湖南省隆回县万和实验学校高中物理 7.8 机械能守恒定律复习导学案 新人教版必修2.doc

湖南省隆回县万和实验学校高中物理 7.8 机械能守恒定律复习导学案 新人教版必修2要点归纳一、功与功率1功：功是能量转化的量度， 力做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式。（1）功的公式：（是力和位移的夹角），即功等于力的大小、位移的大小及力和位移的夹角的余弦这三者的乘积。热量与功均是标量，国际单位均是j。（2）力做功的因素：力和物体在力的方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素。力做功既可以说成是作用在物体上的力和物体在力的方向上位移的乘积，也可以说成是物体的位移与物体在位移方向上力的乘积。（3）功的正负：根据可以推出：当0 90 时，力做正功，为动力功；当90 180 时，力做负功，为阻力功；当 90时，力不做功。（4）求总功的两种基本法：其一是先求合力再求功；其二是先求各力的功再求各力功的代数和。2功率：功跟完成这些功所用的时间的比值叫做功率，表示做功的快慢。（1）平均功率与瞬时功率公式分别为：和，式中是f与v之间的夹角。功率是标量，国际单位为w。（2）额定功率与实际功率：额定功率是动力机械长时间正常工作时输出的最大功率。机械在额定功率下工作，f与v是互相制约的；实际功率是动力机械实际工作时输出的功率，实际功率应小于或等于额定功率，发动机功率不能长时间大于额定功率工作。实际功率p实=fv，式中力f和速度v都是同一时刻的瞬时值。二、机械能1. 动能：物体由于运动而具有的能，其表达式为。2重力势能：物体由于被举高而具有的势能，其表达式为ep，其中是物体相对于参考平面的高度。重力势能是标量，但有正负之分，正值表明物体处在参考平面上方，负值表明物体处在参考平面下方。3弹性势能：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，而具有的势能。弹簧弹性势能的表达式为：，其中k为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量。三、能量观点1动能定理（1）内容：合力所做的功等于物体动能的变化。（2）公式表述：2机械能守恒定律（1）内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。（2）公式表述：或写成ek2+ep2= ek1+ep1 （3）变式表述：物体系内动能的增加（减小）等于势能的减小（增加）；物体系内某些物体机械能的增加等于另一些物体机械能的减小。3能量守恒定律（1）内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变。（2）变式表述：物体系统内，某些形式能的增加等于另一些形式能的减小；物体系统内，某些物体的能量的增加等于另一些物体的能量的减小。学法指导一、用能量观点解题的一般思路利用能量观点解决问题，只需考虑运动的初、末状态，不必考虑两个状态间过程的细节，且不受运动形式的制约。1利用动能定理解题（1）确定研究对象及运动过程。（2）在全过程中对研究对象进行受力分析。（3）写出研究过程中合力做的功，或分别写出各个力做的功（注意功的正负）再代数和。如果研究过程中物体受力情况有变化，就要分别写出各力在各个阶段做的功再代数和。（4）确定初、末状态并写出初、末状态的动能。（5）利用动能定理列方程求解。2利用机械能守恒定律解题（1）选取研究对象：物体系。（2）根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒。（3）恰当选取参考平面，确定研究对象在过程的初、末状态时的机械能。利用机械能守恒定律的变式表述分析问题时无须确定参考平面。（4）根据机械能守恒定律列方程，进行求解。3利用能量守恒定律解题（1）选取研究对象：物体系。（2）分析研究对象所经历的物理过程，判断有哪些形式的能参与了相互转化或转移。o（3）分析有哪些形式能增加了，哪些形式能减小了；或分析哪些物体的能量增加了，哪些物体的能量减小了。（4）根据能量守恒定律的变式表述列方程，进行求解。二、机车启动问题的分析o1恒定功率启动：设机车运动时受恒定的阻力，在恒功率起动过程中，当机车的速度逐渐增大时，机车的牵引力会逐渐减小，其加速度也逐渐减小，当机车的牵引力小到等于阻力时，加速度为零，此时速度达到最大，以后保持这一速度匀速行驶，其图象如图所示。2恒定加速度启动：机车以恒定加速度起动时，开始要做匀加速运动，随着速度的增加，功率增大，设当速度为v1时功率达到额定功率，以后应继续以额定功率行驶，做牵引力减小、加速度减小的加速运动，当机车的牵引力小到等于阻力时，机车的加速度为零，此时速度达到最大，以后保持这一最大速度匀速行驶，其图象如图所示。综上所述，无论以哪种方式起动，机车都是牵引力等于阻力时速度达到最大，所以有。 但必须强调：机车的功率是牵引力的功率，既不是机车所受阻力的功率，也不是机车所受合力的功率。三、典型例题【例1】在距地面10 m高处，一人以50 m/s的速度水平抛出一个质量为4 kg的物体，物体着地时速度大小仍然是50 m/s。（1）求人抛出物体的过程中对物体所做的功；（2）求飞行过程中的物体克服空气阻力所做的功；（3）若不计空气阻力，求上述物体着地时的速度大小。