動(dòng)能和動(dòng)能定理學(xué)案

1、第七節(jié) 動(dòng)能和動(dòng)能定理臺(tái)風(fēng)可以拔起大樹，流水可以推動(dòng)水磨，飛行的子彈可以擊穿物體，等等，可見，運(yùn)動(dòng)的 物體具有，這種因物體運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫彳2與動(dòng)能的大小有關(guān)的因素是物體的和物體的，嘗試定性的對(duì)這兩個(gè)因素對(duì)物體動(dòng)能的影響加以探究并予以說明。3在粗糙平面上滾動(dòng)的球會(huì)因?yàn)樽枇ψ髫?fù)功而動(dòng)能逐漸，沿光滑斜面下滑的物塊會(huì)因 為重力作正功而動(dòng)能逐漸 ，可見，可以改變物體的動(dòng)能；4嘗試結(jié)合牛頓第二定律和功的定義自行推導(dǎo)恒力作用下物體動(dòng)能變化與恒力作功之間的 關(guān)系11動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，用Ek表示，其表達(dá)式是E = mv2k k 22能量是標(biāo)量，動(dòng)能也是標(biāo)量，其單位和功的單位相同，在國際單位制中

2、都是焦耳J） 3理解動(dòng)能是反映物體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)量，與物體運(yùn)動(dòng)所在的時(shí)刻或位置相對(duì)應(yīng),并嘗試?yán)斫鈩?dòng)能 的相對(duì)性4 動(dòng)能定理內(nèi)容：力在物體運(yùn)動(dòng)過程中，對(duì)物體所作的功等于物體動(dòng)能的變化；表達(dá)式：W = E - E ，其中W表示合外力的功，Ek2表示一個(gè)過程的末動(dòng)能,Ek1表示這k 2k 1k2k1個(gè)過程的初動(dòng)能。動(dòng)能定理的另一種表達(dá)：物體所受外力對(duì)物體作功的代數(shù)和，等于物體動(dòng)能的增量 例題探究與解答例題1質(zhì)量是2kg的石塊作自由落體運(yùn)動(dòng)，求石塊在第2s末的動(dòng)能Ek2是多少？動(dòng)能的增 k2加量AE是多少？此過程中重力的功W是多少？ W和AE存在什么關(guān)系？（g=10m/s2） kk分析：由石塊作自由落體運(yùn)

3、動(dòng)，可求出第2s末的速度，進(jìn)而求出第2s末的動(dòng)能； 確定 2s 內(nèi)物體下降的高度，可根據(jù)功的定義求出重力的功；解答：第 2s 末的速度為：V=gt=10X2=20m/s第 2s 末的動(dòng)能為： TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 11E = mv 2 = x 2 x 202J = 400J HYPERLINK l bookmark20 o Current Document k2 222s 內(nèi)物體動(dòng)能的增加量：AE = E - E = 400J - 0 = 400J HYPERLINK l bookmark26 o Cur

4、rent Document kk 2k12s 內(nèi)物體下降的高度： HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 11 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document h = gt 2 = x 10 x 22 m = 20m 22重力的功：W=mgh=2X10X20J=400J由計(jì)算知： W = AEk思考：根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，題目中石塊的什么能減少轉(zhuǎn)化為石塊的動(dòng)能？重力做功，實(shí)現(xiàn)了什么形式的能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)化？由此進(jìn)一步體會(huì)功是能量轉(zhuǎn)化的量度題目中W =AE是否偶然？他們之間存在怎樣的內(nèi)在聯(lián)系？k5-7-1例題2：如圖5-

5、7-1所示，質(zhì)量為m的物體，從高為h傾角為 e的光滑斜面頂端由靜止開始沿斜面下滑，最后停在水平面上， 已知，物體和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為p，求： 物體滑至斜面底端時(shí)的速度 v 物體在水平面上滑過的距離s 分析：物體從光滑斜面上滑下，只有重力作功，使物體的動(dòng)能增加?；剿矫嫔虾?， 滑動(dòng)摩擦力作負(fù)功，使得物體的動(dòng)能減少到零，分別在兩段過程中應(yīng)用動(dòng)能定理求解即可 解答：由動(dòng)能定理可知：5-7-11mgh = 2 mv 2v = v2gh由動(dòng)能定理可知：- HF sN- HF sN01=0 一 mv 221=- mv 221mv 22hv2S =2 H g H另解：此問也可對(duì)全程應(yīng)用動(dòng)能定理:mgh

