7.8习题课：机械能守恒定律的应用(解析版)

7.8习题课：机械能守恒定律的应用

一夯实基础

1.如图所示，一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点，另一端系一小球.给小球一足够大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动.在此过程中()

A.小球的机械能守恒

B.重力对小球不做功

C.轻绳的张力对小球不做功

D.在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少量

【答案】C

【解析】斜面粗糙，小球受到重力、支持力、摩擦力、轻绳张力的作用，由于除重力做功外，支持力和轻绳张力总是与运动方向垂直，故不做功，摩擦力做负功，机械能减少，A、B错，C对；小球动能的变化量等于合外力对其做的功，即重力与摩擦力做功的代数和，D错.

2.木块静止挂在绳子下端，一子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到一定高度，如图2所示，从子弹开始入射到共同上摆到最大高度的过程中，下面说法正确的是()

A.子弹的机械能守恒

B.木块的机械能守恒

C.子弹和木块的总机械能守恒

D.以上说法都不对

【答案】D

【解析】子弹打入木块的过程中，子弹克服摩擦力做功产生热能，故系统机械能不守恒.

3.如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m 的小球A ，若将小球A 从弹簧原长位置由静止释放，小球A 能够下降的最大高度为h ，若将小球A 换为质量为2m 的小球B ，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球B 下降h 时的速度大小为(重力加速度为g ，不计空气阻力)( )

A.2gh

B.gh

C.

gh

2

D.0 【答案】 B

【解析】 小球A 由静止释放到下降h 的过程中系统机械能守恒，则mgh ＝E p .小球B 由静止释放到下降h 的过程中系统机械能也守恒，则2mgh ＝E p ＋1

2

(2m )v 2，解得v ＝gh ，故B 正确.

4.如图所示的滑轮光滑轻质，阻力不计，M 1＝2 kg ，M 2＝1 kg ，M 1离地高度为H ＝0.5 m ，g ＝10 m/s 2.M 1与M 2从静止开始释放，M 1由静止下落0.3 m 时的速度为( )

A. 2 m/s

B.3 m/s

C.2 m/s

D.1 m/s 【答案】 A

【解析】 对系统运用机械能守恒定律得，(M 1－M 2)gh ＝1

2(M 1＋M 2)v 2，代入数据解得v ＝ 2 m/s ，故A 正

确，B 、C 、D 错误.

5.如图所示，小物体A 和B 通过轻质弹簧和轻绳跨过光滑定滑轮连接，初状态在外力控制下系统保持静止，轻弹簧处于原长，且轻弹簧上端离滑轮足够远，A 离地面足够高，物体A 和B 同时从静止释放，释放后短时间内B 能保持静止，A 下落h 高度时，B 开始沿斜面上滑，则下列说法中正确的是( )

A.B滑动之前，A机械能守恒

B.B滑动之前，A机械能减小

C.B滑动之前，A、B组成的系统机械能守恒

D.B滑动之后，A、B组成的系统机械能守恒

【答案】B

【解析】B滑动之前，A下落时，绳子的拉力对A做负功，A的机械能不守恒，由功能关系知，A的机械能减小，故A错误，B正确；B滑动之前，A的机械能减小，B的机械能不变，则A、B组成的系统机械能减小，故C错误；B滑动之后，A、B及弹簧组成的系统机械能守恒，则A、B组成的系统机械能不守恒，故D错误.

6.竖直放置的轻弹簧下连接一个小球，用手托起小球，使弹簧处于压缩状态，如图6所示.则迅速放手后(不计空气阻力)()

A.放手瞬间小球的加速度等于重力加速度

B.小球、弹簧与地球组成的系统机械能守恒

C.小球的机械能守恒

D.小球向下运动过程中，小球动能与弹簧弹性势能之和不断增大

【答案】BD

【解析】放手瞬间小球的加速度大于重力加速度，A错；整个系统(包括地球)的机械能守恒，B对，C错；向下运动过程中，由于重力势能减小，所以小球的动能与弹簧弹性势能之和增大，D正确.

7.内壁光滑的环形凹槽半径为R ，固定在竖直平面内，一根长度为2R 的轻杆，一端固定有质量为m 的小球甲，另一端固定有质量为2m 的小球乙.现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后( )

A.下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能

B.下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能

C.甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点

D.杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点 【答案】 AD

【解析】 环形凹槽光滑，甲、乙组成的系统在运动过程中只有重力做功，故系统机械能守恒，下滑过程中甲减少的机械能总是等于乙增加的机械能，甲、乙系统减少的重力势能等于系统增加的动能；甲减少的重力势能等于乙增加的势能与甲、乙增加的动能之和；由于乙的质量较大，系统的重心偏向乙一端，由机械能守恒，知甲不可能滑到凹槽的最低点，杆从右向左滑回时乙一定会回到凹槽的最低点.

8.如图所示，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m 的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N 1，在最高点时对轨道的压力大小为N 2。重力加速度大小为g ，则N 1－N 2的值为( )

A ．3mg

B ．4mg

C ．5mg

D ．6mg 【答案】 D

【解析】 设小球在最低点速度为v 1，在最高点速度为v 2，根据牛顿第二定律和牛顿第三定律，在最低点

有N 1－mg ＝m v 21

R ，在最高点有N 2＋mg ＝m v 22R ，从最高点到最低点，根据机械能守恒定律有mg ·2R ＝12mv 21－12

mv 22，联立以上三式可以得到：N 1－N 2＝6mg ，故D 正确。

9.如图所示，半径为R 的光滑半圆弧轨道与高为10R 的光滑斜轨道放在同一竖直平面内，两轨道之间由一条光滑水平轨道CD 相连，水平轨道与斜轨道间有一段圆弧过渡.在水平轨道上，轻质弹簧被a 、b 两小球挤压，处于静止状态.同时释放两个小球，a 球恰好能通过圆弧轨道的最高点A ，b 球恰好能到达斜轨道的最高点B .已知a 球质量为m 1，b 球质量为m 2，重力加速度为g .求：

(1)a 球离开弹簧时的速度大小v a ； (2)b 球离开弹簧时的速度大小v b ； (3)释放小球前弹簧的弹性势能E p .

