高中物理7-8機械能守恒定律42張

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你體驗過公園里的翻滾過山車嗎？過山車，呼嘯著、奔馳著，緊張、驚險、刺激．如下圖所示是上海共青森林公園旅游過山車，同學們可以開動腦筋，過山車是靠什么做一圓圈的轉(zhuǎn)動，而不需要動力？,1．物體自由下落或沿光滑斜面下落時，重力對物體做________，物體的________減少，________增加． 將物體以一定的初速度上拋或沿光滑斜面上升時，重力做________，物體的________增加，________減少． 2．動能和彈性勢能之間也可以相互轉(zhuǎn)化．例如，像圖甲那樣，以一定速度運動的小球能使彈簧壓縮，這時小球________做功，使動能轉(zhuǎn)化成彈簧的________；小球靜止以后，被壓縮的彈簧又能將小球彈回(如圖乙所示)，這時彈力對小球________，又使彈簧的________轉(zhuǎn)化成小球的________．,3．一個物體如果只在________和________作用下，發(fā)生________和________的相互轉(zhuǎn)化時，機械能的總量________，這就是______________．,答案：1.正功 重力勢能 動能 負功 重力勢能 動能 2．克服彈力 彈性勢能 做功 彈性勢能 動能 3．重力 (彈簧)彈力 動能 勢能 保持不變 機械能守恒定律,機械能是指系統(tǒng)內(nèi)所有物體的動能和勢能(重力勢能，彈簧所具有的彈性勢能)的總和． (1)機械能是一個狀態(tài)量，機械運動的物體在某一位置時，具有確定的速度，也就有確定的動能和勢能，即具有確定的機械能． (2)機械能是一個相對量，其大小與參考系、零勢能面有關． (3)機械能是標量，是系統(tǒng)所具有的．,如圖，質(zhì)量為m的蘋果，從離地面H高的樹上由靜止開始落下，樹下有一深度為h的坑．若以地面為零勢能參考平面，則當蘋果落到坑底時的機械能為( ) A．－mgh B．mgH C．mg(H＋h) D．mg(H－h(huán)) 答案：B,(1)內(nèi)容：在只有重力或(彈簧)彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變．這叫做機械能守恒定律． (2)機械能守恒定律的表達形式： ①初、末狀態(tài)的機械能相等，即： EK1＋EP1＝Ek2＋EP2 ②重力勢能的增加(減少)量等于動能的減少(增加)量，即：ΔEP增＝ΔEk減．,(3)定律適用條件： 只有重力做功或系統(tǒng)內(nèi)(彈簧)彈力做功.,(1)對單個物體而言：其機械能是否守恒一般通過做功來判定．分析除重力，彈簧彈力外，有無其他力做功，若無其他力做功，則其機械能守恒．若有其他力做功，且不為零，則其機械能必不守恒． (2)對幾個物體組成的系統(tǒng)而言：其機械能是否守恒一般通過能量轉(zhuǎn)化來判定．分析除重力勢能，彈性勢能和動能外，有無其他形式的能參與轉(zhuǎn)化．若無其他形式的能參與轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)機械能守恒；若有其他形式的能參與轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)機械能必不守恒．,(福州八縣高一下學期聯(lián)考)假設一架戰(zhàn)斗機正在空中某一高度做勻速飛行，另一架空中加油機給其加油，如圖，加油后戰(zhàn)斗機仍以原來的高度和速度做勻速飛行，則與加油前相比，戰(zhàn)斗機的( ),A．動能增加，重力勢能減少，機械能不變 B．動能增加，重力勢能增加，機械能增加 C．動能減少，重力勢能不變，機械能減少 D．動能不變，重力勢能不變，機械能不變 答案：B,(1)應用步驟 ①選取研究對象(物體或系統(tǒng))． ②明確研究對象的運動過程，分析研究對象在過程中的受力情況，弄清各力做功情況，判斷機械能是否守恒． ③選取恰當?shù)膮⒖计矫?，確定研究對象在初末狀態(tài)的機械能．,④選取恰當?shù)谋磉_式列方程求解．常見的表達式有以下幾種： a．Ek1＋EP1＝Ek2＋EP2，即初狀態(tài)的動能與勢能之和等于末狀態(tài)的動能和勢能之和． b．ΔEk＝－ΔEP或ΔEP＝－ΔEk，即動能(或勢能)的增加量等于勢能(或動能)的減少量． c．ΔEA＝－ΔEB，即系統(tǒng)內(nèi)A物體機械能的增加量等于B物體機械能的減少量．,(2)機械能守恒定律和動能定理的比較,特別提醒： (1)除重力外還有其他力做功且做功不為零時，其他力做功數(shù)值等于機械能的變化量． (2)由于應用動能定理不需要滿足什么條件，所以涉及到功能關系問題時還是優(yōu)先考慮動能定理．,下列運動中能滿足機械能守恒的是( ) A．手榴彈從手中拋出后的運動(不計空氣阻力) B．