必修2第五章机械能机器守恒定律
第一讲功功率动能定理
考点一功的分析与计算
【1】考点逐项排查（基础层）
1.定义：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生了一段位移，就说这个力对物体
做了功.
2.必要因素:力和物体在力的方向上发生的位移.
3.物理意义：功是能量转化的量度.
4.计算公式
（1）当恒力F的方向与位移I的方向一致时，力对物体所做的功为W=旦.
⑵当恒力F的方向与位移I的方向成某一夹角a时，力F对物体所做的功为 W= FICOS a, 即力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦值这三者的乘积.
5.功的正负
（1）当0W %<沪时 W>0 ,力对物体做正功.
冗
⑵当2< aW n时，W<0 ,力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功.
⑶当a= j时，W= 0,力对物体不做功.
［思维深化］
判断下列说法是否正确.
（1）只要物体受力且发生位移，则力对物体一定做功. （X ）
（2）如果一个力阻碍了物体的运动，则这个力一定对物体做负功. （V ）
（3）摩擦力可能对物体做正功、负功，也可能不做功. （V ）
（4）作用力做正功时，反作用力一定做负功. （X ）【2】题组阶梯突破（应用层）
1.［正、负功的判断］如图1所示，质量为 m的物体置于倾角为B的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为仏在外力作用下，斜面以加速度 a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中
物体m与斜面体相对静止.则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中错误的是（
）
A ?支持力一定做正功
B ?摩擦力一定做正功
C.摩擦力可能不做功 D ?摩擦力可能做负功
答案 B
解析支持力方向垂直斜面向上，故支持力一定做正功?而摩擦力是否存在需要讨
论，若摩擦力恰好为零，物体只受重力和支持力，如图所示，此
时加速度a= gtan 0,当a>gtan B时，摩擦力沿斜面向下，摩擦力与位移夹
山 ----------- 角小于90°则做正功；当a 2.［变力做功的计算］（多选）如图2所示，摆球质量为 m,悬线的长为L,把悬线拉到水平位置后放手.设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力 F阻的大小不变，则下列说法正确的是（） A .重力做功为mgL B .绳的拉力做功为 0 C.空气阻力F阻做功为一mgL 1 D .空气阻力F阻做功为一2F阻n 答案 ABD 解析小球下落过程中，重力做功为mgL, A正确；绳的拉力始终与速度方向垂直，拉力做 功为0, B正确；空气阻力 F阻大小不变，方向始终与速度方向相反，故空气阻力F阻做功 1 为一F阻2也,C错误，D正确. 3.［恒力做功的计算］（2014新课标II 16）一物体静止在粗糙水平地面上. 现用一大小为F i的 水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v.若将水平拉力的大小改为F2,物体从静 止开始经过同样的时间后速度变为2v.对于上述两个过程，用W F!、W F2分别表示拉力F" F2所做的功，W fi、W f2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则（） A . W F2>4W FI,W f2>2W fi B . W F2>4W FI , W f2 = 2W fi C. W F2<4W FI,W f2 = 2W fi D . W F2<4W FI , W f2<2W fi 答案 C v + V0 1 v— v o 解析根据x= —t得，两过程的位移关系 X1= *X2,根据加速度的定义 a= —，得两过 程的加速度关系为 32 a i= 2由于在相同的粗糙水平地面上运动，故两过程的摩擦力大小相等，即F fi = F f2= F f, 1 1 F2 根据牛顿第二定律得，F1 — F f1= ma1, F2— F f2 = ma2，所以F1 = -F2 + ^F f, 即卩卩1>~2".根据功 1 1 的计算公式 W= Fl，可知 W f1 = ?W f2, W F1>4W F2,故选项C正确，选项 A、B、D错误. 【方法提炼】功的计算方法 1.恒力做功: 1 2 1 2 2.变力做功：(1)用动能定理： W= ?mv2 — ?mw . (2)当变力的功率P 一定时，可用 W= Pt求功，如机车恒定功率启动时. (3)将变力做功转化为恒力做功： 当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程(不是位移)的乘积?如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等. 3.总功的计算： (1)先求物体所受的合外力，再求合外力的功； (2)先求每个力做的功，再求各功的代数和. 考点二功率的理解和计算 【1】考点逐项排查(基础层) 1?定义：功与完成这些功所用时间的比值. 2.物理意义：描述力对物体做功的快, ___ 3.公式: (1)P=￥, P为时间t内的物体做功的快慢. (2)P= Fv ①v为平均速度，则 P为平均功率. ②v为瞬时速度，则 P为瞬时功率. 4.对公式P= Fv的几点认识： （1）公式P = Fv适用于力F的方向与速度v的方向在一条直线的情况. （2）功率是标量，只有大小，没有方向；只有正值，没有负值. （3）当力F和速度v不在同一直线上时，可以将力F分解或者将速度 v分解. ［思维深化］ 判断下列说法是否正确. ⑴由P=学，只要知道 W和t就可求出任意时刻的功率.（X ） （2）由P= Fv，既能求某一时刻的瞬时功率，也可以求平均功率. （V ） ⑶由P= Fv知，随着汽车速度的增大，它的功率也可以无限制地增大. （X ） （4）由P= Fv知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比. （V ） 【2】题组阶梯突破（应用层） 4 ?［合理近似解答实际问题］一个成年人以正常的速度骑自行车，受到的阻力为总重力的 0.02 倍，则成年人骑自行车行驶时的功率最接近于（） A . 1 W B . 10 W C. 100 W D . 1 000 W 答案 C 解析设人和车的总质量为 100 kg，匀速行驶时的速率为 5 m/s，匀速行驶时的牵引力与阻 力大小相等F = 0.02mg = 20 N，则人骑自行车行驶时的功率为P = Fv= 100 W，故C正确. 5.［应用P= Fv求瞬时功率］（多选）一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上，从t = 0时刻 开始，受到水平外力 F作用，如图3所示.