【答案】 (1)5gR (2)25gR (3)(5

2

m 1＋10m 2)gR

【解析】 (1)由a 球恰好能到达A 点知：m 1g ＝m 1v A

2R

由机械能守恒定律得：12m 1v a 2－12m 1v A 2 ＝m 1g ·2R 解得v a ＝5gR .

(2)对于b 球由机械能守恒定律得：1

2m 2v b 2 ＝m 2g ·10R

解得v b ＝20gR ＝25gR .

(3)由机械能守恒定律得：E p ＝12m 1v a 2＋1

2m 2v b 2

解得E p ＝(5

2

m 1＋10m 2)gR .

10.物块A 的质量为m ＝2 kg ，物块与坡道间的动摩擦因数为μ＝0.6，水平面光滑.坡道顶端距水平面高度为h ＝1 m ，倾角为θ＝37°.物块从坡道进入水平滑道时，在底端O 点处无机械能损失，将轻弹簧的一端固定在水平滑道M 处，另一自由端恰位于坡道的底端O 点，如图11所示.物块A 从坡顶由静止滑下，重力加速度为g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：

(1)物块滑到O 点时的速度大小； (2)弹簧为最大压缩量时的弹性势能； (3)物块A 被弹回到坡道后上升的最大高度. 【答案】 (1)2 m/s (2)4 J (3)1

9

m

【解析】 (1)由动能定理得mgh －μmgh tan θ＝12mv 2

代入数据解得v ＝2 m/s

(2)在水平滑道上，由机械能守恒定律得1

2mv 2＝E p

代入数据得E p ＝4 J

(3)设物块A 能够上升的最大高度为h 1，物块被弹回过程中由动能定理得 0－12mv 2＝－mgh 1－μmgh 1tan θ 代入数据解得h 1＝19

m.

二 提升训练

1.重10 N 的滑块在倾角为30°的光滑斜面上，从a 点由静止下滑，到b 点接触到一个轻弹簧，滑块压缩弹簧到c 点开始弹回，返回b 点离开弹簧，最后又回到a 点，已知ab ＝1 m ，bc ＝0.2 m ，那么在整个过程中，下列选项正确的是( )

A ．滑块动能的最大值是6 J

B ．弹簧弹性势能的最大值是6 J

C ．从c 到b 弹簧的弹力对滑块做的功是6 J

D ．整个过程系统机械能守恒

【答案】BCD

【解析】滑块和弹簧组成的系统，在整个运动过程中，只发生动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统的机械能守恒，D正确；以c点做重力势能零点，a、c点动能为零，整个系统的机械能等于a点的重力势能或c点的弹性势能。滑块从a到c，重力势能减小了mg·ac·sin30°＝6 J，全部转化为弹簧的弹性势能，B正确；从c到b弹簧恢复原长，通过弹簧的弹力对滑块做功，将6 J的弹性势能全部转化为滑块的机械能，C正确；当重力沿斜面的分力等于弹簧弹力时动能最大，此时还有重力势能和弹性势能，总机械能只有6 J，所以动能不能达到6 J，A错误。

2.如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长状态，现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中()

A．圆环的机械能守恒B．弹簧弹性势能变化了3mgL

C．圆环下滑到最大距离时，所受合力为零D．圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变

【答案】B

【解析】圆环在下滑过程中机械能减少，弹簧弹性势能增加，而圆环与弹簧组成的系统机械能守恒，A、D错误；圆环下滑到最低点时速度为零，但是加速度不为零，即合力不为零，C错误；圆环下降高度h＝(2L)2－L2＝3L，所以圆环重力势能减少了3mgL，由机械能守恒定律可知，弹簧的弹性势能增加了3mgL，B正确。

3．(多物体机械能守恒)(多选)如图所示，在两个质量分别为m和2m的小球a和b之间，用一根长为L的轻杆连接，两小球可绕穿过杆中心O的水平轴无摩擦地转动。现让轻杆处于水平位置，然后无初速度释放，重球b下落，轻球a上升，产生转动，在杆转至竖直的过程中()

A ．b 球的重力势能减少，动能增加

B ．a 球的重力势能增加，动能增加

C ．a 球和b 球的总机械能守恒

D ．a 球和b 球的总机械能不守恒 【答案】 ABC

【解析】 a 、b 两球组成的系统中，只存在动能和重力势能的相互转化，系统的机械能守恒，C 正确、D 错误；其中a 球的动能和重力势能均增加，机械能增加，轻杆对a 球做正功；b 球的重力势能减少，动能增加，机械能减少，轻杆对b 球做负功，A 、B 正确。

4.(多选)如图所示，a 、b 两物块质量分别为m 、3m ，用不计质量的细绳相连接，悬挂在定滑轮的两侧。开始时，a 、b 两物块距离地面高度相同，用手托住物块b ，然后由静止释放，直至a 、b 物块间高度差为h ，不计滑轮质量和一切摩擦，重力加速度为g 。在此过程中，下列说法正确的是( )

