車的最大速度vm；（2）汽車在72s內(nèi)經(jīng)過的路程s。解析：（1）當達到最大速度時，P=Fv=fvm，vmm/s24m/s（2）從開始到72s時刻依據(jù)動能定理得：Ptfsmvm2mv02，解得：s1252m。答案：（1）24m/s （2）1252m點評：變力做功問

17、題，動能定理是一種很好的處理方法。典型例題：例4：（09年重慶卷）23.（16分）2009年中國女子冰壺隊首次獲得了世界錦標賽冠軍，這引起了人們對冰壺運動的關注。冰壺在水平冰面上的一次滑行可簡化為如下過程：如題23圖，運動員將靜止于O點的冰壺（視為質(zhì)點）沿直線推到A點放手，此后冰壺沿滑行，最后停于C點。已知冰面各冰壺間的動摩擦因數(shù)為，冰壺質(zhì)量為m，AC=L，=r,重力加速度為g （1）求冰壺在A 點的速率；（2）求冰壺從O點到A點的運動過程中受到的沖量大?。唬?）若將段冰面與冰壺間的動摩擦因數(shù)減小為，原只能滑到C點的冰壺能停于點，求A點與B點之間的距離。解析：（1）對冰壺，從A點放手到停止于C

18、點，設在A點時的速度為V1，應用動能定理有gLmV12，解得V1；（2）對冰壺，從O到A，設冰壺受到的沖量為I，應用動量定理有ImV10，解得Im；（3）設AB之間距離為S，對冰壺，從A到O的過程，應用動能定理，mgS0.8mg(LrS)0mV12，解得SL4r。點評： 結(jié)合實際考查動能定理、動量定理。第3課時 重力勢能機械能守恒定律1、高考解讀真題品析知識： 機械能守恒問題例1. （09年廣東理科基礎）8游樂場中的一種滑梯如圖所示。小朋友從軌道頂端由靜止開始下滑，沿水平軌道滑動了一段距離后停下來，則A下滑過程中支持力對小朋友做功B下滑過程中小朋友的重力勢能增加C整個運動過程中小朋友的機械能守

19、恒D在水平面滑動過程中摩擦力對小朋友做負功解析：在滑動的過程中，人受三個力重力做正功，勢能降低B錯；支持力不做功，摩擦力做負功，所以機械能不守恒，AC皆錯，D正確。答案：D熱點關注：知識：機械能守恒問題、重力勢能問題 例2. (09年廣東文科基礎)58如圖8所示，用一輕繩系一小球懸于O點?，F(xiàn)將小球拉至水平位置，然后釋放，不計阻力。小球下落到最低點的過程中，下列表述正確的是A小球的機械能守恒B小球所受的合力不變C小球的動能不斷減小D小球的重力勢能增加解析：A選項小球受到的力中僅有重力做功，所以機械能守恒，A選項對。B選項小球受到的合力的大小方向時時刻刻在發(fā)生變化，B選項錯。C選項小球從上到最低點

20、的過程中動能是不斷增大的，C選項錯。D選項小球從上到最低點的過程中機械能是不斷減少的，D選項錯。答案：A點評：考查基本物理量的判斷方法。2、知識網(wǎng)絡考點1.重力做功的特點與重力勢能1. 重力做功的特點：重力做功與路徑無關，只與始末位置的豎直高度差有關，當重力為的物體從A點運動到B點，無論走過怎樣的路徑，只要A、B兩點間豎直高度差為h，重力mg所做的功均為 2. 重力勢能：物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能。其表達式為：，其中h為物體所在處相對于所選取的零勢面的豎直高度，而零勢面的選取可以是任意的，一般是取地面為重力勢能的零勢面。由于零勢面的選取可以是任意的，所以一個物體在某一狀態(tài)下所具有的重力

21、勢能的值將隨零勢面的選取而不同，但物體經(jīng)歷的某一過程中重力勢能的變化卻與零勢面的選取無關。3. 重力做功與重力勢能變化間的關系：重力做的功總等于重力勢能的減少量，即a. 重力做正功時，重力勢能減少，減少的重力勢能等于重力所做的功 - EP = WGb. 克服重力做功時，重力勢能增加，增加的重力勢能等于克服重力所做的功 EP = - WG考點2. 彈性勢能1. 發(fā)生彈性形變的物體具有的能叫做彈性勢能2.彈性勢能的大小跟物體形變的大小有關，EP= 1/2kx23. 彈性勢能的變化與彈力做功的關系: 彈力所做的功，等于彈性勢能減少. W彈= - EP考點3. 機械能守恒定律1. 機械能：動能和勢能的