6、 - Hmgs = 0 - 0 hs =說明：動(dòng)能定理涉及一個(gè)過程（做功過程），兩個(gè)狀態(tài)（初、末兩個(gè)狀態(tài)） 須說明哪些力在哪個(gè)過程作功，以及該過程初末狀態(tài)物體的速度。本題用牛頓運(yùn)動(dòng)定律也可求解，請(qǐng)嘗試用該思想解決本題，并體會(huì) 動(dòng)能定理解題的簡(jiǎn)潔之處。例3說明：動(dòng)能定理涉及一個(gè)過程（做功過程），兩個(gè)狀態(tài)（初、末兩個(gè)狀態(tài)） 須說明哪些力在哪個(gè)過程作功，以及該過程初末狀態(tài)物體的速度。本題用牛頓運(yùn)動(dòng)定律也可求解，請(qǐng)嘗試用該思想解決本題，并體會(huì) 動(dòng)能定理解題的簡(jiǎn)潔之處。例3：如圖5-7-2所示，質(zhì)量為m的小球，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩懸掛于o點(diǎn)， 小球在水平拉力F作用下， 拉力F所作的功為（）A mgLcoseC

7、 mgL（1-cose ）從平衡位置p點(diǎn)很緩慢的移動(dòng)到Q點(diǎn)，則B FLsin0D無法確定應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)必P 圖 5-7-2分析：小球運(yùn)動(dòng)過程緩慢，因而小球任意時(shí)刻可以看作處于平衡狀態(tài)，對(duì)小球受力分析知，繩子張力T和拉力F在不斷變化，F(xiàn)是變力，無法利用W = FL sine直 接求解；小球上升過程中只有重力和拉力作功，可以利用動(dòng)能定理求解。解答：對(duì)全程應(yīng)用動(dòng)能定理：W = 0合W 口 _ mgL（1 - cose） = 0FW = mgL（1 一 cosG）F由此不難求得正確結(jié)論為c圖 5-7-3說明：動(dòng)能定理雖然是由恒力作功推導(dǎo)出來的，同樣適用于變力作功de情況;動(dòng)能定理適用 于直線運(yùn)動(dòng)，也適

8、用于曲線運(yùn)動(dòng)圖 5-7-3一 1跟蹤練習(xí):如圖5-7-3所示，AB為匚圓弧軌道，4BC為水平直軌道，圓弧的半徑為R, BC的長(zhǎng)度也為R, 一個(gè)質(zhì)量為m的物體，與兩個(gè)軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)都是“, 當(dāng)它從軌道頂端A由靜止開始運(yùn)動(dòng)，恰好運(yùn)動(dòng)到C處停止，則物體在AB段克服摩擦力所作的功為（）1 2 a 1 2 a mgR1 n B - mgR zC mgR D (1p )mgR分析：物體在AB段作曲線運(yùn)動(dòng)，且彈力大小發(fā)生變化，摩擦力的大小也要發(fā)生變化， 所以克服摩擦力所作的功不能由功的計(jì)算公式W = Fscosa直接求得，而在BC段克服摩 擦力所作的功可以直接求得。解答：設(shè)物體AB段克服摩擦力作功為WAB

9、，對(duì)物體由A到C全過程應(yīng)用動(dòng)能定理： mgRWABp mgR=0WAB= mgRp mgR=（1p ）mgR故本題答案為D通過例題探究，總結(jié)利用動(dòng)能定理解題的一般方法：明確研究對(duì)象、研究過程，找出初、末狀態(tài)的速度情況要對(duì)物體進(jìn)行正確受力分析（包括重力），明確各力的做功大小及正負(fù)情況有些力在運(yùn) 動(dòng)過程中不是始終存在，若物體運(yùn)動(dòng)過程中包含幾個(gè)物理過程，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受力情況均發(fā) 生變化，因而在考慮外力做功時(shí)，必須根據(jù)不同情況分別對(duì)待明確物體在過程的起始狀態(tài)動(dòng)能和末狀態(tài)的動(dòng)能4.列出動(dòng)能定理的方程 ，及其它必要 的解題方程進(jìn)行求解自主探究選擇題:1.甲乙兩物體質(zhì)量的比m： m2=3：i，速度的比1v

10、2=13，在相同的阻力作用下逐漸停下，則它們的位移比S : S是（ ）12D. 4：1A. 1：1B. 1：3C. 3：1D. 4：1汽車在平直公路上行駛，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)Si距離后速度由2v變?yōu)関，再運(yùn)動(dòng)S2距離后速度由V變?yōu)?；，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到阻力不變，則S : S為（ ）2 2 1A. 1： 1B. 1： 2C. 1： 2D. 1：4一子彈以速度 V 飛行恰好射穿一塊銅板，若子彈的速度是原來的3 倍，那么可射穿上 述銅板的數(shù)目為（ ）A. 3塊B. 6塊C. 9塊D. 12 塊一個(gè)恒力 F 作用在正在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)著的物體上。如果物體作減速運(yùn)動(dòng)，則： （）A. F 對(duì)物體一定做負(fù)功B.