A ．物块a 的机械能守恒

B ．物块b 的机械能减少了2

3

mgh

C ．物块b 机械能的减少量等于物块a 机械能的增加量

D ．物块a 、b 与地球组成的系统机械能守恒 【答案】 CD

【解析】 释放b 后物块a 加速上升，动能和重力势能均增加，故机械能增加，A 错误。对物块a 、b 与地球组成的系统，只有重力和绳拉力做功，由于绳的拉力对a 做的功与b 克服绳的拉力做的功相等，故系统机械能守恒，D 正确。物块a 、b 构成的系统机械能守恒，有3mg ·h 2－mg ·h 2＝12mv 2＋1

2

·3mv 2，解得v ＝

gh

2

；物块b 动能增加量为12(3m )v 2＝34mgh ，重力势能减少32mgh ，故机械能减少32mgh －34mgh ＝3

4mgh ，B 错误。a 、

b 组成的系统机械能守恒，故物块b 机械能的减少量等于物块a 机械能的增加量，C 正确。

5.(多选)如图所示，A 、B 、C 、D 四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度h 处由静止释放小球，使之进入右侧不同的轨道：除去底部一小圆弧，A 图中的轨道是一段斜面，高度大于h ；B 图中的轨道与A 图中轨道相比只是短了一些，且斜面高度小于h ；C 图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道，其上部为直管，下部为圆弧形且与斜面相连，管的高度大于h ；D 图中的轨道是个半圆形轨道，其直径等于h 。如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道后能到达h 高度的是( )

【答案】 AC

【解析】 小球在运动过程中机械能守恒，A 、C 图中小球不能脱离轨道，在最高点速度为零，因而可以达到h 高度。但B 、D 图中小球都会脱离轨道而做斜抛运动，在最高点具有水平速度，所以在最高点的重力势能要小于mgh (以最低点为零势能点)，即最高点的高度要小于h 。故A 、C 正确。

6．如图所示，从光滑的1

4圆弧槽的最高点由静止滑下的小物块，滑出槽口时速度沿水平方向，槽口与一个

半球顶点相切，半球底面在水平面内，若要使小物块滑出槽口后不沿半球面下滑，已知圆弧轨道的半径为R 1，半球的半径为R 2，则R 1与R 2的关系为( )

A ．R 1≤R 2

B ．R 1≥R 2

C ．R 1≤R 2

2

D ．R 1≥R 2

2

【答案】 D

【解析】 小物块沿光滑的14圆弧槽下滑的过程，只有重力做功，机械能守恒，故有mgR 1＝1

2mv 2，要使小物

块滑出槽口后不沿半球面下滑，即做平抛运动，则mg ≤m v 2R 2，联立解得R 1≥R 2

2

，故D 正确。

7.如图所示，一根很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a 和b 。a 球质量为m ，静置于地面；b 球质量为3m ，用手托住，高度为h ，此时轻绳刚好拉紧。不计空气阻力，从静止开始释放b 后，a 可能到达的最大高度为( )

A ．h

B ．1.5h

C ．2h

D ．2.5h 【答案】 B

【解析】在b 球落地前，a 、b 球组成的系统机械能守恒，且a 、b 两球速度大小相等，根据机械能守恒定律可知ΔE k ＝－ΔE p ，即1

2(m ＋3m )v 2＝3mgh －mgh ，解得v ＝gh ，b 球落地时，a 球高度为h ，之后a 球以v

为初速度做竖直上抛运动，在这个过程中机械能守恒，12mv 2＝mg Δh ，Δh ＝v 22g ＝h

2，所以a 球可能到达的最

大高度为1.5h ，B 正确。

8.(多选)如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有两个质量分别为1 kg 和2 kg 的可视为质点的小球A 和B ，两球之间用一根长L ＝0.2 m 的轻杆相连，小球B 距水平地面的高度h ＝0.1 m 。两球从静止开始下滑到光滑地面上，不计球与地面碰撞时的机械能损失，g 取10 m/s 2。则下列说法中正确的是( )

A ．下滑的整个过程中A 球机械能守恒

B ．下滑的整个过程中两球组成的系统机械能守恒

C ．两球在光滑水平面上运动时的速度大小为2 m/s

D ．下滑的整个过程中B 球机械能的增加量为2

3 J

【答案】 BD

【解析】当B 球到达水平地面上时，杆对A 球做负功，A 球机械能不守恒，A 错误；下滑的整个过程中，对A 、B 组成的系统只有重力做功(杆的弹力对A 、B 做功的代数和为0)，系统机械能守恒，B 正确；由机械能守恒定律知，m B gh ＋m A g (L sin30°＋h )＝12(m A ＋m B )v 2，解得v ＝23 6 m/s ，C 错误；ΔE B ＝12m B v 2－m B gh ＝2

3 J ，

D 正确。

9.为了研究过山车的原理，某兴趣小组提出了下列设想：取一个与水平方向夹角为37°、长为L ＝2.0 m 的粗糙倾斜轨道AB ，通过水平轨道BC 与半径为R ＝0.2 m 的竖直圆轨道相连，出口为水平轨道DE ，整个轨道除AB 段以外都是光滑的。其中AB 与BC 轨道以微小圆弧相接，如图所示。一个质量m ＝1 kg 的小物块以初速度v 0＝5.0 m/s 从A 点沿倾斜轨道滑下，小物块到达C 点时速度v C ＝4.0 m/s 。取g ＝10 m/s 2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。