22、總和稱機械能。而勢能中除了重力勢能外還有彈性勢能。所謂彈性勢能批量的是物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能。2、機械能守恒守律：只有重力做功和彈力做功時，動能和重力勢能、彈性勢能間相互轉(zhuǎn)換，但機械能的總量保持不變，這就是所謂的機械能守恒定律。 3 、機械能守恒定律的適用條件：（1）對單個物體，只有重力或彈力做功（2）對某一系統(tǒng),物體間只有動能和重力勢能及彈性勢能相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞, 機械能也沒有轉(zhuǎn)變成其它形式的能(如沒有內(nèi)能產(chǎn)生)，則系統(tǒng)的機械能守恒 （3）定律既適用于一個物體(實為一個物體與地球組成的系統(tǒng))，又適用于幾個物體組成的物體系，但前提必須滿足機械能守恒的條件3、復習

23、方案基礎過關重難點：如何理解、應用勻變速直線運動規(guī)律的是個公式？例3. 如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道，由一段斜的直軌道和與之相切的圓形軌道連接而成，圓形軌道的半徑為R。一質(zhì)量為m的小物塊從斜軌道上某處由靜止開始下滑，然后沿圓形軌道運動。要求物塊能通過圓形軌道的最高點，且在該最高點與軌道間的壓力不能超過5mg（g為重力加速度）。求物塊初始位置相對于圓形軌道底部的高度h的取值范圍。 解析：設物塊在圓形軌道最高點的速度為v，由機械能守恒得mgh2mgR1/2 mv2 物塊在最高點受的力為重力mg、軌道的壓力N。重力與壓力的合力提供向心力，有 物塊能通過最高點的條件是N0 由式得 由式得 按題的

24、要求，N5mg，由式得 由式得h5R h的取值范圍是2. 5Rh5R答案：2.5Rh5R點評：機械能守恒定律適用于只有重力和彈簧的彈力做功的情況，應用于光滑斜面、光滑曲面、自由落體運動、上拋、下拋、平拋運動、單擺、豎直平面的圓周運動、彈簧振子等情況。典型例題：例4：如圖，質(zhì)量都為m的A、B兩環(huán)用細線相連后分別套在水平光滑細桿OP和豎直光滑細桿OQ上，線長L=0.4m，將線拉直后使A和B在同一高度上都由靜止釋放，當運動到使細線與水平面成30角時，A和B的速度分別為vA和vB，求vA和vB的大小。（取g=10m/s2）解析：對AB系統(tǒng)，機械能守恒 由解得：答案：點評：機械能守恒解題注意點: 1、定

25、對象（可能一物體、可能多物體）2、分析力做功判斷是否守恒3、分析能（什么能、怎么變）4、列式EK增=EP減;前=E后;連接體問題的高度關系連接體問題的速度關系，沿同一根繩子的速度處處相等第4課時 功能關系 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律1、高考解讀真題品析知識： 動量守恒定律、動量定理和功能關系例1. （09年天津卷）10.(6分)如圖所示，質(zhì)量m1=0.3 kg 的小車靜止在光滑的水平面上，車長L=15 m,現(xiàn)有質(zhì)量m2=0.2 kg可視為質(zhì)點的物塊，以水平向右的速度v0=2 m/s從左端滑上小車，最后在車面上某處與小車保持相對靜止。物塊與車面間的動摩擦因數(shù)=0.5,取g=10 m/s2，求1）物塊在車

26、面上滑行的時間t;2）要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車左端的速度v0不超過多少。解析：（1）設物塊與小車的共同速度為v，以水平向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律有 設物塊與車面間的滑動摩擦力為F，對物塊應用動量定理有 其中 解得代入數(shù)據(jù)得 （2）要使物塊恰好不從車廂滑出，須物塊到車面右端時與小車有共同的速度v，則 由功能關系有 代入數(shù)據(jù)解得 =5m/s故要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車的速度v0不能超過5m/s。答案：（1）0.24s (2)5m/s 熱點關注：知識： 功能關系、動能定理例2. 滑塊以速率v1靠慣性沿固定斜面由底端向上運動, 當它回到出發(fā)點時速率為v2, 且v2 EPA