下列判断正确的是（） Q| 2出 图3 A . 0?2s内外力的平均功率是 4W B .第2s内外力所做的功是 4J C.第2 s末外力的瞬时功率最大 D.第1 s末与第2 s末外力的瞬时功率之比为 9 : 4 答案 AD “重力势能和机械能守恒定律”的典型例题 【例1】如图所示，桌面距地面0.8m,一物 体质量为２kg,放在距桌面0．4ｍ的支架上． （1)以地面为零势能位置，计算物体具有的 势能，并计算物体由支架下落到桌面过程中, 势能减少多少? (２）以桌面为零势能位置时，计算物体具有的势能,并计算物体由支架下落到桌面过程中势能减少多少? 【分析】根据物体相对零势能位置的高度,直接应用公式计算即得． 【解】（1)以地面为零势能位置,物体的高 度h１＝１．2m，因而物体的重力势能： Ｅp1＝ｍｇh1=2×９.8×1．２J＝23．52Ｊ 物体落至桌面时重力势能: E p2=mgh２=２×9．８×０．8J=１5.6８J 物体重力势能的减少量: △E p=E p１-Ｅｐ2=23．52J-15．68Ｊ＝7．8４J 而物体的重力势能: 物体落至桌面时，重力势能的减少量 【说明】通过上面的计算，可以看出,物体的重力势能的大小是相对的，其数值 与零势能位置的选择有．而重力势能的变化是绝对的，它与零势能位置的选择无关,其变化值是与重力对物体做功的多少有关.当物体从支架落到桌面时重力做功: 【例２】质量为2kg的物体自高为100ｍ处以5ｍ／s的速度竖直落下,不计空气 阻力，下落2s，物体动能增加多少？重力势能减少多少？以地面为重力势能零位置,此时物体的机械能为多少?(ｇ取1０m／s2） 【分析】物体下落时,只受重力作用，其加速度a=ｇ,由运动学公式算出２ｓ末的速度和2ｓ内下落高度，即可由定义式算出动能和势能． 【解】物体下落至2s末时的速度为： 2ｓ内物体增加的动能: 2s内下落的高度为： 一、选择题 1、下列说法正确的是：（ ） A 、物体机械能守恒时，一定只受重力和弹力的作用。 B 、物体处于平衡状态时机械能一定守恒。 C 、在重力势能和动能的相互转化过程中，若物体除受重力外，还受到其他力作用时， 物体的机械能也可能守恒。 D 、物体的动能和重力势能之和增大，必定有重力以外的其他力对物体做功。 2、从地面竖直上抛两个质量不同而动能相同的物体(不计空气阻力)，当上升到同一高度时，它们( ) A.所具有的重力势能相等 B.所具有的动能相等 C.所具有的机械能相等 D.所具有的机械能不等 3、一个原长为L 的轻质弹簧竖直悬挂着。今将一质量为m 的物体挂在弹簧的下端，用手托住物体将它缓慢放下，并使物体最终静止在平衡位置。在此过程中，系统的重力势能减少，而弹性势能增加，以下说法正确的是（ ） A 、减少的重力势能大于增加的弹性势能 B 、减少的重力势能等于增加的弹性势能 C 、减少的重力势能小于增加的弹性势能 D 、系统的机械能增加 4、如图所示，桌面高度为h ，质量为m 的小球，从离桌面高H 处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，小球落到地面前的瞬间的机械能应为（ ） A 、mgh B 、mgH C 、mg （H +h ） D 、mg （H -h ） 5、某人用手将1kg 物体由静止向上提起1m, 这时物体的速度为2m/s, 则下列说法正确的是（ ） A.手对物体做功12J B.合外力做功2J C.合外力做功12J D.物体克服重力做功10J 6、质量为m 的子弹，以水平速度v 射入静止在光滑水平面上质量为M 的木块，并留在其中， 下列说法正确的是（ ） A.子弹克服阻力做的功与木块获得的动能相等 B.阻力对子弹做的功与子弹动能的减少相等 C.子弹克服阻力做的功与子弹对木块做的功相等 D.子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功 二、填空题（每题8分，共24分） 7、从离地面H 高处落下一只小球，小球在运动过程中所受到的空气阻力是它重力的k 倍， 而小球与地面相碰后，能以相同大小的速率反弹，则小球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程为____________。 8、如图所示，在光滑水平桌面上有一质量为M 的小车，小车跟绳一端相连，绳子另一端通过滑轮吊一个质量为m 的砖码，则当砝码着地的瞬间（小车未离开桌子）小车的速度大小为______在这过程中，绳的拉力对小车所做的功为________。 9、物体以100 k E J 的初动能从斜面底端沿斜面向上运动，当该物体经过斜面上某一点时，动能减少了80J ，机械能减少了32J ，则物体滑到斜面顶端时的机械能为_______。（取斜面底端为零势面） 能量守恒定律与能源 【教学目标】 1．理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。 2．通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。 3．用能量的观点分析问题应该深入学生的心中，因为这是最本质的分析方法。 4．感知我们周围能源的耗散，树立节能意识。 5．学生在学习了机械能守恒定律之后拓展到能量守恒是不难接受的，特别是学生通过对自然界的认识、生物课的学习、化学课的学习，都学到了很多种类的能量，在这节课中把这些能量间的关系综合起来是有很大意义的。 【教学重点】 1．能量守恒定律的内容。 2．应用能量守恒定律解决问题。 【教学难点】 1．理解能量守恒定律的确切含义。 2．能量转化的方向性。 【教学思路】 通过阅读让学生体会自然界中能量的确良转化与守恒关系，鼓励学生得出问题，理解能量品质、能量耗散等概念。新课程更多地与社会实际相联系，鼓励学生提出问题。本节“思考与讨论”对能源问题做了讨论，这是一个质疑的范例。它引导我们考虑能量转化和转移的方向性。从物理学的角度研究宏观过程的方向性，在现阶段只需用一些简单的实例，让学生初步地体会一下就可以了。例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械功。在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来。通过实例说明。在能量的转化和转移过程中，能量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象。所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源。 【教学方法】 教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 【教学准备】 玻璃容器、沙子、小铁球、水、小木块。 第4章 功和能 机械能守恒定律习题 4-5 如图所示，A 球的质量为m ，以速度 v 飞行，与一静止的球B 碰撞后，A 球 的速度变为1 v ，其方向与 v 方向成90°角。