(1)求小物块到达C 点时对圆轨道压力的大小； (2)求小物块从A 到B 运动过程中摩擦力所做的功；

(3)为了使小物块不离开轨道，并从轨道DE 滑出，求竖直圆轨道的半径应满足什么条件？ 【答案】 (1)90 N (2)－16.5 J (3)R ≤0.32 m

【解析】(1)设小物块到达C 点时受到圆轨道的支持力大小为F N ，根据牛顿第二定律有，F N －mg ＝m v 2C

R ，解

得F N ＝90 N 。根据牛顿第三定律，小物块对圆轨道压力的大小为90 N 。

(2)由于水平轨道BC 光滑，无摩擦力做功，所以可将研究小物块从A 到B 的运动过程转化为研究从A 到C 的过程。物块从A 到C 的过程中，根据动能定理有： mgL sin37°＋W f ＝12mv 2C －12mv 2

0 解得W f ＝－16.5 J 。

(3)设小物块进入圆轨道到达最高点时速度大小为v ，根据牛顿第二定律有：F N ＋mg ＝m v 2

R ，且F N ≥0

以C 点所在水平面为零势能面，小物块从圆轨道最低点到最高点的过程中，根据机械能守恒定律有： 12mv 2C ＝12mv 2＋mg ·2R ，联立得R ≤v 2C 5g ， 解得R ≤0.32 m 。

10.某游乐场过山车简化为如图所示模型，光滑的过山车轨道位于竖直平面内，该轨道由一段斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R ，可视为质点的过山车从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动。

(1)若要求过山车能通过圆形轨道最高点，则过山车初始位置相对于圆形轨道底部的高度至少要多少？ (2)考虑到游客的安全，要求全过程游客受到的支持力不超过自身重力的7倍，过山车初始位置相对于圆形轨道底部的高度不得超过多少？ 【答案】 (1)2.5R (2)3R

【解析】 (1)设过山车总质量为M ，从高度h 1处开始下滑，恰能以速度v 1通过圆形轨道最高点。 在圆形轨道最高点有：Mg ＝M v 21

R

①

运动过程机械能守恒：Mgh 1＝2MgR ＋1

2Mv 21②

由①②式得：h 1＝2.5R ，即高度至少为2.5R 。

(2)设从高度h 2处开始下滑，游客质量为m ，过圆周最低点时速度为v 2，游客受到的支持力是N ＝7mg 。 最低点：N －mg ＝m v 22

R

③

运动过程机械能守恒：mgh 2＝1

2mv 22

④

由③④式得：h 2＝3R ，即高度不得超过3R 。

11.(2019·河北省唐山市高一下学期三校联考)山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤，其示意图如下，图中A 、B 、C 、D 均为石头的边缘点，O 为青藤的固定点，h 1＝1.8 m ，h 2＝4.0 m ，x 1＝4.8 m ，x 2＝8.0 m 。开始时，质量分别为M ＝10kg 和m ＝2 kg 的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上，当大猴发现小猴将受到伤害时，迅速从左边石头的A 点水平跳至中间石头。大猴抱起小猴跑到C 点，抓住青藤下端，荡到右边石头上的D 点，此时速度恰好为零。运动过程中猴子均可看成质点，空气阻力不计，重力加速度g ＝10 m/s 2。求：

(1)大猴从A 点水平跳离时速度的最小值； (2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小；

(3)猴子荡起时，青藤对猴子的拉力大小。 【答案】：(1)8 m/s (2)9 m/s (3)216 N

【解析】：猴子先做平抛运动，后做圆周运动，两运动过程机械能均守恒。寻求力的关系时要考虑牛顿第二定律。

(1)设猴子从A 点水平跳离时速度最小值为v min ，根据平抛运动规律，有：h 1＝1

2gt 2①

x 1＝v min t

② 由①②式，得v min ＝8 m/s

③

(2)猴子抓住青藤后的运动过程中机械能守恒，设荡起时速度为v C ，有： (M ＋m )gh 2＝12(M ＋m )v 2

C

④ v C ＝2gh 2＝80m/s≈9 m/s

⑤

(3)设拉力为F T ，青藤长度为L ，在最低点，由牛顿第二定律得：

F T －(M ＋m )g ＝(M ＋m )v 2C

L

⑥ 由几何关系(L －h 2)2＋x 22

＝L 2

⑦ 故L ＝10 m

⑧

综合⑤⑥⑧式并代入数据得F ＝216 N

12.如图所示，“蜗牛”状轨道OAB 竖直固定在水平地面上，与地面在B 处平滑连接。其中“蜗牛”状轨道由内壁光滑的半圆轨道OA 和AB 平滑连接而成，半圆轨道OA 的半径R 1＝0.6 m ，半圆轨道AB 的半径 R 2＝1.2 m ，水平地面BC 长为x BC ＝11 m ，C 处是一个开口较大的深坑，一质量m ＝0.1 kg 的小球从O 点沿切线方向以某一初速度进入轨道OA 后，沿OAB 轨道运动至水平地面，已知小球与水平地面间的动摩擦因数μ＝0.4，g 取10 m/s 2。