11、 F 對(duì)物體可能做負(fù)功C F 對(duì)物體一定做正功D. F 對(duì)物體可能做正功質(zhì)量不等但有相同動(dòng)能的兩物體，在摩擦系數(shù)相同的水平地面上滑行直到停止，則 （）A. 質(zhì)量大的物體滑行距離大B. 質(zhì)量小的物體滑行距離大C. 它們滑行的距離一樣大D. 質(zhì)量大的滑行時(shí)間短6質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員，從離地面高h(yuǎn)的跳臺(tái)上以速度v斜向上跳起，跳起高度離跳1臺(tái)為H，最后以速度v2進(jìn)入水中，不計(jì)空氣阻力，則運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)所做的功（）1A. mv21A. mv2 B. mgH21C. mgH + mghD.mv 2 一 mgh2 2 67.某人用手將1kg物體由靜止向上提起1m,這時(shí)物體的速度為2m/s（g取10m/ s2）

12、，則下列說法正確的是（ ）A. 手對(duì)物體做功 12JB. 合外力做功 2JC. 合外力做功 12JD. 物體克服重力做功 10J8.質(zhì)量為m的小球在豎直圓環(huán)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為R,通過最高點(diǎn)的最小速度為v,當(dāng) 小球以速度4v通過最低點(diǎn)后，經(jīng)過最高點(diǎn)速度減為2v,在這過程中小球克服摩擦阻力所做 的功是（ ）A. mgRB. 2mgRC. 3mgRD. 4mgR9如圖所示，水平傳送帶A、B間距離為10m，以恒定的速度lm/s勻速傳動(dòng)?，F(xiàn)將一質(zhì)量 為0.2 kg的小物體無初速放在A端，物體與傳送帶間滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.5，g取10m/sZ則 物體由 A 運(yùn)動(dòng)到 B 的過程中傳送帶對(duì)物體做的功為（ ）（A

13、）零（B）10J（C）0.1J （D ）除上面三個(gè)數(shù)值以外的某一值10在平直公路上，汽車由靜止開始作勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到v后立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)直到停 m止, v-t圖象如圖所示。設(shè)汽車的牽引力為F，摩擦力為f全過程中牽引力做功W1克服摩擦力做功W2則(A. F: f = 13D. W:W = 1312B. W:W = A. F: f = 13D. W:W = 131212填空題：11電子的質(zhì)量是91 x 10-31 kg，它以3x 107m/s的速度由陰極射出，這個(gè)電子的動(dòng)能 TOC o 1-5 h z 是 J。12質(zhì)量為2噸的卡車，以10m/s的速度在水平公路上行駛，突然緊急剎車，若所受阻力

14、為5 x 104N，那么卡車滑行后停止。13.用36N的水平推力推一個(gè)180N重的物體，使它在水平地面上勻速移動(dòng)30m，則地面 與物體的動(dòng)摩擦因數(shù)為，推力所做的功為J。14作自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，降落了 1m和2m時(shí)，物體的動(dòng)能比E / E =。k1k2當(dāng)降落了 1s后和2s后，物體的動(dòng)能之比E / E =。k1k2一只鴿子在空中以20m/s的速度飛行，迎面有一架噴氣式飛機(jī)以480m/s的速度飛來,設(shè)鴿子質(zhì)量為500g，以地面為參照物，鴿子的動(dòng)能為J,以噴氣式飛機(jī)為參照物，鴿子的動(dòng)能為J。一個(gè)人站在地面上，和用定滑輪將質(zhì)量是 50kg 的工件從地面上拉起。如果勻速拉起3m,人所做的功是。若勻加速

15、地拉起2m,并使工件獲得1m/s的速度，人做的功是 。(g 取 10m / s2)17如圖5-7-4所示，光滑水平面上，一小球在穿過0孔的繩子的拉力作用下沿一圓周勻速 運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繩的拉為為F時(shí)，圓周半徑為R，當(dāng)繩的拉力增大到8F時(shí)，小球恰可沿半徑為R/2 的圓周勻速運(yùn)動(dòng).在上述增大拉力的過程中，繩的拉力對(duì)球做的功為.F三. 計(jì)算題：圖 5-7-418質(zhì)量m為0.5kg的小球，從離地面h為20m高處落下，落地時(shí)小球的速度v為18m/s。求下落過程中空氣對(duì)小球 平均阻力？19 一質(zhì)量m=0.5kg的物體，以v = 4m / s的初速度沿水平桌面上滑過S = 0.7m的路程0后落到地面，已知桌面高h(yuǎn)=

