高中物理 第4章 機(jī)械能和能源 第4節(jié) 機(jī)械能守恒定律教

PAGEPAGE3第四節(jié)機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1問題．2．能夠推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律．動(dòng)能、勢能的相互轉(zhuǎn)化能運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問題動(dòng)能、勢能的相互轉(zhuǎn)化

知識(shí)脈絡(luò)[先填空][先填空]動(dòng)能與重力勢能間的轉(zhuǎn)化只有重力做功時(shí)，若重力做正功，則重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，若重力做負(fù)功，則動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能，轉(zhuǎn)化過程中，動(dòng)能與重力勢能之和保持不變．動(dòng)能與彈性勢能間的轉(zhuǎn)化被壓縮的彈簧把物體彈出去，射箭時(shí)繃緊的弦把箭彈出去，這些過程都是彈力做正功，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．機(jī)械能[再判斷]的機(jī)械能可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化．[再判斷]物體自由下落時(shí)，重力做正功，物體的動(dòng)能和重力勢能都增加．(×)射箭時(shí)將彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．(√)通過重力或彈力做功，機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為非機(jī)械能．(×)[后思考][后思考]圖441彎弓射雕過程中，涉及機(jī)械能中哪些能量之間的轉(zhuǎn)化？【提示】箭被射出過程中，彈性勢能轉(zhuǎn)化為箭的動(dòng)能；箭上升過程中，動(dòng)能向重力勢能轉(zhuǎn)化；下落過程中，重力勢能又向動(dòng)能轉(zhuǎn)化．[合作探討][合作探討]如圖442 所示，過ft車由高處在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下飛奔而下忽略軌道的阻力其他阻)圖442探討1：過ft車受哪些力作用？各做什么功？【提示】忽略阻力，過ft2：過ft車下滑時(shí)，動(dòng)能和勢能怎么變化？兩種能的和不變嗎？[核心點(diǎn)擊]【提示】過ft車下滑時(shí)，動(dòng)能增加，重力勢能減少．忽略阻力時(shí)，兩種能的和保持不變．[核心點(diǎn)擊]種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式．動(dòng)能減少．動(dòng)能增加．1．(多選)(2016·保定高一檢測)一物體在做自由落體運(yùn)動(dòng)過程中，重力做了2J的功，則()A．2B．2C．2JD．2J【解析】在自由下落過程中，重力做了2J2J．通過重力做功，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，則物體動(dòng)能增加了2J，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．【答案】AD443所示，一固定斜面傾角為30°，一質(zhì)量為m以一定的初速度，沿斜面向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度的大小等于重力加速度的大小塊上升的最大高度為圖4432mgH動(dòng)能損失了mgH機(jī)械能損失了mgHmgH1mgH機(jī)械能損失了2【解析】小物塊向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，合外力沿斜面向下，由牛頓第二定律得F合mgH＝ma＝mg，根據(jù)動(dòng)能定理，損失的動(dòng)能等于F

