机械能典型例题与习题(教师).doc

1对1个性化辅导教育一对一教案教 师:初(高) 学生:上课时间 2014年 月 日阶 段:基础（ ） 提高（ ） 强化（ ）课时计划共 次课 第 次课教学课题:机械能典型例题与习题教学目标:动能定理与机械能守恒教学重难点：重点：动能定理的应用难点：机械能守恒条件教学过程考点导航典例分析巩固提高课后作业课后作业教案解读教师反思 机械能典型例题与习题一、知识结构功和能机械能势能重力势能：EP弹性势能动能：EK机械能守恒：EK2EP2EK功：W平均功率：瞬时功率：P动能定理W合F合S二、基础知识1理解功的概念功是力的空间积累效应。它和位移相对应（也和时间相对应）。功的计算方法A由功的定义求功，即W=_，该方法主要适用于求_做功。B已知功率求功，用W=_，该方法主要适用于求_做功。C利用功是能量转化的量度求功（主要用动能定理求功）。力（或物体）做功情况判定方法A由力和位移的夹角判断； B由力和速度的夹角判断定； C由功能关系判断。了解常见力做功的特点A重力做功：与_无关，WG_；B滑动摩擦力做功：与_关。当某物体在一固定平面上运动时，滑动摩擦力大小恒定时，功等于_。C弹簧弹力做功：在弹性范围内，与始末状态弹簧的形变量有关系。D一对作用力和反作用力做功的特点：一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零；一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零（静摩擦力）、可能为负（滑动摩擦力），但不可能为正。2功能关系物体所受合力做功等于_能变化，即W合_物体所受重力做功等于_能变化，即W = _物体所受外力（除重力以外的合力）做功等于_能变化，即W外_一对滑动摩擦力做功的代数和等于_能变化，即Q_3一个定理动能定理定理研究对象：_定理研究内容：_定理的表述A文字表述：_B公式表述：_4一个定律机械能守恒定律定律研究对象：_定律研究内容：_定律的表述A文字表述：_B公式表述：_三典型例题与针对性练习(一)功与功率 1关于功的理解与计算1.关于功和功率下列说法正确的是：（ ）A有力作用在物体上并且物体发生了位移，则力对物体不一定做了功B一对相互作用力中，若作用力做了正功，则反作用力一定做了负功C机器的额定功率越大，则做功就越快 D机器的有用功率与输出功率的比值越大，说明机器的机械效率越高2.下面列举的哪几种情况下所做的功是零：（）A卫星做匀速圆周运动，地球引力对卫星做的功 B平抛运动中，重力对物体做的功C举重运动员，扛着杠铃在头上的上方停留10s时间内，运动员对杠铃做的功D木块在粗糙水平面上滑动，支持力对木块做的功3.如图5-1所示，一辆小车静止在光滑的水平导轨上，一个小球用细线悬挂在车上，从图示位置无初速释放小球，则小球在下摆过程中，各力做功情况正确的是 （ ）A细线对小球的拉力不做功 B细线对小车的拉力做负功C小球所受的合力做正功 D小车所受的合力不做功4.如图所示，斜面体B放在水平地面上，斜面体高15cm，倾角60，底端有一个重2N的光滑小金属块A，用水平力F推A，在A从底端推到顶端的过程中，A和B都做匀速运动，且B运动的距离为30cm，求此过程中推力F做的功和金属块克服斜面的支持力做的功以及合外力对金属块所做的功5.如图所示，一个质量为m的小球用长L的轻绳悬挂于O点，小球在外力F的作用下，从平衡位置P运动到位置Q，此时轻绳与竖直方向的夹角为，求下列两种情况下外力F所做的功和在位置Q 时外力做功的功率（1）外力是大小等于F1的水平恒力，到达Q点时速率为v1；（2）外力是大小等于F2恒定不变、方向始终垂直轻绳的变力，小球到达Q点时速率为v26.如图所示，质量m=2kg的物体，从光滑斜面的顶端A点以v0=5m/s的初速度滑下，在D点与弹簧接触并将弹簧压缩到B点时的速度为零，已知从A到B的竖直高度h=5m，求弹簧的弹力对物体所做的功。2功率与速率关系的应用7.如图所示，某人用与水平面成37角的大小F=100N的恒力通过光滑的滑轮拉动物体，使其沿水平面以v=2m/s的速度匀速向右运动，求拉力F在2s钟内做的功和拉力F在2s末做功的功率分别为多少？8.竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力的大小正比于球的速度（）A上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功B上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功C上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力做功的平均功率D上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力做功的平均功率9.起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度，其速度图象如图甲所示，则钢索拉力的功率随时间变化的图象可能是图乙中的哪一个？（）10.在电视节目中,我们常常能看到一种精彩的水上运动-滑水板,如图所示,运动员在快艇的水平牵引力下,脚踏板倾斜滑板在水上匀速滑行.设滑板是光滑的,滑板的触水面积为S,滑板与水平方向的夹角(滑板前端抬起的角度),水的密度为理论研究表明:水对滑板的作用力大小为FN=Sv2sin2,式中 的v为快艇的牵引速度.若人的质量为m,写出快艇在上述条件下对运动的牵引力功率p的表达式.思路分析由图分析可知FNcos=mg， Sv2sincos=mg v=1/sin(mg/Scos)1/2 牵引力功率为P=Fv=mgtanv 解、得 P=mg/cos(mg/Scos)1/2 (二)动能与动能定理的理解和应用应用动能定理解题的基本思路如下：确定研究对象分析物体的受力情况，明确各个力是做正功还是做负功，进而明确合外力的功明确物体在始末状态的动能根据动能定理列方程求解。11.