B 球的质量为5m ，它被碰撞后以速 度2 v 飞行，2 v 的方向与 v 间夹角为arcsin(35)θ=。求： （1）两球相碰后速度1 v 、2 v 的大小； （2）碰撞前后两小球动能的变化。 解：（1）由动量守恒定律 12A A B m v m v m v =+ 即 12 12255c o s 5s i n m v i m v j m v m v j m v i m v j θθ=-+=-++ 于是得 2125cos 5sin mv mv mv mv θθ=??=? 21215cos 4335sin 5454v v v v v v v θθ= ====??= （2）A 球动能的变化 222 221111317()2224232 kA E mv mv m v mv mv ?=-=-=- B 球动能的变化 2222111505()22432 kB B E m v m v mv ?=-=?= 碰撞过程动能的变化 2222 12111222232 k B E mv m v mv mv ?=+-=- 或如图所示，A 球的质量为m ，以速度u 飞行，与一静止的小球B 碰撞后，A 球的速度变为1v 其方向与u 方向成090，B 球的质量为5m ，它被撞后以速度2v 飞行，2v 的方向与u 成θ (5 3arcsin =θ)角。求： (1)求两小球相撞后速度12υυ、的大小； (2)求碰撞前后两小球动能的变化。 解 取A 球和B 球为一系统，其碰撞过程中无外力作用，由动量守恒定律得 水平： 25cos mu m υθ= （1） 垂直： 2105sin m m υθυ=- （2） 联解（1）、（2）式，可得两小球相撞后速度大小分别为 134 u υ= 214u υ= 碰撞前后两小球动能的变化为 22232 7214321mu mu u m E KA -=-??? ??=? 22 32504521mu u m E KB =-?? ? ????=? 4- 6在半径为R 的光滑球面的顶点处，一物体由静止开始下滑，则物体与顶点的高度差h 为多大时，开始脱离球面？ 解：根据牛顿第二定律 2 2c o s c o s v m g N m R v N m g m R θθ-==- 物体脱离球面的条件是N=0，即 2 c o s 0v m g m R θ-= 由能量守恒 图 高中物理学习材料 （马鸣风萧萧**整理制作） 《机械能守恒定律》单元测试题（含答案解析） 一、选择题（本大题10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有两个选项正确。全部选对的得5分，选不全的得3分，有错选或不答的得0分。） 1．某班同学从山脚下某一水平线上同时开始沿不同路线爬山，最后所有同学都陆续到达山顶上的平台。则下列结论正确的是 A．体重相等的同学，克服重力做的功一定相等 B．体重相同的同学，若爬山路径不同，重力对它们做的功不相等C．最后到达山顶的同学，克服重力做功的平均功率最小 D．先到达山顶的同学，克服重力做功的平均功率最大 2．某同学在一高台上，以相同的速率分别把三个球竖直向下、竖直向上、水平抛出，不计空气阻力，则 A．三个小球落地时，重力的瞬时功率相等 B．从抛出到落地的过程中，重力对它们做功的平均功率相等 C．从抛出到落地的过程中，重力对它们做功相等 D．三个小球落地时速度相同 3．质量为m的汽车在平直公路上以恒定功率P从静止开始运动，若运动中所受阻力恒定，大小为f。则 A．汽车先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动 B．汽车先做加速度减小的加速直线运动，后做匀速直线运动 C．汽车做匀速运动时的速度大小为 D．汽车匀加速运动时，发动机牵引力大小等于f 4．下列说法正确的是 A．物体机械能守恒时，一定只受重力和弹力的作用 B．物体做匀速直线运动时机械能一定守恒 C．物体除受重力和弹力外，还受到其它力作用，物体系统的机械能可能守恒 D．物体的动能和重力势能之和增大，必定有重力以外的其它力对物体做功 5．小朋友从游乐场的滑梯顶端由静止开始下滑，从倾斜轨道滑下后，又沿水平轨道滑动了一段距离才停了下来，则 A．下滑过程中滑梯的支持力对小朋不做功 B．下滑过程中小朋友的重力做正功，它的重力势能增加 C．整个运动过程中小朋友、地球系统的机械能守恒 D．在倾斜轨道滑动过程中摩擦力对小朋友做负功，他的机械能减少 6．质量为m的滑块，以初速度v o沿光滑斜面向上滑行，不计空气阻力。若以距斜面底端h高处为重力势能参考面，当滑块从斜面底端上滑到距底端高度为h的位置时，它的动能是 机械能守恒定律教材分析 （一）机械能 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能. （二）动能与势能的相互转化 1.重力势能可以转化为动能 物体自由下落或沿光滑斜面滑下时，重力对物体做正功，物体的重力势能减少.减少的重力势能到哪里去了？我们发现，在这些过程中，物体的速度增加了，表示物体的动能增加了.这说明，物体原来具有的重力势能转化成了动能. 2.动能也可以转化为重力势能 原来具有一定速度的物体，由于惯性在空中竖直上升或沿光滑斜面上升，这时重力做负功，物体的速度减小，表示物体的动能减少了.但这时物体的高度增加，表示它的重力势能增加了.这说明，物体原来具有的动能转化成了重力势能. 3.弹性势能与动能之间也能相互转化. 图5－8－1 小孩松手后橡皮条收缩，弹力对模型 飞机做功，弹性势能减少，飞机的动能增加. 不仅重力势能可以与动能相互转化，弹性势能也可以与动能相互转化.被压缩的弹簧具有弹性势能，当弹簧恢复原来形状时，就把跟它接触的物体弹出去.这一过程中，弹力做正功，弹簧的弹性势能减少.而物体得到一定的速度，动能增加.射箭时弓的弹性势能减少，箭的动能增加，也是这样一种过程. 4.结论：从上面的讨论可知，通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式. （三）机械能守恒定律 动能与势能的相互转化是否存在某种定量的关系？这里以动能与重力势能的相互转化为例，讨论这个问题. 1.定律的推导 我们讨论物体只受重力的情况.如自由落体运动或各种抛体运动；或者虽受其他力，但其他力并不做功，如物体沿图5－8－2所示光滑曲面滑下的情形.一句话，在我们所研究的情形里，只有重力做功. 图5－8－2 物体沿光滑曲面滑下 在图5－8－2中，物体在某一时刻处在位置A，这时它的动能是E k1，重力势能是E p1，总机械能是E1=E k1+E p1.经过一段时间后，物体运动到另一位置B，这时它的动能是E k2，重力势能是E p2，总机械能是E2=E k2+E p1. 以W表示这一过程中重力所做的功.从动能定理知道，重力对物体所做的功等于物体动能 一、选择题 1、下列说法正确的是：（） A、物体机械能守恒时，一定只受重力和弹力的作用。 B、物体处于平衡状态时机械能一定守恒。 C、在重力势能和动能的相互转化过程中，若物体除受重力外，还受到其他力作用时， 物体的机械能也可能守恒。 