16、0.8m,著地點(diǎn)距桌沿的水平距離S = 12m，求物體與桌面間1的摩擦系數(shù)是多少？ (g 取 10m / s2)20質(zhì)量m=1kg的物體，在水平拉力F的作用下，沿粗糙水平面運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過位移4m時(shí)，拉力F停止作用，運(yùn)動(dòng)到位移是8m時(shí)物體停止，運(yùn)動(dòng)過程中E -S的圖線如圖所示。求: k( 1 )物體的初速度多大？物體和平面間的摩擦系數(shù)為多大？ (g取10m / s2 )拉力 F 的大小。參考答案. 選擇題：1. B2. D 3. C 4. BD5. BD6. AD 7. ABD 8. D 9. C 10BC二. 填空題：11 41 x 10-16 J 122m130.21080J14 1/21/41

17、5 100J62500J16 1500J1025J1715FR/2計(jì)算題：18解答：根據(jù)動(dòng)能定理，設(shè)小球下落中空氣對(duì)小球的平均阻力為f,則小球下落過程中所受的合外力為mg - f(mg (mg - f )h =1mv 2f = m -等=(05 x 9-8 -禹)N = 085 N19 解答：從平拋運(yùn)動(dòng)公式可知物體落地時(shí)間,互互西二0.4 sg 10S 1.2拋出時(shí)的水平速度v =芍=04 m /s =3m /s設(shè)物體與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩，則摩擦力f =卩mg，根據(jù)動(dòng)能定理fS = 1 mv 2 1 mv 22 2 0卩 mgS = 2 m(v 2 v 2)v 2 一 v 202 gSv 2

18、 一 v 202 gS42 一 32=2 x 10 x 0.714 = 0.520. 解答：Ek0(1)從圖線可知初動(dòng)能為 2Jmv 2 = 2 J2v = 2m / s2)在位移4m處物體的動(dòng)能為10J，在位移8m處物體的動(dòng)能為零，這段運(yùn)動(dòng)過程中物體克服摩擦 2)設(shè)摩擦力為f,則f -S = 0 一10J一10 N = -2.5 N4Rmgf = 25 = 0.25mg 10(3)物體從開始移動(dòng)4m這段過程中，受拉力F和摩擦力f的作用，其合外力為 F f， 根據(jù)動(dòng)能 定理(F f) - S = AEkAE102F = k + f = (- + 2.5) N = 4.5 NS4第八節(jié)機(jī)械能守恒

19、定律探索：自學(xué)嘗試解決下列問題一個(gè)小球在真空中自由下落，另一個(gè)同樣的小球在空氣阻力不能忽略的空間中由靜止開始 下落。它們都由高度為hl的地方下落到高度為h2的地方，兩種情況下，重力作的功相同嗎？ 重力勢(shì)能的變化厶Ep相同嗎？動(dòng)能的變化AEK相同嗎？重力勢(shì)能各轉(zhuǎn)化成何種形式的能?置于水平光滑面上的輕質(zhì)彈簧被壓縮后一端固定，另一端與一靜止小球接觸，釋放彈簧的 過程中彈簧將小球彈出，這一過程中，彈簧作正功，彈簧的彈性勢(shì)能如何變化？小球的動(dòng)能 如何變化？該過程中什么形式的能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能？以上兩例，在只有重力和彈力做功的前提下，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化過程中是否存在某種定 量的關(guān)系？嘗試依據(jù)動(dòng)能定理做出推

20、導(dǎo)。4試依據(jù)動(dòng)能和勢(shì)能的相對(duì)性，說明機(jī)械能的相對(duì)性。要點(diǎn)歸納1機(jī)械能：動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的統(tǒng)稱。機(jī)械能是標(biāo)量。動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化：通過重力和彈力做功，機(jī)械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式； 當(dāng)只有重力做功時(shí)，動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化；當(dāng)只有彈力做功時(shí)，動(dòng)能和彈力勢(shì)能可 以相互轉(zhuǎn)化。機(jī)械能守恒定律：在只有重力和彈力作功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總 的機(jī)械能保持不變。定律的表達(dá)式： Ek2+Ep2=Ek1+Ep1例題探究與解答例1在下列幾個(gè)例子中，物體系統(tǒng)的機(jī)械能守恒的是（）A 物體沿著光滑斜面自由下滑B 在光滑的平面上被壓縮的彈簧彈出去的物體，物體和彈簧相互作用的過程中C

21、 勻速上坡的汽車D 楊利偉乘坐“神州五號(hào)”升空的過程 分析：物體系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒的依據(jù)是看是否只有重力和彈力做功， A 選項(xiàng)只有重力做 功，所以機(jī)械能守恒；B選項(xiàng)中彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能，彈簧和物體組成的系統(tǒng) 機(jī)械能守恒， C 選項(xiàng)汽車勻速上坡過程中，除了重力作功之外，還有牽引力和摩擦力作功， 運(yùn)動(dòng)過程中汽車的動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，所以汽車的機(jī)械能不守恒， D 選項(xiàng)中除了重力 作功之外，還有空氣阻力和推力作功，箭體的動(dòng)能和重力勢(shì)能都增加，因而機(jī)械能不守恒。 答案： AB例 2 下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的敘述正確的是（ ）A 作勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能一定守恒B 作勻變速直線運(yùn)動(dòng)的