(1)为使小球不脱离OAB 轨道，小球在O 点的初速度至少为多大？

(2)若小球在O 点的初速度v ＝6 m/s ，求小球在B 点对半圆轨道的压力大小； (3)若使小球能落入深坑C ，则小球在O 点的初速度至少为多大？ 【答案】 (1)6 m/s (2)6 N (3)8 m/s 【解析】(1)小球通过最高点A 的临界条件是

mg ＝m v 2A

R 2

解得小球过A 点的最小速度v A ＝2 3 m/s

设O 点为零势能点，小球由O 到A 过程由机械能守恒定律得mg ·2R 1＋12mv 2A ＝12mv 2

0 解得v 0＝6 m/s 。

(2)设B 点为零势能点，小球由O 到B 过程机械能守恒，则mgR 2＋12mv 2＝12mv 2B

解得v B ＝215 m/s

在B 点由牛顿第二定律得F N －mg ＝m v 2B

R 2

解得F N ＝6 N

由牛顿第三定律得轨道受到的压力F N ′＝F N ＝6 N 。

(3)设小球恰能落入深坑C ，即v C ＝0时初速度最小，小球由O 到C 过程由动能定理得 mgR 2－μmgx BC ＝0－1

2

mv ′2

解得v ′＝8 m/s>v 0＝6 m/s ，则假设成立，小球在O 点的速度至少为8 m/s 。

重力势能和机械能守恒定律的典型例题

“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：

人教版高一物理必修2第七章机械能守恒定律：7.10 能量守恒定律和能源 教案设计

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

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

从不同角度理解机械能守恒定律解析

从不同角度理解机械能守恒定律 何卫国 前言：在只有重力或弹力做功的情形下，物体的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，但机械能的总量保持不变，这个结论叫做机械能守恒定律。它是力学中的一条重要定律，是更普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。解决某些力学问题时，从能量的观点来分析，应用机械能守恒定律求解，往往比较简便，应用机械能守恒定律解题，首先要对它的本质有深入、全面的理解，下面将从三个不同的角度理解机械能守恒定律。 一、从守恒的角度理解 在所研究的过程中，任选两个不同的状态，研究对象的机械能必定相等，即E E 21=。通常我们关心的是一个过程的首、末两状态，此式也可理解成首、末两状态机械能相等，但应注意的是，首、末两状态机械能相等，不能保证研究对象在所研究过程中机械能一定守恒，只有在过程中任选一个状态，其机械能都保持恒定值时，研究对象的机械能才是守恒的。 例1. 质量为m 的物体沿光滑的轨道滑下，轨道的形状如图1所示，与斜轨道相接的半圆轨道半径为R ，要使物体沿半圆光滑轨道恰能通过最高点，物体应从离轨道最低处多高的地方由静止开始滑下？ 图1 解析：物体在沿光滑的轨道滑动的整个过程中，只有重力做功，故物体机械能守恒，设物体应从离轨道最低点h 高的地方开始由静止滑下，取轨道的最低点处水平面为零势能面，物体在运动到半圆形轨道的最高点时速度为v ，根据机械能守恒定律得 mgh mv mgR = +1 2 22 要使物体恰好能通过半圆轨道的最高点，条件是 mg m v R =2 由以上两式得h R v g R =+=225 2 2 二、从转化的角度理解 在所研究的过程中，研究对象（或系统）动能的增加量等于势能（包括重力势能和弹性势能）的减少量；反之，研究对象（或系统）动能的减少量等于势能的增加量，即??E E k p =-。 例2. 如图2所示，跨过定滑轮的轻绳两端各系一个物体，B 物体的质量是A 物体质量的一半，在不计摩擦阻力的情况下，A 物体自H 高度处由静止开始下落，且B 物体始终在

高一物理机械能守恒定律练习试题及答案解析

机械能守恒定律计算题（基础练习） 班别：姓名： 1．如图5-1-8所示，滑轮和绳的质量及摩擦不计，用力F开始提升原来静止的质量为m＝10kg的物体，以大小为a＝2m／s2的加速度匀加速上升，求头3s内力F做的功.(取g＝10m／s2) 图5-1-8 2.汽车质量5t，额定功率为60kW，当汽车在水平路面上行驶时，受到的阻力是车重的0.1倍，： 求：（1）汽车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少？（2）若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？

图5-3-1 3.质量是2kg 的物体，受到24N 竖直向上的拉力，由静止开始运动，经过5s ；求： ①5s 内拉力的平均功率 ②5s 末拉力的瞬时功率（g 取10m/s 2） 4.一个物体从斜面上高h 处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止，测得停止处对开始运动处的水平距离为S ，如图5-3-1，不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用，并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同．求动摩擦因数μ． 图5-2-5

图5-4-4 5.如图5-3-2所示，AB 为1/4圆弧轨道，半径为R =0.8m ，BC 是水平轨道，长S =3m ，BC 处的摩擦系数为μ=1/15，今有质量m =1kg 的物体，自A 点从静止起下滑到C 点刚好停止.求物体在轨道AB 段所受的阻力对物体做的功. 6. 如图5-4-4所示，两个底面积都是S 的圆桶， 用一根带阀门的很细的管子相连接，放在水平 地面上，两桶内装有密度为ρ的同种液体， 阀门关闭时两桶液面的高度分别为h 1和h 2，现将连接两桶的阀门打开，在两桶液面变为相同高度的过程中重力做了多少功？ 图5-3-2

高中物理必修二第七章-机械能守恒定律知识点总结

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

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）：

高一物理下册 机械能守恒定律(篇)(Word版 含解析)

一、第八章 机械能守恒定律易错题培优（难） 1．如图所示，质量为1kg 的物块（可视为质点），由A 点以6m/s 的速度滑上正沿逆时针 转动的水平传送带（不计两转轮半径的大小），传送带上A 、B 两点间的距离为8m ，已知传送带的速度大小为3m/s ，物块与传送带间的动摩擦因数为0.2，重力加速度为 210m/s 。下列说法正确的是（ ） A ．物块在传送带上运动的时间为2s B ．物块在传送带上运动的时间为4s C ．整个运动过程中由于摩擦产生的热量为16J D ．整个运动过程中由于摩擦产生的热量为28J 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．滑块先向右匀减速，根据牛顿第二定律有 mg ma μ= 解得 22m/s a g μ== 根据运动学公式有 010v at =- 解得 13s t = 匀减速运动的位移 0106 3m 9m 8m 22 v x t L += =?==> 物体向左匀加速过程，加速度大小仍为22m/s a =，根据运动学公式得物体速度增大至2m/s v =时通过的位移 2212m 1m 222 v x a ===? 用时 22 s 1s 2 v t a = == 向左运动时最后3m 做匀速直线运动，有