27、答案：BC2、知識網(wǎng)絡考點：功能關系功是能量轉(zhuǎn)化的量度 重力所做的功等于重力勢能的減少 電場力所做的功等于電勢能的減少 彈簧的彈力所做的功等于彈性勢能的減少 合外力所做的功等于動能的增加 只有重力和彈簧的彈力做功，機械能守恒 重力和彈簧的彈力以外的力所做的功等于機械能的增加 WF = E2E1 = E克服一對滑動摩擦力所做的凈功等于機械能的減少E = fS （ S 為相對滑動的距離） 克服安培力所做的功等于感應電能的增加3、復習方案基礎過關重難點：如何理解、應用勻變速直線運動規(guī)律的是個公式？例3.（2007年理綜全國卷20）假定地球、月球都靜止不動，用火箭從地球沿地月連線發(fā)射一探測器。假定探測

28、器在地球表面附近脫離火箭。用W表示探測器從脫離火箭處到月球的過程中克服地球引力做的功，用Ek表示探測器脫離火箭時的動能，若不計空氣阻力，則（ ）A. Ek必須大于或等于W，探測器才能到達月球B. Ek小于W，探測器也可能到達月球 C. Ek1/2 W，探測器一定能到達月球D. Ek 1/2 W ，探測器一定不能到達月球解析：設月球引力對探測器做的功為W1，根據(jù)動能定理可得：WW10Ek，可知，F(xiàn)地F月，由W=Fs 雖然F是變力,但通過的距離一樣,所以WW1，Ek W-W1 W 故B選項正確。 由于探測器在從地球到月球的過程中，地球引力越來越小，此過程中克服地球引力做的功為W，在從地球到達地月連

29、線中點的過程中，探測器克服地球引力做的功要遠大于1/2 W，而月球引力對探測器做的功很小，探測器的初動能若為1/2 W ，則到不了地月連線中點速度即減為0，所以探測器一定不能到達月球。 D選項也正確。 答案：BD典型例題：例4：質(zhì)量為m的物體，從靜止開始以3g/4的加速度豎直向下運動了h米，以下判斷正確的是： （ ）A物體的重力可能做負功 B物體的重力勢能一定減少了3mgh/4 C物體的重力勢能增加了mgh D物體的機械能減少mgh/4 答案：D例5. 如圖所示，彈簧下面掛一質(zhì)量為m的物體，物體在豎直方向上作振幅為A的簡諧運動，當物體振動到最高點時，彈簧正好為原長。則物體在振動過程中 ( )A

30、物體在最低點時的彈力大小應為2mgB彈簧的彈性勢能和物體動能總和不變C彈簧的最大彈性勢能等于2mgAD物體的最大動能應等于mgA答案：AC第5課時 實驗（6） 驗證機械能守恒定律1、高考解讀真題品析知識：探究動能定理圖12例1. （09年廣東物理）15.（10分）某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動能定理”，如圖12，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器記錄小車通過A、B時的速度大小。小車中可以放置砝碼。（1）實驗主要步驟如下：測量_和拉力傳感器的總質(zhì)

31、量M1;把細線的一端固定在拉力傳感器上另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路；將小車停在C點，_，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力及小車通過A、B時的速度。在小車中增加砝碼，或_，重復的操作。（2）表1是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量m之和，|v22v21| 是兩個速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計算出動能變化量E，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所作的功。表格中E3=_，W3=_.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)（3）根據(jù)表1，請在圖13中的方格紙上作出E-W圖線。表1 數(shù)據(jù)記錄表次數(shù)M/kg|v22v21| /(m/s)2E/JF/NW/J10.5000.7

32、600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40E31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.43解析：（1）略；（2）由各組數(shù)據(jù)可見規(guī)律，可得E3=0.600；觀察F-W數(shù)據(jù)規(guī)律可得數(shù)值上W=F/2=0.610;（3）在方格紙上作出E-W圖線如圖所示W(wǎng)答案：（1）小車、砝碼 然后釋放小車 減少砝碼 （2）0.600 0.610熱點關注知識：驗證機械能守恒定律例2. (08年高考江蘇卷物理)11.(10分)某同學利用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律.弧形軌道末端水平，離地面的