（g取10 m/s2)【例2】一辆重5 t的汽车，发动机的额定功率为80 kw。汽车从静止开始以加速度a1 ms2做匀加速直线运动，当汽车的输出功率达到额定功率后，再作恒定功率行驶。车受的阻力为车重的0.06倍，g=10 ms2，求：（1）汽车做匀加速直线运动的最长时间tm。（2）汽车能获得的最大行驶速度。【达标练习】1关于重力势能的说法正确的是（ ）a重力势能仅由重物本身的因素决定 b重力势能有负值，因此说重力势能是矢量c重力做功才有重力势能，重力不做功，物体就不具有重力势能 d重力做功引起重力势能变化2下述说法正确的是 （ ）a物体所受的合力为零，机械能一定守恒 b物体所受的合力不为零，机械能一定不守恒c物体受到重力、弹力以外的力作用时，机械能一定不守恒d物体在重力、弹力以外的力做功时，机械能一定不守恒3下列关于能量转化的说法中，正确的是（ ） a机械能可以转化为内能，但内能不能转化为机械能 b机械能可以转化为内能，内能也能转化为机械能 c机械能不可以转化为内能，但内能可以转化为机械能 d机械能可以全部转化为内能，但内能不可能自动聚集起来全部转化为机械能4关于功率的说法，正确的是（ ）a由p=知，力做功越多，功率就越大 b 由w=pt知，功率越大，力做功越多c由p=f v知，物体运动越快，功率越大 d由f=p/v知，功率一定时，速度越大，力越小v05.一物体以初速度v0冲向与竖起墙壁相连的轻质弹簧，墙壁与物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中，下列说法正确的是（ ）a物体克服弹力所做的功与弹簧的压缩量成正比b物体克服弹力所做的功与弹簧的压缩量的平方成正比c物体向墙壁运动过程中, 发生连续相同的位移，弹力做的功相等d物体向墙壁运动过程中,发生连续相同的位移，弹力做的功不等6在探究功与物体速度变化的关系的实验中，误差的主要来源有（ ）a橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比b没有计算出功的具体数值c没有平衡阻力或平衡阻力时木板与水平面间的夹角偏小或偏大d没有计算出速度的具体数值7起重机以=1ms2的加速度，将重量=104n的货物由静止匀加速向上提升，g=10ms2。那么，在1s内起重机对货物做的功是 。8如图所示，一根长为l1的橡皮条和一根长为l2的绳子（l1l2）悬于同一点，橡皮条的另一端系a球，绳子的另一端系b球，两球质量相等，现从悬线水平位置（绳拉直，橡皮条保持原长）将两球由静止释放，当两球摆至最低点时，橡皮条的长度与绳子长度相等，此时两球速度的大小为 （ ）ab球速度较大 ba球速度较大 c两球速度相等 d不能确定9如图所示，轻弹簧一端固定在挡板上。质量为m的物体以初速度v0沿水平面开始运动，起始点a与轻弹簧自由端o距离为s，物体与水平面间的动摩擦因数为，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x，则弹簧被压缩最短时，弹簧具有的弹性势能为（ ）amv02mgx bmv02mg（s+x） cmgs dmg（s+x） f10一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力f沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力f所做的功的大小（绝对值）为a，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为b，重力做功的大小为c，空气阻力做功的大小为d。当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于_；滑块的重力势能的改变等于_；滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于_。11在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 hz，查得当地的重力加速度g=9.80 m/s2，测得所用的重物的质量为1.00 kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作o，另选连续的4个点a、b、c、d作为测量的点，经测量知道a、b、c、d各点到o点的距离分别为62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm。（1）根据以上数据，可知重物由o点运动到c点，重力势能的减少量ep= j，动能的增加量ek = j(取3位有效数字)。（2）通过计算表明数值上ek ep（填“大于”“小于”或“等于”），这是因为_。实验的结论是：_。bach12质量m=2 kg的物体，从竖直平面内光滑弧形轨道ab的a点由静止开始沿轨道滑下，并进入足够长的粗糙的水平轨道bc，如图所示。已知：a点距水平轨道bc的高度h = 0.8m，物体与水平轨道bc间的动摩擦因数= 0.2 ，重力加速度g=10m/s2，求：（1） 物体滑至b点时的速度；（2） 物体最后停下的位置与b点间的距离x。abe0exo13水平面上的甲、乙两物体，在某时刻动能相同，它们仅在摩擦力作用下逐渐停下来。如图所示，a、b分别表示甲、乙的动能e和位移x的图象，下列说法正确的是（ ）a若甲和乙与水平面的动摩擦因数相同，则甲的质量一定比乙大b若甲和乙与水平面的动摩擦因数相同，则甲的质量一定比