子彈射穿木塊 C．細繩一端固定，另一端拴著一個小球，使小球在光滑水平面上做勻速圓周運動 D．吊車將貨物勻速吊起,解析：手榴彈從手中拋出后，在不計空氣阻力的情況下只有重力做功，沒有其他力做功，機械能守恒，A正確；子彈穿過木塊的過程中，子彈受到木塊施加的摩擦力的作用，摩擦力對子彈做負功，子彈的動能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機械能不守恒，B不正確；小球在光滑的水平面上運動，受到重力，水平面對小球的支持力，還有細繩對小球的拉力作用，這些力皆與小球的運動方向垂直，不做功，所以小球在運動過程中無能量轉(zhuǎn)化，保持原有的動能不變，即機械能守恒，C正確；,吊車將貨物勻速吊起的過程中，貨物受到與其重力大小相等、方向相反的拉力作用，上升過程中除重力做功外還有拉力對物體做正功，貨物的機械能增加，故D所指的運動過程機械能不守恒，D不正確． 答案：AC 點評：分析物體的受力情況及各力的做功情況．依據(jù)機械能守恒的條件，選取合適的方法進行判斷．,下列幾種情況，系統(tǒng)的機械能守恒的是( ) A．一顆彈丸在光滑的碗內(nèi)做復雜的曲線運動[圖(a)] B．運動員在蹦床上越跳越高[圖(b)] C．圖(c)中小車上放一木塊，小車的左側(cè)有彈簧與墻壁相連，小車在左右振動時，木塊相對于小車無滑動(車輪與地面摩擦不計) D．圖(c)中如果小車振動時，木塊相對小車有滑動,答案：AC 解析：A選項彈丸只受重力與支持力，支持力不做功，只有重力做功，所以機械能守恒．B選項中運動員做功，其機械能越來越大，C選項中只有彈力做功，機械能守恒．D選項中有滑動摩擦力做功，所以機械能不守恒.,(2010·山東省實驗中學模擬)如圖所示，水平傳送帶AB的右端與豎直面內(nèi)的用光滑鋼管彎成的“9”形固定軌道相接，鋼管內(nèi)徑很?。畟魉蛶У倪\行速度為v0＝6m/s，將質(zhì)量m＝1.0kg的可看作質(zhì)點的滑塊無初速地放到傳送帶A端，已知傳送帶高度為h＝0.4m，長度為L＝12.0m，“9”字全高H＝0.8m，“9”字上半部分圓弧半徑為R＝0.2m，滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.3，重力加速度g＝10m/s2，試求：,(1)滑塊從傳送帶A端運動到B端所需要的時間． (2)滑塊滑到軌道最高點C時對軌道作用力的大小和方向． (3)滑塊從D點拋出后的水平射程．,答案：(1)3s (2)90N方向豎直向上 (3)2.1m,如圖所示，輕彈簧k一端與墻相連，質(zhì)量為4kg的木塊沿光滑的水平面以5m/s的速度運動并壓縮彈簧k，求彈簧在被壓縮過程中的最大彈性勢能及木塊速度減為3m/s時的彈性勢能．,答案：EPm＝50J EP1＝32J,解析：木塊壓縮彈簧的過程及彈簧把木塊彈開的過程中，通過彈簧彈力做功使木塊的動能和彈簧的彈性勢能相互轉(zhuǎn)化，由于不存在其他力做功，故木塊和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機械能守恒． 當木塊速度減為零時，彈簧壓縮量最大，彈性勢能最大，設彈簧的最大彈性勢能為EPm，則,注：本題考查只有彈簧彈力做功時，動能與勢能之間的相互轉(zhuǎn)化，準確判定機械能守恒是解題的關鍵.,(2011·集寧一中高一檢測)一質(zhì)量為10kg的小球，從距地面高度為H的地方沿光滑軌道滑下來，進入一半徑R＝5m的光滑圓形軌道內(nèi)，小球在最高點對軌道的壓力為小球重量，如圖所示，經(jīng)過最高點后沿圓形軌道的最低點進入另一光滑半徑為2R圓形軌道I，在該圓形軌道能上升的最大高度為h1.假設第二次重復第一次的運動仍從半徑為R的圓形軌道的最低端進入另一光滑平直斜面軌道Ⅱ，軌道足夠長，能上升的最大高度為h2.,試求：(1)從靜止開始下滑時的最大高度H. (2)比較h1、h2與H的大小關系(用、、＝表示) 解析：(1)設在半徑為R的圓形軌道最高點時的速度為v，在整個下滑過程中機械能守恒有,沿橢圓軌道運行的人造地球衛(wèi)星，不考慮阻力和其他星球的引力影響，衛(wèi)星的動能是否守恒？勢能是否守恒？機械能是否守恒？ 答案：動能不守恒；勢能不守恒；機械能守恒,解析：以衛(wèi)星為研究對象，因衛(wèi)星在運行過程中僅受地球的引力作用，故衛(wèi)星的機械能守恒． 由圖可知，衛(wèi)星由近地點A向遠地點B運行時，因衛(wèi)星在引力方向上的位移與衛(wèi)星所受的引力方向相反，故引力做負功，衛(wèi)星的動能減少，該系統(tǒng)的勢能增加． 衛(wèi)星由遠地點B向近地點A運行時，引力做正功，衛(wèi)星的動能增加，該系統(tǒng)的勢能減少． 雖然動能和勢能都在不斷變化，但每個時刻系統(tǒng)的動能和勢能的和——機械能是恒定的．,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,