33、高度為H,將鋼球從軌道的不同高度h處靜止釋放，鋼球的落點距軌道末端的水平距離為s.(1)若軌道完全光滑，s2與h的理論關系應滿足s2= (用H、h表示).(2)該同學經(jīng)實驗測量得到一組數(shù)據(jù)，如下表所示：H(101 m)2.003.004.005.006.00s2(101 m2)2.623.895.206.537.78請在坐標紙上作出s2h關系圖.(3)對比實驗結(jié)果與理論計算得到的s2h關系圖線(圖中已畫出)，自同一高度靜止釋放的鋼球，水平拋出的速率 (填“小于”或“大于”)(4)從s2h關系圖線中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著，你認為造成上述偏差的可能原因是 。hHs答案：(1) 4Hh

34、 (2) (見右圖)， 小于 (4) 摩擦，轉(zhuǎn)動（回答任一即可） 2、知識網(wǎng)絡考點1. 驗證機械能守恒定律一、實驗目的驗證機械能守恒定律二、實驗原理當物體自由下落時，只有重力做功，物體的重力勢能和動能互相轉(zhuǎn)化，機械能守恒。若某一時刻物體下落的瞬時速度為v，下落高度為h，則應有：，借助打點計時器，測出重物某時刻的下落高度h和該時刻的瞬時速度v，即可驗證機械能是否守恒， 實驗裝置如圖所示。測定第n點的瞬時速度的方法是：測出第n點的相鄰前、后兩段相等時間T內(nèi)下落的距離sn和sn+1，由公式 ，或由算出,如圖所示。 三、實驗器材鐵架臺（帶鐵夾），打點計時器，學生電源，導線，帶鐵夾的重綞，紙帶，米尺。四

35、、實驗步驟1按如圖裝置把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導線把打點計時器與學生電源連接好。 2把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一端穿過計時器限位孔，豎直提起紙帶使重錘?？吭诖螯c計時器附近，紙帶上端用夾子夾住。3接通電源，松開紙帶，讓重錘自由下落。4重復幾次，得到35條打好點的紙帶。5在打好點的紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接近2mm，且點跡清晰的一條紙帶，在起始點標上0，以后各依次標上1，2，3，用刻度尺測出對應下落高度h1、h2、h3。6應用公式計算各點對應的即時速度v1、v2、v3。7計算各點對應的勢能減少量mghn和動能的增加量1/2mvn2，進行比較。 五、注意事項1打點計時器安裝時，

36、必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力。2選用紙帶時應盡量挑第一、二點間距接近2mm的紙帶。3因不需要知道動能和勢能的具體數(shù)值，所以不需要測量重錘的質(zhì)量。 3、復習方案基礎過關：重難點：驗證機械能守恒定律例3. 某同學在應用打點計時器做驗證機械能守恒定律實驗中，獲取一根紙帶如圖，但測量發(fā)現(xiàn)0、1兩點距離遠大于2mm,且0、1和1、2間有點漏打或沒有顯示出來，而其他所有打點都是清晰完整的，現(xiàn)在該同學用刻度尺分別量出2、3、4、5、6、7六個點到0點的長度hi（i=2347），再分別計算得到3、4、5、6四個點的速度vi和vi2（i= 3456），已知打點計時器打點周期為T。該同學求6號

37、點速度的計算式是：v6= .然后該同學將計算得到的四組（hi ，vi2 ）數(shù)據(jù)在v2- h坐標系中找到對應的坐標點，將四個點連接起來得到如圖所示的直線，請你回答：接下來他是如何判斷重錘下落過程機械能守恒的？（說明理由）解析：根據(jù)運動學規(guī)律可以得到：根據(jù)機械能守恒定律，從0點到任意i點有得到： 關系是一條直線 斜率為2g，所以只要在直線上取相對較遠兩點，計算出斜率，與2g比較，在實驗誤差范圍內(nèi)相等即可。典型例題例4(1)在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，實驗小組A不慎將一條選擇好的紙帶的前面一部分損壞了,剩下的一部分紙帶上各點間的距離如圖所示的數(shù)值，已知打點計時器的周期為T =0.02s,重力

38、加速度g =9.8 m/s2;重錘的質(zhì)量為m,已知S1=0.98cm, S2=1.42cm, S3=1.78cm,則記錄B點時重錘的動能EKB= J(寫計算式字母表示),記錄C點時重錘的動能EKC=0.32m J;重錘從B點到C點重力勢能變化量是 J,動能變化量是 J.從而可以得出結(jié)論： .（2）在驗證機械能守恒定律的實驗自由落下的重錘質(zhì)量要大一些，這是為了減少 對實驗的影響. 實驗中 測定重錘的質(zhì)量( 填“要”或“不要” ).實驗小組C在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn),重錘減小的重力勢能總是大于重錘動能的增加,其原因主要是因為在重錘下落的過程中存在阻力作用,因此想到可以通過該實驗裝置測阻力的