22、物體的機(jī)械能可能守恒C 合外力對(duì)物體作功為零時(shí)，機(jī)械能一定守恒 D 只有重力作功，物體的機(jī)械能一定守恒 分析：A選項(xiàng)中物體所受的合外力為零，除重力作功外可能還有其他外力作功，所以機(jī)械能 不一定守恒，比如沿著斜面勻速下滑的木塊，克服摩擦阻力作功，動(dòng)能不變但重力勢(shì)能減少， 機(jī)械能不守恒。B選項(xiàng)中作勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體可能只受重力或只有重力作功，因而機(jī)械 能可能守恒，比如作自由落體的物體，只受重力作用，機(jī)械能守恒C選項(xiàng)中合外力作功為零 只能保證物體的動(dòng)能不變，但勢(shì)能可以變化，比如勻速上升的氣球，空氣浮力作正功，氣球 動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，機(jī)械能不守恒。 D 符合機(jī)械能守恒條件，機(jī)械能守恒答案： B

23、D例3如圖5-7-5所示，A、B兩球質(zhì)量相等，A球系在不可伸長(zhǎng)的繩上，B球固定在輕質(zhì)彈簧的一端，先把兩球都拉到 水平位置，（繩子和彈簧均為原長(zhǎng)）然后釋放，當(dāng)小球通過懸點(diǎn) 正下方時(shí)，彈簧和繩子等長(zhǎng)，則此時(shí)（ ）A 兩球的動(dòng)能相等B A球重力勢(shì)能的減少大于B球重力勢(shì)能的減少C A 球系統(tǒng)的機(jī)械能大于 B 球系統(tǒng)的機(jī)械能D A 球的速度大于 B 球的速度分析：A球下降的過程中受繩子的彈力和重力作用，但只有重力作功，小球相對(duì)于軌跡最低 點(diǎn)的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，A球的機(jī)械能守恒；B球下降的過程中受彈簧的彈力和重力 作用，重力作正功，彈力作負(fù)功，因而對(duì)小球來說除了重力外還有其它力作功，機(jī)械能減少， 但

24、對(duì)于 B 球和彈簧組成的系統(tǒng)，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力作功，因而系統(tǒng)機(jī)械能守恒。 答案：D例4小鋼球質(zhì)量為m，沿著光滑的軌道由靜止滑下，軌道形狀 如圖5-7-6所示，與光滑軌道相接的圓形軌道的半徑為R,要使 小球沿著光滑圓軌道恰能通過最高點(diǎn)，物體應(yīng)從離軌道最低點(diǎn) 多高的地方開始滑下？ 分析：小球在沿著光滑軌道滑動(dòng)的整個(gè)過程中，小球受到重力和彈力作用，但只有重力作功 因此機(jī)械能守恒，本題中為計(jì)算簡(jiǎn)化，可取最低點(diǎn)為參考平面：解答：取最低點(diǎn)為參考平面，剛釋放小球時(shí)，小球的機(jī)械能為： E1=mgh1小球到達(dá)圓軌道的最高點(diǎn)的機(jī)械能為：E? = 2mv2 + mg.2R根據(jù)機(jī)械能守恒：根據(jù)機(jī)械能守恒：mgh

25、 = 1 mv 2 + mg .2 R2v2mg = m金 要使得小球剛好通過最高點(diǎn)，應(yīng)滿足：Rv 2 = gR.由兩式得：h = R跟蹤練習(xí)：如圖5-7-7所示，0點(diǎn)離地面高度為H， 以0點(diǎn)為圓心，制作一個(gè)四分之一光滑圓弧軌道， 小球從與0點(diǎn)等高的圓弧最高點(diǎn)滾下水平拋出，試求： 小球落地點(diǎn)到點(diǎn)的距離要使得這一距離最大，R應(yīng)滿足什么條件?最大距離時(shí)多大?分析：小球運(yùn)動(dòng)過程可分為兩段，第一段變速運(yùn)動(dòng)過程中只有重力作功, 機(jī)械能守恒，第二段小球作平拋運(yùn)動(dòng)，平拋的距離同時(shí)取決于平拋的初速度和5-7-7 平拋運(yùn)動(dòng)下降的高度。解答：取圓弧軌道最低點(diǎn)為參考平面，根據(jù)機(jī)械能守恒mgR mgR =1mv 22