D、物体的动能和重力势能之和增大，必定有重力以外的其他力对物体做功。 2、从地面竖直上抛两个质量不同而动能相同的物体(不计空气阻力)，当上升到同一高度时，它们( ) A.所具有的重力势能相等 B.所具有的动能相等 / C.所具有的机械能相等 D.所具有的机械能不等 3、一个原长为L的轻质弹簧竖直悬挂着。今将一质量为m的物体挂在弹簧的下端，用手托住物体将它缓慢放下，并使物体最终静止在平衡位置。在此过程中，系统的重力势能减少，而弹性势能增加，以下说法正确的是（） A、减少的重力势能大于增加的弹性势能 B、减少的重力势能等于增加的弹性势能 C、减少的重力势能小于增加的弹性势能 D、系统的机械能增加 4、如图所示，桌面高度为h，质量为m的小球，从离桌面高H处自由落下， 不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，小球落到地面前的瞬间的机械 能应为（） A、mgh B、mgH C、mg（H+h） D、mg（H-h） 、 5、某人用手将1kg物体由静止向上提起1m, 这时物体的速度为2m/s, 则下列说法正确的是（） A.手对物体做功12J B.合外力做功2J C.合外力做功12J D.物体克服重力做功10J 6、质量为m的子弹，以水平速度v射入静止在光滑水平面上质量为M的木块，并留在其 中，下列说法正确的是（） A.子弹克服阻力做的功与木块获得的动能相等 B.阻力对子弹做的功与子弹动能的减少相等 C.子弹克服阻力做的功与子弹对木块做的功相等 D.子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功 ' 二、填空题（每题8分，共24分） 7、从离地面H高处落下一只小球，小球在运动过程中所受到的空气阻力是它重力的k倍， 而小球与地面相碰后，能以相同大小的速率反弹，则小球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程为____________。 8、如图所示，在光滑水平桌面上有一质量为M的小车，小车跟绳一端 相连，绳子另一端通过滑轮吊一个质量为m的砖码，则当砝码着地的 瞬间（小车未离开桌子）小车的速度大小为______在这过程中，绳的 拉力对小车所做的功为________。 机械能守恒定律知识点总结 一、功 1概念：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功。功是能量转化的量度。 2条件：. 力和力的方向上位移的乘积 3公式：W=F S cos θ W ——某力功，单位为焦耳（J ） F ——某力（要为恒力） ，单位为牛顿（N ） S ——物体运动的位移，一般为对地位移，单位为米（m ） θ——力与位移的夹角 4功是标量，但它有正功、负功。 某力对物体做负功，也可说成“物体克服某力做功”。 当)2 ,0[πθ∈时，即力与位移成锐角，功为正；动力做功； 当2π θ=时，即力与位移垂直功为零，力不做功； 当],2 (ππ θ∈时，即力与位移成钝角，功为负，阻力做功； 5 功是一个过程所对应的量，因此功是过程量。 6功仅与F 、S 、θ有关，与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。 7几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。 即W 总=W1+W2+…+Wn 或W 总= F 合Scos θ 8 合外力的功的求法： 方法1：先求出合外力，再利用W=Flcos α求出合外力的功。 方法2：先求出各个分力的功，合外力的功等于物体所受各力功的代数和。 1概念：功跟完成功所用时间的比值，表示力(或物体)做功的快慢。 2公式：t W P =（平均功率） θυc o s F P =（平均功率或瞬时功率） 3单位：瓦特W 4分类： 额定功率：指发动机正常工作时最大输出功率 实际功率：指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率，P 实≤P 额。 5分析汽车沿水平面行驶时各物理量的变化，采用的基本公式是P=Fv 和F-f = ma 6 应用： （1）机车以恒定功率启动时，由υF P =（P 为机车输出功率，F 为机车牵引力，υ为机车前进速度）机车速度不断增加则牵引力不断减小，当牵引力f F =时，速度不再增大达到最大值m ax υ，则f P /max =υ。 （2）机车以恒定加速度启动时，在匀加速阶段汽车牵引力F 恒定为f ma +，速度不断增加汽车输出功率υF P =随之增加，当额定P P =时，F 开始减小但仍大于f 因 此机车速度继续增大，直至f F =时，汽车便达到最大速度m ax υ，则f P /max =υ。 三、重力势能 1定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。 2公式：mgh E P = h ——物体具参考面的竖直高度 机械能守恒定律 一、教法建议 抛砖引玉 我们建议：本单元的数学采用下述的三个步骤顺序进行 第一步：通过演示实验使学生认识到机械能的转化与守恒是客观存在的。 演示的项目可以选用下列一些内容： ①将小球竖直上抛——让学生观察动能转化为重力势能的过程；当小球达到最高点后自由落下——让学生观察重力势能转化为动能的过程。 ②用细绳拴小球构成“单摆”，使单摆往复摆动——让学生观察摆球在竖直面内沿圆弧线摆动过程中重力势能与动能之间的交替转化。 ③旋动“麦克斯韦滚摆”——使学生观察“滚摆”的重力热能与动能之间的交替转化。在此过程中既有因滚摆重心上下变化的移动动能的变化，也有滚摆绕轴的转动动能的变化，可以开阔学生的眼界，提高学生的兴趣，但不必对其中的转动动能作定量讲述。（注：在很多中学的物理实验室中都有“麦克斯韦滚摆”这种数学仪器。如果没有，借一成品进行仿制也不很困难。） ④拨动“弹簧振子”——使学生观察弹性势能与动能之间的相互转化。不必对弹性势能作定量的讲述。 作这些演示实验的目的是为了使学生认识到：“机械能守恒定律”是在科学实验的基础上总结出来的，是客观存在的，并不是单纯依靠数理推导得出的。 第二步：在“功能原理”的基础上，推导出“机械能守恒定律”的数学表达形式，并说明此定律成立的条件。 在本章第二单元中，我们导出“功能原理“最简单的数学表达形式： W F =ΔE 在此基础上，我们就可以导出下面的“机械能守恒定律”的最简单的数学表达形式： 当W F =0时——定律的条件 则ΔE=0——定律的结论 这种表达形式虽然简单，但是不便于应用，因此我们可以再写出本章第二单元中导出的“功能原理”的展开形式： ?? ? ??+-??? ??+=-02022121mgh mv mgh mv fs Fs i i 将W F =Fs-fs 代入上式可得： ?? ? ??+-??? ??+=02022121mgh mv mgh mv W i i F 在此基础上，我们就可以导出“机械能守恒定律”的展开形式： 当W F =0时——定律的条件 则 02022 121mgh mv mgh mv t i +=+ （注：关于W F =0的物理意义，我们将在后面“指点迷津”中作专题说明。） 