39、大小. 根據(jù)已知當?shù)刂亓铀俣裙J的較準確的值為g, 電源的頻率為f, 又測量出物理量 , .他（她）們用這些物理量求出了重錘在下落的過程中受到的平均阻力大小F （用字母表示）. 答案：0.142m 0.14m 在實驗誤差范圍內(nèi),只有重力做功時,物體的機械能守恒.空氣阻力和打點計時器器對紙帶的阻力不要相鄰的兩點間的位移S1 、S2 、S3、S4, 重錘的質(zhì)量m , 第6課時 功和能機械能守恒定律單元測試1.汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動機功率為P.快進入鬧市區(qū)時，司機減小了油門，使汽車的功率立即減小一半并保持該功率繼續(xù)行駛.下面四個圖象中，哪個圖象正確表示了從司機減小油門開始，汽車的

40、速度與時間的關系 ( ) vtov0vtov00.5v0vtov00.5v0vtov00.5v00.5v0A. B. C. D.2.如圖所示，甲、乙兩個容器形狀不同，現(xiàn)有兩塊完全相同的金屬塊用細線系著分別浸沒入同樣深度，這時兩容器的水面相平齊，如果將金屬塊勻速提升一段位移，但仍浸沒在水面以下，不計水的阻力，則( )A在甲容器中提升時，拉力做功較多B在乙容器中提升時，拉力做功較多C在兩個容器中提升時，拉力做功相同D做功多少無法比較3如圖所示，將質(zhì)量為m的小球用長為L的細線拴住，線的另一端固定在O點，將小球拉到與O等高的位置并使線剛好繃直，由靜止開始釋放小球，不計空氣阻力。下列說法正確的是（ ）A

41、小球在下落過程中機械能守恒B在落到最低點之前，小球重力的功率不斷增大C小球落到最低點時刻，線的拉力與線的長短無關D在落到最低點之前，小球的重力一直做正功，線的拉力做負功4關于汽車在水平路上運動，下列說法中正確的是（ ） A汽車啟動后以額定功率行駛，在速率達到最大以前，加速度不斷增大B汽車啟動后以額定功率行駛，在速度達到最大以前，牽引力不斷減小C汽車以最大速度行駛后，若減小功率，速率將會減小D汽車以最大速度行駛后，若減小牽引力，速率將會增大5設飛機在飛行中所受空氣阻力與它的速度的平方成正比，當飛機以速度v水平勻速飛行時，發(fā)動機的功率為P，若飛機以速度3v勻速水平飛行時，發(fā)動機的功率為( )A3P

42、 B9P C18P D27P6.測定運動員體能的一種裝置如圖所示，運動員的質(zhì)量為M，繩拴在腰間沿水平方向跨過滑輪（不計滑輪摩擦和質(zhì)量），繩的另一端懸吊的重物質(zhì)量為m，人用力向后蹬傳送帶而人的重心不動，傳送帶以速度v向后勻速運動（速度大小可調(diào)），最后可用mv/M的值作為被測運動員的體能參數(shù)。則： （ ） A人對傳送帶不做功B人對傳送帶做功的功率為mgvC人對傳送帶做的功和傳送帶對人做的功大小相等，但正、負相反D被測運動員的mv/M值越大，表示其體能越好 7光滑水平面上靜置一質(zhì)量為M的木塊，一質(zhì)量為m的子彈以水平速度v1射入木塊，以速度v2穿出，木塊速度變?yōu)関，在這個過程中，下列說法中正確的是( )A子彈對木塊做的功為1/2 mv1 2一1/2 mv2 2B子彈對木塊做的功等于子彈克服阻力做的功C子彈對木塊做的功等于木塊獲得的動能與子彈跟木塊間摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能之和D子彈損失的動能轉(zhuǎn)變成木塊獲得的動能與子彈跟木塊間摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能之和8如圖59所示,一輕彈簧一端系在墻上,自由伸長時,右端正好處在B處,今將一質(zhì)量為m的小物體靠著彈簧，將彈簧壓縮到A處,然后釋放,小物體能在水平面上運動到C點靜止，AC距離為 s；如將小物體系在彈簧上,在A由靜止釋放,則小物體將向右運動,最終停止,設小物體通過的總路程