233 = s 1s 3 x t v == 即滑块在传送带上运动的总时间为 1234s t t t t =++= 物块滑离传送带时的速率为2m/s 。 选项A 错误，B 正确； C ．向右减速过程和向左加速过程中，摩擦力为恒力，故摩擦力做功为 110.211041J 6J f W f x x mg x x μ=--=--=-???-=-（）()() 选项C 错误； D ．整个运动过程中由于摩擦产生的热量等于滑块与传送带之间的一对摩擦力做功的代数和，等于摩擦力与相对路程的乘积；物体向右减速过程，传送带向左移动的距离为 114m l vt == 物体向左加速过程，传送带运动距离为 222m l vt == 即 121[]Q fS mg l x l x μ==++-（）（） 代入数据解得 28J Q = 选项D 正确。 故选BD 。 2．如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆L 1、L 2，两杆分离不接触，且两杆间的距离忽略不计．两个小球a 、b （视为质点）质量均为m ，a 球套在竖直杆L 1上，b 杆套在水平杆L 2上，a 、b 通过铰链用长度为L 的刚性轻杆连接，将a 球从图示位置由静止释放(轻杆与L 2杆夹角为45°)，不计一切摩擦，已知重力加速度为g ．在此后的运动过程中，下列说法中正确的是 A ．a 球和b 球所组成的系统机械能守恒 B ．b 球的速度为零时，a 球的加速度大小一定等于g C ．b 22gL +（） D ．a 2gL

高中物理必修二第七章-机械能守恒定律知识点总结

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 =

省优质课机械能守恒定律教案

机械能守恒定律 一、教学目标 1、知识与技能 (1) 知道什么是机械能，理解物体的动能和势能可以相互转化。 (2) 理解机械能守恒定律的容和适用条件。 (3) 会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律分析实际问题。 2、过程与方法 (1) 学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法。 (2) 初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。 3、情感、态度与价值观 体会科学探究中的守恒思想，养成探究自然规律的科学态度，领悟机械能守恒规律解决问题的优点，形成科学价值观。 二、教学重点和难点 1、教学重点 (1) 机械能守恒定律的探究、推导与建立，以及机械能守恒定律含义的理解。

(2) 机械能守恒定律的条件和机械能守恒定律的实际应用。 2、教学难点 (1) 机械能守恒的条件及对机械能守恒定律的理解。 (2) 能正确分析物体系统所具有的机械能，判断研 究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。 三、教学方法和教具 1、教学方法： 实验探究、启发诱导、归纳总结、应用拓展、多媒体辅助教学 2、教具： 铁架台、铁夹、玻璃棒、细线、小钢球、摩擦计、弹簧振子 四、教学过程 （引入新课） 碰鼻实验：如图所示，把悬挂重球拉至 鼻尖由静止释放，实验者立于原位不动， 小球来回摆动，学生观察者怕重球碰坏了鼻子，可事实重球碰不到鼻尖。提出疑问，引入新课。 (新课讲授) 引导学生回忆本章学习过哪些形式的能量，重力势

能、弹性势能、动能。 一、机械能 1、机械能：动能和势能（重力势能和弹性势能）统 称为机械能。 2、表达式：E=E K+E P 3、机械能是标量，具有相对性。 先选取参考平面才能确定机械能（一般选地面）。 4、动能与势能的相互转化 例子：多媒体播放图片 ①自由落体运动,平抛运动、小球在光滑斜面向下运动、瀑布、高山滑雪 --------重力势能向动能转化 ②竖直上抛运动的上升过程 小球沿光滑斜面向上运动、背越式跳高 ---------动能向重力势能转化 ③明投出的篮球、掷出的铅球、单摆、过山车： ---------重力势能和动能互相转化 思考：上述例子发生的都是动能和重力势能的相互转化 为什么会发生这样的转化？----答：受重力 在光滑水平面上匀速直线是否受重力？ 看来动能和重力势能相互转化的原因，不是受重力，而是得有重力做功。

实验：验证机械能守恒定律的例题解析

1．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是( ) A ．重物质量的称量不准会造成较大误差 B ．重物质量选用得大些，有利于减小误差 C ．重物质量选用得较小些，有利于减小误差 D ．纸带下落和打点不同步不会影响实验 解析：验证机械能守恒，即验证减少的重力势能是否等于增加的动能即mgh ＝12 m v 2，其中质量可以约去，没必要测量重物质量，A 不正确。当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，B 正确，C 错误。纸带先下落而后打点，此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D 错误。 答案：B 2．有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A 、B 、C 、D ，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s 1、s 2、s 3。请你根据下列s 1、s 2、s 3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791 m/s 2)( ) A ．61.0 mm 65.8 mm 70.7 mm B ．41.2 mm 45.1 mm 53. 0mm C ．49.6 mm 53.5 mm 57.3 mm D ．60.5 mm 61.0 mm 60.6 mm 解析：验证机械能守恒定律采用重锤的自由落体运动实现，所以相邻的0.02 s 内的位移增加量为Δs ＝gT 2＝9.791×0.022 mm ≈3.9 mm ，只有C 符合要求。故选C 。 答案：C 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，图实－7－11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10 m/s 2，小球质量m ＝0.2 kg ，结果 保留三位有效数字)： (1)55。 (2)从t 2到t 5时间内，重力势能增加量ΔE p ＝________J ，动能减小量ΔE k ＝________J 。 图实－7－11 (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