第三步：通过例题和习题，使学生更深入具体地理解定律的物理意义，并能正确灵活地用于解答有关的物理问题。 我们将在后面的“学海导航”中讲述少量的例题，并在“智能显示”中提供大量的习题。请同学们不要先看答案，而应独立思考，求解以后再进行核对，并从中总结出思维方法来。 指点迷津 1．W F =0的物理意义是什么？在W F 中包括什么？不包括什么？ 首先说明：这个论题有些超过了课本中讲述的内容，但是对于物理基础较好的学生是很有益处的，可以提高他们的理解能力；对于物理基础较差的学生也可作尝试性阅读，若感觉困难，可以不学。 在本章第二单元的推导过程和专题论述中，同学们已经知道：“功能原理”中的W F 是不包含重力做功W G 的。因此W F =0的意义就有下列两种说法（注意：说法虽不同，但本质相同）： 高中同步测试卷 (七) 第七单元机械能守恒与能量守恒定律 (时间： 90 分钟，满分： 100 分 ) 一、单项选择题 (本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分．在每小题给出的四个选项中，只有 一个选项正确． ) 1．在最近几年的夏季家电市场上出现一个新宠——变频空调，据专家介绍，变频空调 比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行耗能的5至 7 倍．空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动．这样会频繁启动，耗 电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而运行过程是自动变速来保持室内温度， 从开机到关机中间不停机，而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电．阅读上述介绍后，探究以下说法中合理的是() A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律 B．变频空调运行中做功少，转化能量多 C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电 D．变频空调和定频空调做同样功时，消耗的电能不同 2.如图所示，从倾角为θ＝30°的斜面顶端以初动能E1＝ 6 J 向下坡方向 平抛出一个小球，则小球落到斜面上时的动能E2为 () A ． 8 J B． 12 J C．14 J D． 16 J 3.如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P 拴接，另一端与 物体 A 相连，物体 A 置于光滑水平桌面上， A 右端连接一细线，细线 绕过光滑的定滑轮与物体 B 相连．开始时托住B， A 处于静止且细线 恰好伸直，然后由静止释放B，直至 B 获得最大速度．下列有关该过 程的分析中正确的是() A ． B 物体受到细线的拉力保持不变 B．B 物体机械能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量 C．A 物体动能的增加量等于 B 物体的重力对 B 做的功与弹簧弹力对D． A 物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于细线的拉力对 4.有一竖直放置的“ T形”架，表面光滑，滑块A、B分别套在水平杆与竖直杆上， A、B 用一不可伸长的轻细绳相连，A、B 质量相等，且可 A 做的功之和A 做的功 看做质点，如图所示，开始时细绳水平伸直，A、 B 静止．由静止释放 B 后，已知当细绳与竖直方向的夹角为60°时，滑块 B 沿着竖直杆下滑的速度为v，则连接A、 B 的绳长为() 机械能知识点总结 一、功 1概念：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生 了一段位移，这个力就对物体做了功。功是能 量转化的量度。 2条件：. 力和力的方向上位移的乘积 3公式：W=F S cos θ W ——某力功，单位为焦耳（J ） F ——某力（要为恒力） ，单位为牛顿（N ） S ——物体运动的位移，一般为对地位移，单位为米（m ） θ——力与位移的夹角 4功是标量，但它有正功、负功。 某力对物体做负功，也可说成“物体克服某力做功”。 当)2 ,0[πθ∈时，即力与位移成锐角，功为正；动力做功； 当2π θ=时，即力与位移垂直功为零，力不做功； 当],2 (ππ θ∈时，即力与位移成钝角，功为负，阻力做功； 5功是一个过程所对应的量，因此功是过程量。 6功仅与F 、S 、θ有关，与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。 7几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。 即W 总=W 1+W 2+…+Wn 或W 总= F 合Scos θ 8 合外力的功的求法： 方法1：先求出合外力，再利用W =Fl cos α求出合外力的功。 方法2：先求出各个分力的功，合外力的功等于物体所受各力功的代数和。 二、功率 1概念：功跟完成功所用时间的比值，表示力(或物体)做功的快慢。 2公式：t W P =（平均功率） θυcos F P =（平均功率或瞬时功率） 3单位：瓦特W 4分类： 额定功率：指发动机正常工作时最大输出功率 实际功率：指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率，P 实≤P 额。 5分析汽车沿水平面行驶时各物理量的变化，采用的基本公式是P =Fv 和F-f = ma 6 应用： （1）机车以恒定功率启动时，由υF P =（P 为机车输出功率，F 为机车牵引力，υ为机车前进速度）机车速度不断增加则牵引力不断减小，当牵引力f F =时，速度不再增大达到最大值m ax υ，则f P /max =υ。 （2）机车以恒定加速度启动时，在匀加速阶段汽车牵引力F 恒定为f ma +，速度不断增加汽车输出功率υF P =随之增加，当额定P P =时，F 开始减小但仍大于f 因 此机车速度继续增大，直至f F =时，汽车便达到最大速度m ax υ，则f P /max =υ。 三、重力势能 1定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。 2公式：mgh E P = 高中同步测试卷(七) 第七单元机械能守恒与能量守恒定律 (时间：90分钟，满分：100分) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．) 1．在最近几年的夏季家电市场上出现一个新宠——变频空调，据专家介绍，变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行耗能的5至7倍．