高中物理 第2章 能的转化与守恒整合提升学案 鲁科版必修2.doc

第2章 能的转化与守恒一、动能定理及其应用1对动能定理的理解(1)w总w1w2w3，是包含重力在内的所有力做功的代数和，若合外力为恒力，也可据w总f合scos 求总功(2)动能定理的计算式为标量式(3)动能定理是计算物体位移或速率的简捷公式，当题目中涉及位移时可优先考虑动能定理2应用动能定理的注意事项(1)明确研究对象和研究过程，找出始、末状态的速度(2)对物体进行正确的受力分析(包括重力、弹力等)，明确各力的做功大小及正、负情况(3)在计算功时，要注意有些力不是全过程都做功的，必须根据不同情况分别对待，求出总功(4)若物体运动过程中包含几个不同的物理过程，解题时，可以分段考虑，也可视为一个整体过程，列出动能定理求解例1如图1所示，光滑圆弧的半径为0.8 m，有一质量为1.0 kg的物体自a点从静止开始下滑到b点，然后沿水平面前进4.0 m，到达c点停止g取10 m/s2，求：图1(1)物体到达b点时的速率；(2)在物体沿水平面运动的过程中摩擦力做的功；(3)物体与水平面间的动摩擦因数例2如图2所示，abcd为一竖直平面内的轨道，其中bc水平，a点比bc高出10 m，bc长1 m，ab和cd轨道光滑一质量为1 kg的物体，从a点以4 m/s的速度开始运动，经过bc后滑到高出c点10.3 m的d点速度为零(g取10 m/s2，计算结果在小数点后保留一位有效数字)求：图2(1)物体与bc轨道间的动摩擦因数；(2)物体第5次经过b点时的速度大小；(3)物体最后停止的位置(距b点多少米)二、机械能守恒定律及其应用1判断系统机械能是否守恒的方法(1)方法一：用做功来判定，对某一系统，只有重力和系统内弹力做功，其他力不做功(2)方法二：用能量转化来判定，系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化2机械能守恒定律的表达式(1)e1e2，系统初状态的机械能等于系统末状态的机械能(2)ekep0，系统变化的动能与系统变化的势能之和为零(3)ea增eb减，系统内a物体增加的机械能等于b物体减少的机械能3机械能守恒定律应用的思路(1)确定研究对象和研究过程(2)分析外力和内力的做功情况或能量转化情况，确认机械能守恒(3)选取参考平面，表示出初、末状态的机械能(4)列出机械能守恒定律方程及相关辅助方程求解例3一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是()a运动员到达最低点前重力势能始终减小b蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能增加c蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒d蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关例4如图3所示，倾角为的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球a和b，两球之间用一根长为l的轻杆相连，下面的小球b离斜面底端的高度为h.两球从静止开始下滑，不计球与地面碰撞时的机械能损失，且地面光滑，求：图3(1)两球都进入光滑水平面时两小球运动的速度大小；(2)此过程中杆对b球所做的功三、功能关系、能量转化与守恒1力学中几种常用的功能关系合外力的功动能变化重力的功重力势能变化弹簧弹力的功弹性势能变化除重力、系统内弹力外的其它力的功机械能变化一对滑动摩擦力的总功内能变化2.能量守恒是无条件的，利用它解题一定要明确在物体运动过程的始、末状态间有几种形式的能在相互转化，哪些形式的能在减少，哪些形式的能在增加，表达式：e减e增例5如图4是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中和为楔块，和为垫板， 楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()图4a缓冲器的机械能守恒 b摩擦力做功消耗机械能 c垫板的动能全部转化为内能 d弹簧的弹性势能全部转化为动能例6如图5所示，在高h0.8 m的水平光滑桌面上，有一轻弹簧，其左端固定，质量为m1 kg的小球在外力作用下使弹簧处于压缩状态由静止释放小球，将小球水平弹出，小球离开弹簧时的速度为v13 m/s，不计空气阻力求：图5(1)弹簧处于压缩状态时所具有的弹性势能是多少？(2)小球落地时速度v2的大小(g取10 m/s2)答案精析章末整合提升分类突破例1(1)4 m/s(2)8 j(3)0.2解析(1)由a到b，由动能定理得mgrmv解得vb m/s4 m/s.(2)由b到c，由动能定理得w0mv解得wmv1.042 j8 j即摩擦力做功8 j.(3)由wmgs得0.2.例2(1)0.5(2)13.3 m/s(3)距b点0.4 m解析(1)由动能定理得mg(hh)mgsbc0mv，解得0.5.(2)物体第5次经过b点时，物体在bc上滑动了4次，由动能定理得mghmg4sbcmvmv，解得v24 m/s13.3 m/s.(3)分析整个过程，由动能定理得mghmgs0mv，解得s21.6 m.所以物体在轨道上来回运动了10次后，还有1.6 m，故距b点的距离为2 m1.6 m0.4 m.例3abc运动员到达最低点过程中，重力做正功，所以重力势能始终减少，a项正确；蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能增加，b项正确；蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统，只有重力和弹性力做功，所以机械能守恒，c项正确；重力势能的改变与重力势能零点选取无关，d项错误例4(1)(2)mglsin 解析(1)由于不计摩擦力及碰撞时的机械能损失，因此两球组成的系统机械能守恒两球在光滑水平面上运动时的速度大小相等，设为v，根据机械能守恒定律有：mghmg(hlsin )2mv2解得v.(2)根据动能定理，对b球有mghwmv2，wmglsin .例5b由于楔块与弹簧盒、垫板间有摩擦力，即摩擦力做负功，则机械能转化为内能，故a错误，b正确；垫板动能转化为内能和弹性势能，故c错误；而弹簧弹性势能也转化为动能和内能，故d错误例6(1)4.5 j(2)5 m/s