第七章-机械能守恒定律重难点解析

人教版物理必修二
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？
精选文档

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

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 _________，

机械能守恒定律一

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（）

人教版高一下册物理 机械能守恒定律(篇)(Word版 含解析)

一、第八章机械能守恒定律易错题培优（难） 1．一足够长的水平传送带上放置质量为m=2kg小物块（物块与传送带之间动摩擦因数为 0.2 μ=），现让传送带从静止开始以恒定的加速度a=4m/s2开始运动，当其速度达到 v=12m/s后，立即以相同大小的加速度做匀减速运动，经过一段时间后，传送带和小物块均静止不动。下列说法正确的是（） A．小物块0 到4s内做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动直至静止 B．小物块0到3s内做匀加速直线运动，之后做匀减速直线运动直至静止 C．物块在传送带上留下划痕长度为12m D．整个过程中小物块和传送带间因摩擦产生的热量为80J 【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】 物块和传送带的运动过程如图所示。 AB.由于物块的加速度 a1=μg=2m/s2 小于传送带的加速度a2=4 m/s2，所以前面阶段两者相对滑动，时间1 2 v t a ==3s，此时物块的速度v1=6 m/s，传送带的速度v2=12 m/s 物块的位移 x1= 1 2 a1t12=9m 传送带的位移 x2= 1 2 a2t12=18m 两者相对位移为 121 x x x ?=-=9m 此后传送带减速，但物块仍加速，B错误； 当物块与传送带共速时，由匀变速直线运动规律得 12- a2t2=6+ a1t2

解得t 2=1s 因此物块匀加速所用的时间为 t 1+ t 2=4s 两者相对位移为2x ?= 3m ，所以A 正确。 C ．物块开始减速的速度为 v 3=6+ a 1t 2=8 m/s 物块减速至静止所用时间为 3 31 v t a = =4s 传送带减速至静止所用时间为 3 42 v t a = =2s 该过程物块的位移为 x 3= 1 2 a 1t 32=16m 传送带的位移为 x 2= 1 2 a 2t 42=8m 两者相对位移为 3x ?=8m 回滑不会增加划痕长度，所以划痕长为 12x x x ?=?+?=9m+3m=12m C 正确； D ．全程相对路程为 L =123x x x ?+?+?=9m+3m+8m=20m Q =μmgL =80J D 正确； 故选ACD 。 2．如图所示，ABC 为一弹性轻绳，一端固定于A 点，一端连接质量为m 的小球，小球穿在竖直的杆上。轻杆OB 一端固定在墙上，一端为定滑轮。若绳自然长度等于AB ，初始时ABC 在一条水平线上，小球从C 点由静止释放滑到E 点时速度恰好为零。已知C 、E 两点间距离为h ，D 为CE 的中点，小球在C 点时弹性绳的拉力为 2 mg ，小球与杆之间的动摩擦因数为0.5，弹性绳始终处在弹性限度内。下列说法正确的是（ ）

《机械能守恒定律》优质课教学设计

课堂教学设计表 课程名称物理设计者单位（学校）授课班级 章节名称七.8机械能守恒定律学时 1 学习目标知识与技能： 1.知道什么是机械能，知道系统动能和势能可以相互转化。 2.理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件。 3.在具体问题中，判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。 过程与方法： 1.通过科学探究机械能的过程，对物理现象（动能和势能的转化）的分析提出 假设，再进行理论推导的物理研究方法。 2.经历归纳概括“机械能守恒条件”的过程，体会归纳的思想方法。 情感态度价值观： 1.通过有趣的演示实验，激发学生的学习热情，体会科学的魅力。 2.通过机械能守恒定律，感悟自然界的守恒思想，体会自然的对称美、自然美。 学生特征学生已经学习 1、重力势能、弹性势能、动能的概念； 2、动能定理，重力、弹力的功能关系； 3、有能量守恒的前概念。 学生面临困难 1、对“功是能量转化的量度”理解不深； 2、机械能守恒原因的深层理解。 学习目标描述知识点 编号 学习 目标 具体描述语句 7.8-1 7.8-2 7.8-3 7.8-4 知识和能力 过程和方法 情感态度和 价值观 1、知道机械能包括重力势能、弹性势能和动能,把握课文内容。 2、知道系统的动能和势能可以相互转化。 3、理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件。 4、会判定机械能守恒，并会准确的列出方程。 1、会根据物理实验现象进行猜想，首先得出猜想结论。 2、会通过理论推导验证猜想。 3、体会物理学家发现规律的思维过程。 1、通过有趣的演示实验，激发学生的学习热情，体会科学的魅力。 2、通过机械能守恒定律，感悟自然界的守恒思想，体会自然的对 称美、自然美。