26、 0設(shè)平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的距離為 s：H R = gt2 t = MER)g = vt = 2、g( H - R)因?yàn)镠為定值，則當(dāng)R=H-R,即R=H/2時(shí)，s取最大值，最大水平距離為:max= max= 2誇弓=H升華：通過以上練習(xí)進(jìn)一步深化對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解：從能量轉(zhuǎn)化的角度看，只有系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，無其它形式能量之間的轉(zhuǎn)化從系統(tǒng)作功的角度看，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力作功。運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解題的過程一般包括以下幾個(gè)步驟：確定研究的系統(tǒng)；判斷是否符合機(jī)械能守恒條件；選取零勢(shì)能面；確定初狀態(tài)和末狀態(tài)的動(dòng)能和勢(shì)能；寫出表達(dá)式解題，得出結(jié)果。自主探究、選擇題1、以下說法正確的是只有物體

27、所受合外力為零時(shí)動(dòng)能才守恒若合外力對(duì)物體做功為零則物體機(jī)械能守恒物體所受合外力為零時(shí)動(dòng)能必守恒物體除受重力，彈力外不受其它力，機(jī)械能才守恒2、下列哪些過程機(jī)械能守恒物體在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)在傾角為e的斜面上勻速下滑的物體鐵球在水中下落D.用細(xì)線拴著小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)3、球 m 用輕彈簧連接，由水平位置釋放，在球擺至最低點(diǎn)的過程中m 的機(jī)械能守恒m 的動(dòng)能增加m 的機(jī)械能減少m、彈簧、和地球構(gòu)成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒4、重為 100N 長(zhǎng) 1 米的不均勻鐵棒平放在水平面上，某人將AA45JB55JC60JD65J5、下列說法正確的是摩擦力對(duì)物體做功，其機(jī)械能必減少外力對(duì)物體做功，其機(jī)械

28、能必不守恒做變速運(yùn)動(dòng)的物體可能沒有力對(duì)它做功物體速度增加時(shí)，其機(jī)械能可能減少6、如圖，一小物塊初速V,開始由A點(diǎn)沿水平面滑至B點(diǎn)時(shí)速度為V2，若該物塊仍以速度V從A點(diǎn)沿兩斜面滑動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)速度為NJ 已知斜面和水平面與物塊的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，則Ao V VJB. V VVJ2 2 2 2C. V2=V2 D.沿水平面到B點(diǎn)時(shí)間與沿斜面到達(dá)B點(diǎn)時(shí)間相等7、右圖MM2滑輪光滑輕質(zhì)，阻力不計(jì)，叫離地高度為H在叫下降過程中叫的機(jī)械能增加M2的機(jī)械能增加叫和m2的總機(jī)械能增加叫和M2的總機(jī)械能守恒8、一個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)過程中始終有加速度，則A.它的動(dòng)能必有變化B.它的機(jī)械能必有變化C.它的速度必有變化D. 定受

29、到恒力作用二、填空題（每題4分，4X5 = 20）9、如圖，小球m從斜面上高H處自由下滑，后進(jìn)入半徑為 R 的圓軌道，不計(jì)摩擦，則H為才能使球m能運(yùn)動(dòng)到軌道頂端10、如圖，均勻鏈條長(zhǎng)為L(zhǎng),水平面光滑，L/2垂在桌面下，將鏈條由靜止釋放，則鏈條 全部滑離桌面時(shí)速度為o11、A、B兩個(gè)物體質(zhì)量均為m,由輕桿相連，b為光滑水平軸AO=L，BO=2L，使桿由水 平位置靜止釋放，當(dāng)B轉(zhuǎn)至O點(diǎn)正下方時(shí)，速度為o它對(duì)細(xì)桿的拉力為o三、計(jì)算題（每題10分， 10X3=30）12、A、B兩球質(zhì)量均為m線長(zhǎng)為L(zhǎng),光滑水平面高為h,且Lh, A球由桌邊下滑，落地后不再反彈，求(1)B球離開桌面時(shí)的速度(2) B 和

30、 A 落地點(diǎn)間的水平距離13、A、B兩球用細(xì)線繞過半徑為R的圓柱體靜止在水平直徑兩端，兩球質(zhì)量為m和m2, m1m2，可看成質(zhì)點(diǎn)當(dāng)m2剛好到達(dá)圓柱體頂端時(shí)對(duì)圓柱體壓力為0,求兩球的質(zhì)量比值為 多少?14、光滑的3/4圓弧細(xì)圓管豎直放置；小球m從管口 A處的正上方H高處自由下落，進(jìn) 入管口后恰能運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，若小球從另一高度處h釋放，則它運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)后又恰好飛落回A點(diǎn)，求兩次高度之比參考答案1、 C2、 D 3、 BCD 1、 C2、 D 3、 BCD 4、 A5、 CD6、 C7、 BD 8、 C 9、 2.5 R10、v3gR2麗11 1一 Y 513J mg12、冒gh2h313、兀-114、