空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动．这样会频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机，而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电．阅读上述介绍后，探究以下说法中合理的是( ) A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律 B．变频空调运行中做功少，转化能量多 C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电 D．变频空调和定频空调做同样功时，消耗的电能不同 2.如图所示，从倾角为θ＝30°的斜面顶端以初动能E 1＝6 J向下坡方向 平抛出一个小球，则小球落到斜面上时的动能E2为( ) A．8 J B．12 J C．14 J D．16 J 3.如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接，另一端与 物体A相连，物体A置于光滑水平桌面上，A右端连接一细线，细线 绕过光滑的定滑轮与物体B相连．开始时托住B，A处于静止且细线 恰好伸直，然后由静止释放B，直至B获得最大速度．下列有关该过 程的分析中正确的是( ) A．B物体受到细线的拉力保持不变 B．B物体机械能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量 C．A物体动能的增加量等于B物体的重力对B做的功与弹簧弹力对A做的功之和 D．A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于细线的拉力对A做的功 4.有一竖直放置的“T”形架，表面光滑，滑块A、B分别套在水平杆 与竖直杆上，A、B用一不可伸长的轻细绳相连，A、B质量相等，且可 看做质点，如图所示，开始时细绳水平伸直，A、B静止．由静止释放 B后，已知当细绳与竖直方向的夹角为60°时，滑块B沿着竖直杆下滑的速度为v，则连接A、 人教版物理必修二 2021届高三物理一轮复习力学功和能机械能守恒定律功能关系专题练习一、填空题 1．在雅典奥运会上，我国举重运动员取得了骄人的战绩．在运动员举起杠铃过程中，是___________能转化为杠铃的___________能． 2．如图所示，某兴趣小组希望通过实验求得连续碰撞中的机械能损失，做法如下：在光滑水平面上，依次有质量为m，2m，3m……10m的10个小球，排列成一直线，彼此间有一定的距离，开始时后面的九个小球是静止的，第一个小球以初速度v0向着第二个小球碰去，结果它们先后全部粘合到一起向前运动．求全过程中系统损失的机械能为__________， 3．一小物体以100J的初动能滑上斜面,当动能减少80J时,机械能减少32J,则当物体滑回原出发点时动能为__________ J 4．在某一高度用细绳提着一质量m=0.2kg的物体，由静止开始沿竖直方向运动过程中物体的机械能与位移关系的E，x图象如图所示，图中两段图线都是直线．取g=10m/s2，物体在0，6m过程中，速度一直_______（增加、不变、减小）；物体在x=4m时的速度大小为________， 5．重为20N的物体从某一高度自由落下，在下落过程中所受的空气阻力为2N，则物体在下落1m的过程中，物体的重力势能减少了________，克服阻力做功________，物体动能增加了_________， 6．如图所示，一个质量为m的小球用细线悬挂于O点，用手拿着一根光滑的轻质细杆靠着线的左侧水平向右以速度v匀速移动了距离L，运动中始终保持悬线竖直，这个过程中小球的速度为是_________，手对轻杆做的功为是_________. 7．一只排球在A点被竖直抛出，此时动能为20 J，上升到最大高度后，又回到A点，动能变为12 J，假设排球在整个运动过程中受到的阻力大小恒定，A点为零势能点，则在整个运动过程中，排球的动能变为10 J 时，其重力势能的可能值为________，_________， 8．如图所示，水平传送带的运行速率为v，将质量为m的物体轻放到传送带的一端，物体随传送带运动到另一端。若传送带足够长，则整个传送过程中，物体动能的增量为_________，由于摩擦产生的内能为 _________， 高中物理学习材料 金戈铁骑整理制作 机械能守恒定律 1．物体在运动过程中，克服重力做功50J，则（）A．重力做功为50J B．物体的重力势能减少了50J C．物体的动能一定减少50J D．物体的重力势能增加了50J 2．一物体做匀速圆周运动，有关功和能的说法正确的是（）A．物体所受各力在运动中对物体都不做功 B．物体在运动过程中，机械能守恒 C．合外力对物体做的总功一定为零 D．重力对物体可能做功 3．一人站在阳台上，以相同的速率分别把三个球竖直向下抛出、竖直向上抛出、水平抛出，不计空气阻力，则（） A．三个小球落地时，重力的瞬时功率相同 B．从抛出到落地的过程中，重力对它们做功的平均功率相同 C．从抛出到落地的过程中，重力对它们做功相同 D．三个小球落地时速度相同 4．如图所示，M ＞m，滑轮光滑轻质，空气阻力不计，则M在下降过程中（） A．M的机械能增加B．m的机械能增加 C．M和m的总机械能减少D．M和m的总机械能守恒 5．一粒钢珠从静止状态开始自由下落，然后陷入沿泥潭中，如果把在空中下落的过程称为过程I，进入泥潭直到停住的过程称为过程Ⅱ，则（） A．过程I中钢珠动能的增量等于过程I中重力所做的功 B．过程Ⅱ中钢珠克服阻力做的功等于过程I中重力所做的功 C．过程Ⅱ中钢珠克服阻力做的功等于过程I和Ⅱ中钢珠所减少的重力势能之和 D．过程Ⅱ中损失的机械能等于过程I中钢珠所增加的动能 6．某物体做自由落体运动，下落的时间为总时间的一半时，动能为E k1，下落的距离为总高度的一半时，动能为E k2，那么E k1和E k2的大小关系是（） A．E k1 = E k2B．E k1 > E k2C．E k1 < E k2D．无法确定 7．上端固定的一根细线下悬挂一摆球，摆球在空气中摆动，摆动的幅度越来越小，对于此现象，下列说法中正确的是（） A．摆球的机械能守恒B．能量正在消失 C．摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化为内能 D．只有动能和重力势能的相互转化 机械能守恒定律一 1. 下列所述的实例中（均不计空气阻力），机械能守恒的是（） A.水平路面上汽车刹车的过程 B.投出的实心球在空中运动的过程 C.人乘电梯加速上升的过程 D.木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程 2. 将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，图象如图所示．以下判断正确的是（） A.前内货物处于失重状态 B.最后内货物处于失重状态 C.货物的总位移为 D.