第4章功和能机械能守恒定律习题说课材料

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

(完整word版)机械能守恒定律题型总结,推荐文档

机械能守恒定律 一．知识聚焦 1．定义：物体由于做机械运动而具有的能叫机械能，用符号E 表示，它是动能和势能(包括重力势能和弹性势能)的统称． 2．表达式：E ＝Ek ＋Ep.机械能是标量，没有方向，只有大小，可有正负(因势能可有正负)． 3．机械能具有相对性：因为势能具有相对性(需确定零势能参考平面)，同时，与动能相关的速度也具有相对性(应该相对于同一惯性参考系，一般是地面)，所以机械能也具有相对性．只有在确定的参考系和零势能参考平面的情况下，机械能才有确定的物理意义 二．经典例题 例1 下列物体中，机械能守恒的是( ) A ．做平抛运动的物体 B ．被匀速吊起的集装箱 C ．光滑曲面上自由运动的物体 D ．物体以45 g 的加速度竖直向上做匀减速运动 解析 物体做平抛运动或沿光滑曲面自由运动时，不受摩擦力，在曲面上弹力不做功，只有重力做功，机械能守恒， 所以A 、C 项正确；匀速吊起的集装箱，绳的拉力对它做功，不满足机械能守恒的条件，机械能不守恒；物体以45 g 的加速度向上做匀减速运动时，由牛顿第二定律F －mg ＝m(－45g)，有F ＝15mg ，则物体受到竖直向上的大小为15 mg 的外力作用，该力对物体做了正功，机械能不守恒． 答案 AC 例2 如图所示，在水平台面上的A 点，一个质量为m 的物体以初速度v 0被抛出，不计空气阻力，求它到达B 点时速度的大小． 解析 物体抛出后的运动过程中只受重力作用，机械能守恒，若选地面为参考面，则 mgH ＋12mv 20＝mg(H －h)＋12mv 2B 解得v B ＝v 20＋2gh 若选桌面为参考面，则 12mv 20＝－mgh ＋12 mv 2B 解得它到达B 点时速度的大小为 v B ＝v 20＋2gh 答案 v 20＋2gh 例3 如图所示，斜面的倾角θ＝30°，另一边与地面垂直，高为H ，斜面顶点上有一定滑轮，物块A 和B 的质量 分别为m 1和m 2，通过轻而柔软的细绳连结并跨过定滑轮．开始时两物块都位于与地面垂直距离为12 H 的位置上，释放两物块后，A 沿斜面无摩擦地上滑，B 沿斜面的竖直边下落．若物块A 恰好能达到斜面的顶点，试求m 1和m 2的比值．滑轮的质量、半径和摩擦均可忽略不计． 解析 设B 刚下落到地面时速度为v ，由系统机械能守恒得 m 2g H 2－m 1g H 2sin 30°＝12 (m 1＋m 2)v 2① A 物体以v 上滑到顶点过程中机械能守恒 12m 1v 2＝m 1g H 2 sin 30°② 由①②得m 1m 2 ＝1∶2

高一物理必修二第七章--机械能守恒定律及答案

第七章 机械能守恒定律 一、选择题 1 ．质量为m 的小物块在倾角为 α的斜面上处于静止状态，如图所示。若斜面体和小物块一起以速度v 沿水平方向向右做匀速直线运动，通过一段位移x 。斜面体对物块的摩擦力和支持力的做功情况是( ) A ．摩擦力做正功，支持力做正功 B ．摩擦力做正功，支持力做负功 C ．摩擦力做负功，支持力做正功 D ．摩擦力做负功，支持力做负功 2．在粗糙水平面上运动着的物体，从A 点开始在大小不变的水平拉力F 作用下做直线运动到B 点，物体经过A 、B 点时的速度大小相等。则在此过程中( ) （ A ．拉力的方向一定始终与滑动摩擦力方向相反 B ．物体的运动一定不是匀速直线运动 C ．拉力与滑动摩擦力做的总功一定为零 D ．拉力与滑动摩擦力的合力一定始终为零 3．材料相同的A 、B 两块滑块质量m A ＞m B ，在同一个粗糙的水平面上以相同的初速度运动， 则它们的滑行距离x A 和x B 的关系为( ) A ．x A ＞x B B ．x A = x B C ．x A ＜x B D ．无法确定 4．某人在高h 处抛出一个质量为m 的物体，不计空气阻力，物体落地时速度为v ，该人对物体所做的功为( ) A ．mgh B ．22v m C ．mgh +22 v m D ．2 2 v m －mgh 《 5．如图所示的四个选项中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A 、B 、C 中的斜面是光滑的， 图D 中的斜面是粗糙的，图A 、B 中的F 为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A 、B 、D 中 的木块向下运动，图C 中的木块向上运动，在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是 A B C D 6．在下面列举的各个实例中，哪些情况机械能是守恒的( ) A ．汽车在水平面上匀速运动 B ．抛出的手榴弹或标枪在空中的运动(不计空气阻力) C ．拉着物体沿光滑斜面匀速上升 D ．如图所示，在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来 。 7．沿倾角不同、动摩擦因数 相同的斜面向上拉同一物体，若上升的高度相同，则( ) A ．沿各斜面克服重力做的功相同 B ．沿倾角小的斜面克服摩擦做的功大些 C ．沿倾角大的斜面拉力做的功小些 D ．条件不足，拉力做的功无法比较 8．重物m 系在上端固定的轻弹簧下端，用手托起重物，使弹簧处于竖直方向，弹簧的长度等于原长时，突然松手，重物下落的过程中，对于重物、弹簧和地球组成的系统来说，下列说法正确的是( ) A ．重物的动能最大时，重力势能和弹性势能的总和最小 B ．重物的重力势能最小时，动能最大 C ．弹簧的弹性势能最大时，重物的动能最小 D ．重物的重力势能最小时，弹簧的弹性势能最大 9．一个物体由静止开始，从A 点出发分别经三个不同的光滑斜面下滑到同一水平面上的C 1、C 2、C 3 处，如图所示，下面说法中那些是正确的( ) \ A ．在 C 1、C 2、C 3 处的动能相等 v v