31、 4 ： 5第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律是基本的守恒定律之一，通過實(shí)驗(yàn)親自驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，會(huì)進(jìn)一 步加深對(duì)該定律的理解。知識(shí)回顧：自主回顧機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，進(jìn)一步明確物體系機(jī)械能守恒的條件 自主探究嘗試解決下列問題：能否依據(jù)實(shí)驗(yàn)器材，自主完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并說明實(shí)驗(yàn)原理。實(shí)驗(yàn)中如何計(jì)算計(jì)時(shí)器在紙帶上打下某點(diǎn)時(shí)物體下落的速度？實(shí)驗(yàn)中是否可以先松開紙帶，然后再接通電火花計(jì)時(shí)器的電源？本實(shí)驗(yàn)中哪些因素可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成誤差？考慮到這些因素的影響，物體重力勢(shì)能 的減少量與動(dòng)能的增加量應(yīng)有怎樣的關(guān)系？5速度的計(jì)算能否采用v 2gh ?6 只利用紙帶上的一點(diǎn)能否驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律?比較

32、好的處理方法是什么？ 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證機(jī)械能守恒定律。 實(shí)驗(yàn)原理：在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，但總 的機(jī)械能守恒。設(shè)某時(shí)刻物體的瞬時(shí)速度為V,下落高度為h,則有：重力勢(shì)能的減少量 Ep=mgh，動(dòng)能的增加量 Ek=mv2/2。故可利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出重物下落時(shí)某時(shí)刻的 瞬時(shí)速度及下落的高度，驗(yàn)證是否有 Ep=A Ek即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。 實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（電火花計(jì)時(shí)器）、直尺、重錘、紙帶、復(fù)寫紙片、 導(dǎo)線、電源 實(shí)驗(yàn)過程：1、把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在置于桌邊的鐵架臺(tái)上，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源連接好。2、將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，并把紙帶的一

33、端固定在重錘上，使重錘?？吭诖?點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近。3、先接通電源，后松手讓重錘帶著紙帶自由下落。4、重復(fù)幾次，得到35條紙帶。5、在打好點(diǎn)的紙帶中挑選點(diǎn)跡清楚的一條紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上O,再選5個(gè)連續(xù)的點(diǎn)依次標(biāo)上1、2、3，用刻度尺依次測(cè)出下落高度九、h2、h3。6、 應(yīng)用公式，計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度V、v2、v3。7、計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能減少量mgh，以及增加的動(dòng)能mv2/2,并進(jìn)行比較。 注意事項(xiàng)：1、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩檫阻力。2、實(shí)驗(yàn)時(shí)必須先接通電源，然后松開紙帶讓重錘下落。3、測(cè)量下落高度時(shí)，必須從起始點(diǎn)算起。選取的各計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)些，以減少長(zhǎng) 度的測(cè)量的相

34、對(duì)誤差，紙帶不宜過長(zhǎng)，約40 cm即可。4、實(shí)驗(yàn)中因不需要知道動(dòng)能和勢(shì)能的具體數(shù)值，故不需測(cè)物體的質(zhì)量m。5、實(shí)際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，所以動(dòng)能的增加量要小于勢(shì)能的減 少量。6、實(shí)驗(yàn)中通常選取質(zhì)量、密度盡量大的重錘（通常為實(shí)心鐵錘） 自主評(píng)價(jià)：1、在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下面敘述正確的是：應(yīng)用天平稱出物體的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)選用點(diǎn)跡清晰，特別是第一個(gè)點(diǎn)沒有拉成長(zhǎng)條的紙帶操作時(shí)應(yīng)先放紙帶后接電源打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為46V的直流電源上2 在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下面列出了一些實(shí)驗(yàn)步驟：A.用天平稱出物體及夾子的質(zhì)量B 將重物系在夾子上C.將紙帶穿過計(jì)時(shí)器限位孔，上端用手

35、提著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙帶向 上拉，讓夾子靜止靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處D把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在學(xué)生電源的交流輸出端，輸出電壓調(diào)至6V （不接通）把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用鐵夾固定到放在桌邊的鐵架臺(tái)上，使兩個(gè)限位孔在同一豎直線上在紙帶上選取距起點(diǎn)較遠(yuǎn)得的幾個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行測(cè)量和記錄數(shù)據(jù)G用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間H.接通電源，待計(jì)時(shí)器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶I切斷電源J.更換紙帶，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)兩次K.在三條紙帶中選取較好的一條進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)論M.拆下導(dǎo)線，整理器材以上步驟中，不必要的有，正確的步驟應(yīng)是（填寫字母代號(hào)）。3、在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列哪些說法是正確的？A.選用重物時(shí)，重的比輕的好B 選用重物時(shí)，