前内与最后内货物的平均速度相同 3. 下列关于功和能的说法正确的是（） A.作用力做正功，反作用力一定做负功 B.物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化 C.若物体除受重力外，还受到其他力作用时，物体的机械能也可能守恒 D.竖直向上运动的物体重力势能一定增加，动能一定减少 4. 一个人站在阳台上，以相同的速率分别把三个球竖直向下、竖直向上、水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的速率（） A.上抛球最大 B.下抛球最大 C.平抛球最大 D.一样大 5. 一个质量为的滑块以初速度沿光滑斜面向上滑行，重力加速度为，以斜面底端为参考平面，当滑块从斜面底端滑到高为的地方时，滑块的机械能为（） A. B. C. D. 6. 把、两小球在离地面同一高度处以相同大小的初速度分别沿水平方向和竖直方向抛出，不计空气阻力，如图所示，则下列说法正确的是（） A.两小球落地时速度相同 B.两小球落地时，重力的瞬时功率相同 C.从开始运动至落地，重力对两小球做的功相同 D.从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同 7. 下列叙述中正确的是（） A.物体所受的合外力为零时，物体的机械能守恒 B.物体只受重力、弹力作用，物体的机械能守恒 C.在物体系内，只有重力、弹力做功，物体系机械能守恒 D.对一个物体系，它所受外力中，只有弹力做功，物体系机械 能守恒 8. 图示为儿童蹦极的照片，儿童绑上安全带，在两根弹性绳的 牵引下上下运动。在儿童从最高点下降到最低点的过程中（） A.重力对儿童做负功 B.合力对儿童做正功 C.儿童的机械能守恒 D.绳的弹性势能增大 9. 下列遵守机械能守恒定律的运动是（） A.平抛物体的运动 B.雨滴匀速下落 C.物体沿斜面匀速下滑 D.竖直平面内匀速运动的物体 10. 如图所示，斜坡式自动扶梯将质量为的小华从地面送 到高的二楼，取，在此过程中小华的（） A.重力做功为，重力势能增加了 B.重力做功为，重力势能增加了 C.重力做功为，重力势能减小了 D.重力做功为，重力势能减小了 11. 在下列所述实例中，若不计空气阻力，机械能守恒的是（） A.抛出的铅球在空中运动的过程 B.木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程 C.汽车在关闭发动机后自由滑行的过程 D.电梯加速上升的过程 12. 如图所示，踢毽子是一项深受大众喜爱的健身运动项目。 在某次踢毽子的过程中，毽子离开脚后，恰好沿竖直方向向上 运动，毽子在运动过程中受到的空气阻力不可忽略。毽子在上 升的过程中，下列说法正确的是（） 新人教版高中物理必修二《机械能守恒定律》精品教案 课题§7.9 机械能守恒定律第一课时课型新授课 目标1．知道什么是机械能,知道物体的动能和势能可以相互转化. 2．会推导物体在光滑曲面上运动时机械能守恒,理解机械能守恒定律的内容及适用条件．３．在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。 4．初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象,分析问题． 点 重１.掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容．2．在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式． 知识主干 一、动能和势能 的相互转化1．举例 2．推导 3.结论 _＿__＿_＿__＿____ ______＿＿___＿__ ___＿_＿______＿＿ _____＿_＿＿＿____ 学生学习探究过程 一、动能和势能的相互转化（阅读课本69页思考讨论以下问题） １．1推导自由落体运动的物体运动过程势能与动能的关系____＿_＿________＿＿_________ ＿______＿_____＿___＿__＿＿_____＿_＿__＿_＿＿___＿_____＿_＿＿__＿_＿_＿___＿_______＿____ 1．2推导竖直上抛运动的物体运动过程势能与动能的关系 上升过程的减速阶段：＿__＿__＿＿_______＿＿__＿＿___＿___＿_____＿____＿____＿_＿_＿_＿＿＿ 下落过程的加速阶段：＿__＿____＿__＿____＿＿________＿_____＿___＿＿_＿______＿＿___＿＿ 1.3推导物体沿光滑斜面下滑或上滑过程势能与动能的关系 ＿＿____＿_________＿____＿__＿__＿_＿＿_＿_____＿___＿__________＿_＿_____________＿＿ １．４推导小球在自由摆动过程中，重力势能和动能的关系 思考：实验中,小球的受力情况如何?各力 做功情况如何?这个小实验说明了什么? 提示：_＿____＿____＿_＿_＿＿＿ ________＿___实验证明，小球在摆动中重力 势能和动能不断转化.摆动过程中,小球总能 回到原来的高度.可见,重力势能和动能的总 和不变. 1．5动能和弹性势能之间的关系是什么呢?我们看下面一个演示实验. (实验演示,如图，水平方向的弹簧振子.用振子演示动能和弹性势能的相互转化) 思考:实验中,小球受力情况如何？ 各个力做功情况如何?这个小实验说明了 什么? ___＿____＿___＿_________＿＿___ ＿__＿_ 提示1：小球在往复运动过程中，竖直 第 4 章功和能机械能守恒定律习题 第4章功和能机械能守恒定律习题 4-5如图所示， A 球的质量为m,以速度v飞行，与一静止的球B碰撞后，A球的速度变为V1，其方向与v方向成90°角。B球的质量为5m，它被碰撞后以速度V.2飞行，V2的方向与v间夹角为arcsin(3.；5)。求： (i)两球相碰后速度V i、V2的大小； (2)碰撞前后两小球动能的变化 v v 1 v? ------------------- v 5cos 5“ sin2 4 v 3 3 v-i 5v2 sin 5 v 4 5 4 2A球动能的变化 解: 于是得 mv 5mv? cos mq 5mv2si n (1)由动量守恒定律 5mv2cos 5mv2sin B 球动能的变化 2 1 1 2 5 2 E kB m B v ； 0 5m(—v)2 mv 2 2 2 4 32 碰撞过程动能的变化 或如图所示，A 球的质量为m ，以速度u 飞行，与一静止的小球 度变为W 其方向与u 方向成900，B 球的质量为5m ，它被撞后以速度 V 2飞行，v 2的方向 3 arcs in )角。求: 5 （1）求两小球相撞后速度 「 2的大小; 碰撞前后两小球动能的变化为 1 3u 2 1 2 7 2 E KA m — mu mu KA 2 4 2 32 2 L 1厂 u 5 2 E KB 5m — 0 -- mu 2 4 32 4- 6在半径为R 的光滑球面的顶点处，一物体由静止开始下滑，则物体与顶点 的高度差h 为多大时，开始脱离球面？ 