合 sin30°向上運(yùn)動(dòng)過程中，重力勢能增加了，而動(dòng)能減少了，故機(jī)械能損失了對，錯(cuò)．【答案】AC3．如圖444 所示，靜止的物體沿不同的光滑軌道由同一位置滑到水平桌面上，軌高度為桌面距地面高為物體質(zhì)量為重力加速度為則以下說法正確的( )圖444A．B．C．以桌面為參考平面，物體重力勢能減少mgHD．以地面為參考平面，物體重力勢能減少【解析】重力做功與路徑無關(guān)，物體滑到桌面上，重力做功為mgH，物體的重力勢能減少mgH，A、B、D錯(cuò)誤，C正確．【答案】C對機(jī)械能的理解1．機(jī)械能包括重力勢能、彈性勢能和動(dòng)能．機(jī)械能守恒定律2．不同能量之間的轉(zhuǎn)化對應(yīng)不同的力做功，例如重力做功只引起重力勢能和動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化．機(jī)械能守恒定律[先填空][先填空]機(jī)械能守恒定律(1)內(nèi)容不變．不變．表達(dá)式①E＋E＝E＋E.k1 p1 k2 p2②E－E＝E－E即ΔE＝ΔEk2 k1 p1 p2 k增 p減．③E＝E.2 1守恒條件只有重力(或彈力)做功．[再判斷][再判斷]物體自由下落過程中經(jīng)過B兩位置如圖445 甲所示此過程中物體的機(jī)械一定守恒．(√)物塊沿斜面勻速下滑，如圖445 乙所示，此過程中物塊機(jī)械能守恒．(×)光滑水平面上，被壓縮的彈簧能將小球向右彈出，如圖445 丙所示，在彈簧恢原狀的過程中，小球的機(jī)械能守恒．(×)圖445[后思考][后思考]圖446如圖446 所示大型的過ft車在軌道上翻轉(zhuǎn)而過過ft車從最低點(diǎn)到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)能和勢能怎樣變化？忽略軌道和空氣阻力，機(jī)械能是否守恒？【提示】動(dòng)能減少，重力勢能增加，忽略軌道和空氣阻力，過ft車機(jī)械能守恒．[合作探討][合作探討]運(yùn)動(dòng)員拋出的鉛球所受空氣的阻力遠(yuǎn)小于其重力，請思考以下問題：圖447探討1：鉛球在空中運(yùn)動(dòng)過程中，能否視為機(jī)械能守恒？【提示】由于阻力遠(yuǎn)小于重力，可以認(rèn)為鉛球在空中運(yùn)動(dòng)過程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒．探討2：若鉛球被拋出時(shí)速度大小一定，鉛球落地時(shí)的速度大小與運(yùn)動(dòng)員將鉛球拋出的方向有關(guān)嗎？【提示】3：在求解鉛球落地的速度大小時(shí)，可以考慮應(yīng)用什么規(guī)律？【提示】可以應(yīng)用機(jī)械能守恒定律．[核心點(diǎn)擊][核心點(diǎn)擊]1．研究對象(1)當(dāng)只有重力做功時(shí)，可取一個(gè)物體(其實(shí)是物體與地球構(gòu)成的系統(tǒng))作為研究對象；(2)當(dāng)物體之間的彈力做功時(shí)，必須將這幾個(gè)物體構(gòu)成的系統(tǒng)作為研究對象(使這些彈力成為系統(tǒng)內(nèi)力)．2．適用條件能)之間的轉(zhuǎn)化．情況：①只受重力(或彈簧彈力)．如：所有做拋體運(yùn)動(dòng)的物體(不計(jì)空氣阻力)．②還受其他力，但其他力不做功．如：物體沿光滑的固定曲面下滑，盡管受到支持力，但支持力不做功．③其他力做功，但做功的代數(shù)和為零．如圖448 所示B構(gòu)成的系統(tǒng)，忽略繩的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦，在ABF都做功，但W＋W＝0.A B A B圖448機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)形式和用法E＝EE＋E＝E

，表示系統(tǒng)在初狀態(tài)的機(jī)械能等于其末狀態(tài)的機(jī)械能．一2 1 k1 p1 k2 p2末狀態(tài)的高度已知，系統(tǒng)除地球外，只有一個(gè)物體時(shí)，用這種表達(dá)形式較方便．ΔE＝－ΔEp k的情況．ΔE＝ΔE，表示若系統(tǒng)由B兩部分組成，則A部分物體機(jī)械能的增加量與BA增 B減部分物體機(jī)械能的減少量相等．(2)(3(1)分析題意，明確研究對象；械能是否守恒；論和說明．4．(多如圖，物體m機(jī)械能守恒的均不計(jì)空氣阻)( )物塊沿固定斜面 物塊作用下沿固勻速下滑 光滑斜面上滑A B小球由靜止沿光滑半 細(xì)線拴住小球圓形固定軌道下滑 點(diǎn)來回?cái)[動(dòng)C D【解析】F作用下沿固定光滑斜面上滑時(shí)，力F用細(xì)線拴住小球繞O點(diǎn)來回?cái)[動(dòng)，只有重力做功，小球機(jī)械能守恒，選項(xiàng)、D【答案】CD一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，以初速度v0

沿光滑斜面向上滑行，當(dāng)滑塊從斜面底端滑到高為h的地方時(shí)，以斜面底端為參考平面，滑塊的機(jī)械能( )1A.m2 ．mgh201C.m2＋mgh

1D.m2－mgh20 201【解析】m2h處，20速度可能不為零，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤；C、D也錯(cuò)誤．【答案】A如圖449 所示是上?！懊髦榫€”某輕軌車站的設(shè)計(jì)方案，與站臺(tái)連接的軌道有一個(gè)小坡度電車進(jìn)站時(shí)要上坡出站時(shí)要下坡如果坡高2m電車到a點(diǎn)的速度是25.2此后便切斷電動(dòng)機(jī)的電源．如果不考慮電車所受的摩擦力，則：【導(dǎo)學(xué)號(hào)：35390070】圖449電車到a點(diǎn)電源切斷后，能不能沖上站臺(tái)？如果能沖上，它到達(dá)b10m/s2)【解析】(1a所在水平面為重力勢能的參考面，電車在a點(diǎn)的機(jī)械能為1E＝m21 21v＝25.2km/h＝7m/s.1將這些動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為勢能，據(jù)機(jī)械能守恒定律有1mg′＝m22所以h′＝

12 21＝ m＝2.45m.2g2×10因?yàn)閔′>h，所以電車能夠沖上站臺(tái)．(2)設(shè)電車到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的速度為v，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有21