36、體積小的比大的好選用重物后，要稱出它的質(zhì)量重物所受的重力，應(yīng)遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和紙帶受到的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力4、在“用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：（1）所用重錘的質(zhì)量m=1.0kg,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率50Hz,打下的紙帶如圖所示（圖中的數(shù)據(jù)為從起始點(diǎn)0到該點(diǎn)的距離），則在打B點(diǎn)時(shí)，重錘的速度v=，重B錘的動(dòng)能Eb=,從開始下落到打B點(diǎn)時(shí)，重錘的勢(shì)能減小量 （取兩位有效數(shù)字）b由此得到的結(jié)論是：18.6 32.450.2 mm18.6 32.450.2 mm（2）在右邊坐標(biāo)系中畫出（2）在右邊坐標(biāo)系中畫出v2/2-h圖象，圖線的斜率代表；實(shí)驗(yàn)中重力勢(shì)能的減小量往往大于動(dòng)能的

37、增加量，這是 因?yàn)?V2/2參考答案：1BC2AEDBCHIJMKFL 參考答案：1BC2AEDBCHIJMKFL 3 D4 ( 1 ) 0.79m/s 0.31J0.32J在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒（2）重力加速度g存在摩擦，機(jī)械能有損失10 能量守恒定律與能源自學(xué)嘗試解決下列問題：1 能量轉(zhuǎn)化是非常普遍的，各種形式的能量都可以在一定條件下相互轉(zhuǎn)化。在摩擦生熱的現(xiàn) 象中，轉(zhuǎn)化為?？朔Σ磷隽硕嗌俟?，就有多少轉(zhuǎn)化為等量的 _。在氣體膨脹做功的現(xiàn)象中， 轉(zhuǎn)化為 。氣體膨脹做了多少功，就有多少 轉(zhuǎn)化 為等量的。水電站里水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電， 轉(zhuǎn)化為。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把水抽到高處， 轉(zhuǎn)化為。植物吸

38、收太陽光進(jìn)行光合作用， 轉(zhuǎn)化為 。燃料燃燒時(shí)發(fā)熱， 轉(zhuǎn)化。2能量守恒定律的基本內(nèi)容3能量既然是守恒的，不能夠消滅，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源？4能量的耗散是指5為了節(jié)約能源，從個(gè)人的角度講，你能做些什么？從社會(huì)的角度講，你能做出哪些具有建 設(shè)性的意見？要點(diǎn)歸納：能量守恒定律：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者 從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。能量守恒定 律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，是人們認(rèn)識(shí)自然和利用自然的有力武器。能源：現(xiàn)有的常規(guī)能源都是遠(yuǎn)古時(shí)期儲(chǔ)存的太陽能，面臨著枯竭的危機(jī)，現(xiàn)有條件下，可 供利用的新能源主要是核能

39、、地?zé)?、風(fēng)能、太陽能、海洋能、生物能等。3能量耗散：能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，涉及內(nèi)能的過程都是有方向的，表現(xiàn)在：機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化。內(nèi)能總是自動(dòng)的從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，但不能自動(dòng)的從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體 其它形式的能量一旦轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，它就不能再次自動(dòng)聚集，供人類重新利用，這就是能量的 耗散。能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性。例題探究和解答： 例1：行使中的汽車制動(dòng)后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空墜落并發(fā)出亮光；降落傘 在空中勻速降落；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，上述過程包含相同的物理過程是（ ）A 物體克服

40、阻力作功 B 物體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量C 物體重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量 D 物體機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量分析：此題考查學(xué)生從不同現(xiàn)象中分析相同規(guī)律的綜合分析能力，這四個(gè)現(xiàn)象中物體都受到 阻力作用（條形磁鐵主要受到磁場(chǎng)阻力作用），因而物體都要克服阻力作功；四個(gè)過程中汽 車、流星、降落傘的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，條形磁鐵的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能并最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 答案：AD例 2：下列說法正確的是：A 隨著技術(shù)的發(fā)展，永動(dòng)機(jī)是可以制成的B太陽光照到地球表面的光轉(zhuǎn)化成了其它形式的能，而照到宇宙空間的能量都消失了C 有一種“自動(dòng)”手表，不用上發(fā)條，也不用電源，卻能一直走，說明能量可以憑空產(chǎn)生D 盡管能量守恒，但“能源危機(jī)”是可能的。分析：永動(dòng)機(jī)違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因而是不可能制造成功的，照到宇宙空間中的太 陽光一定轉(zhuǎn)化成了其它形式的能量，所謂自動(dòng)手表內(nèi)部一定有