解：根据牛顿第二定律 1m(3v)2 2 4 2 mv 2 2 mv 32 1 2 2 1 2 二 mv -m B v 2 mv 2 2 2 2 2 mv 32 B 碰撞后，A 球的速 水平： mu 5m 2 cos （1） 垂直： 0 5m 2sin m j （2） 联解（1） 、（2 ）式，可得两小球相撞后速度大小分 别为 3u 1 4 1 2 4u A c r V] k （2）求碰撞前后两小球动能的变化。 解取A 球和B 球为一系统，其碰撞过程中无外力作用，由动量守恒定律得 图 高中物理学习材料 （灿若寒星**整理制作） 验证机械能守恒定律 1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证的是重物重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有( ) A ．用天平称出重物的质量 B ．把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来 C ．把纸带的一端固定到重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重物提升到一定高度 D ．接通电源，待打点稳定后释放纸带 E ．用秒表测出重物下落的时间 解析：在“验证机械能守恒定律”的实验中，需验证重力势能减少量mgh 和动能增加量1 2m v 2之间 的大小关系，若机械能守恒，则有mgh ＝12m v 2成立，两边都有质量，可约去，即验证gh ＝1 2v 2成立即 可，故无需测质量，A 选项多余．对E 选项，测速度时，用的是纸带上的记录点间的距离和打点计时器打点的时间间隔，无需用秒表测量，因此E 选项也多余． 答案：AE 2．利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v 和下落高度h .某班同学利用实验得到的 纸 带，设计了以下四种测量方案： a ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并测出下落时间t ，通过v ＝gt 计算出 瞬时速度v . b ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并通过v ＝2gh 计算出瞬时速度v . c ．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v ，并通过h ＝v 2 2g 计算出高度h . d ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v . 以上方案中只有一种正确，正确的是__________．(填入相应的字母) 解析：重物下落过程中，由于纸带与打点计时器的阻碍作用，其加速度要小于重力加速度g ，故不可用a 、b 、c 方案中的公式来求解． 答案：d 3．某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每隔0.05 s 闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下 表 (当地重力加速度取9.8 m/s 2，小球质量m ＝0.2 kg ，计算结果保留三位有效数字)： 时刻 t 2 t 3 t 4 t 5 速度( m/s) 4.99 4.48 3.98 (1)由频闪照片上的数据计算t 5时刻小球的速度v 5＝__________ m/s ； (2)从t 2到t 5时间内，重力势能增量ΔE p ＝__________ J ，动能减少量ΔE k ＝ __________ J ； (3)在误差允许的范围内，若ΔE p 与ΔE k 近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述计算得ΔE p __________ΔE k (选填“>”、“<”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 解析：(1)t 5时刻小球的速度v 5＝16.14＋18.662×0.05×10－ 2 m/s ＝3.48 m/s ；(2)从t 2到t 5时间内，重力势能 增量ΔE p ＝mgh 25＝0.2×9.8×(23.68＋21.16＋18.66)×10－ 2 J ＝1.24 J ，动能减少量ΔE k ＝12m v 22－12m v 25＝1.28 J ；(3)ΔE p <ΔE k ，造成这种结果的主要原因是存在空气阻力． 答案：(1)3.48 (2)1.24；1.28 (3)<；存在空气阻力 4.如图所示，两个质量各为m 1和m 2的小物块A 和B ，分别系在一条跨过定滑 轮的软绳两端，已知m 1＞m 2.现要利用此装置验证机械能守恒定律．重力势能和机械能守恒定律的典型例题
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第七章 <机械能守恒定律>重难点解析 第七章 课文目录 1.追寻守恒量 2.功 3.功率 4.重力势能 5.探究弹性势能的表达式 6.实验：探究功与速度变化的关系 7.动能和动能定理 8.机械能守恒定律 9.实验：验证机械能守恒定律 10.能量守恒定律与能源
【重点】 1、理解动能、势能的含义。 2、理解功的概念及正负功的意义。 3、理解功率的概念及物理意义；功率的两个计算式； 4、正确计算物体或物体系的重力势能，用重力势能的变化求重力的功。 5、探究弹性势能公式的过程和所用方法。 6、学习探究功与速度变化关系的物理方法，并会利用图象法处理数据。 7、动能定理及其应用。 8、从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件，判断研究对象在所经历的过程中机 械能是否守恒。 9、能量守恒定律的内容，应用能量守恒定律解决问题。
【难点】 1、在动能和势能转化的过程中体会能量守恒。 2、利用功的定义式解决有关问题。 3、理解功率与力、速度的关系，瞬时功率和平均功率的计算。 4、灵活运用动能定理解决实际问题。 5、推导拉伸弹簧时，用微分思想和积分思想求解拉力所做功的表达式。
6、图像法寻求功与速度变化的关系。 7、对动能定理的理解和应用。
8、机械能守恒定律的应用。 9、理解能量守恒定律的确切含义，能量转化的方向性。
一、追寻守恒量 1.重力势能的大小与哪些因素有关？
根据势能的概念可知：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能.故重力势能的 大小与物体的位置的高低有关.物体的位置越高，重力势能越大，位置越低，重力势能越小. 不同的物体，其重力势能的大小还与物体质量（或重力）有关. 2.动能的大小与哪些因素有关？
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