下列关于动能和动能定理的理解正确的是（ ）A运动物体所具有的能量叫做物体的动能B当动能变化Ek= Ek2Ek1为负时,则动能一定减少C合外力对物体做功是引起物体动能变化的原因D某个方向上的合外力对物体做的功等于这个方向上物体动能的变化 12.如图所示，小球沿倾角30的粗糙斜面从顶端B处由静止开始滑下，与斜面底端A处的挡板发生碰撞后反向弹回，每次碰撞后弹回本次下滑距离的2/3，计碰撞时的机械能损失，不计在斜面上运动时的空气阻力，设A和B之间的距离s=6m，则小球在运动过程中所通过的总路程是多少？ F13.如图所示，均匀圆形薄木板的半径为20cm，放在水平桌面上，它的一端与桌边相齐，已知木板质量为2.0kg，与桌面间的动摩擦因数为0.2，今用水平力F将其推出桌子，则水平力至少做功多少？若用水平力推动木板5cm后撤去，则水平力至少要多大？ 14.一人坐在雪橇上，从静止开始沿着高度为15m的斜坡滑下，到达底部时速度为10m/s。人和雪橇的总质量为60kg，下滑过程中克服阻力做的功等于_J15.如图所示，质量为m的木块从高为h、倾角为的斜面顶端由静止滑下。到达斜面底端时与固定不动的、与斜面垂直的挡板相撞，撞后木块以与撞前相同大小的速度反向弹回，木块运动到高h/2处速度变为零。求：hm（1）木块与斜面间的动摩擦因数？（2）木块第二次与挡板相撞时的速度？（3）木块从开始运动到最后静止，在斜面上运动的总路程？16.质量m=1.5kg的物块（可视为质点）在水平恒力F作用下，从水平面上A点由静止开始运动，运动一段距离撤去该力，物块继续滑行t=2.0s停在B点，已知A、B两点间的距离s=5.0m，物块与水平面间的动摩擦因数=0.2，求恒力F多大。（g=10m/s2）(三) 机械能与机械能守恒定律应用机械能守恒定律时，相互作用的物体间的力可以是变力，也可以是恒力，只要符合守恒条件，机械能就守恒。而且机械能守恒，只涉及物体系的初、末状态的物理量，而不须分析中间过程的复杂变化，使处理问题得到简化。应用机械能守恒定律的基本思路如下：选取研究对象-物体系或物体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恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初、末态时的机械能根据机械能守恒定律列方程，进行求解。17.下列关于机械能及机械能守恒定律的理解正确的是（）A当机械运动和其他形式运动发生转化时，机械能就和其他形式能量发生转化 B只要物体在机械运动中初末状态的机械能相等，则物体的机械能就守恒C如果外力对物体做的总功为零，则物体的机械能就守恒D如果某个物理过程机械能守恒，则这个过程中动能变化与势能变化等大反向 18.如图所示，用细线连接的两物体A、B，跨过一光滑定滑轮放于一倾角为30的光滑斜面上，两物体距水平面的高度均为斜面高度的一半静止开始释放两物体后，A恰能到达斜面的顶端，求A、B两物体的质量之比是多少？ 19.如图所示，质量分别为M和m的两物块用细绳通过光滑定滑轮连接，m放在倾角为的光滑斜面上，斜面固定不动，物块M能沿杆AB无摩擦地下滑已知M=10kg，m=1kg，=30，A、O间的距离L=4m求M从A点由静止开始下滑h=3m时的速度是多大？20.如图所示，质量为m的小球，在竖直放置的光滑圆形管道内作圆周运动。管道直径和小球大小忽略不计。当小球在管道底部具有速度v时，恰能通过管道最高点做完整的圆周运动。那么，当小球在管道底部速度为2v，运动到顶部时，求管道对小球的作用力？v21.如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角=30，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮，一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A和B连结，A的质量为4m，B的质量为m。开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升。不计一切摩擦和阻力。设当A沿斜面下滑s距离后，细线突然断了。求物块B上升的最大高度H？(四)功和能的关系1功和能本质关系：功是能量转化的量度2不同力做功对应不同能量转化（1）重力做功与重力势能关系：WG=-Ep （2）摩擦力做功与物体内能能关系：Q=fs相=E内（3）合力做功与物体动能能关系：W合=Ek （4）除重力外其他力做功与物体机械能关系：W合=E22.一物体静止在升降机的地板上，在升降机加速上升的过程中，地板对物体的支持力所做的功等于：（）A物体势能的增加量 B物体动能的增加量C物体动能的增加量加上物体势能的增加量 D物体动能的增加量加上克服重力所做的功23.如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上。其正上方A位置有一只小球。小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零。小球下降阶段下列说法中正确的是：（）A在B位置小球动能最大 B在C位置小球动能最大C从AC位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加D从AD位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加24.航天英雄杨利伟在乘坐宇宙飞船绕地球运行的过程中，根据科学研究的需要，要经常改变飞船的运行轨道，这是靠除地球的万有引力外的其他力作用实现的假设飞船总质量保持不变，开始飞船只在地球万有引力作用下做匀速圆周运动，则在飞船运行轨道半径减小的过程中：A其他力做负功，飞船的机械能减小 B其他力做正功，飞船的机械能增加C其他力做正功，飞船的动能增加 D其他力做负功，飞船的动能减小25.如图所示，水平放置的足够长的传送带，在电动机带动下以恒定速度v匀速运动，若在传送带的左端轻轻放上一个质量为m的物体A，当物体相对于地面的位移为s时与传送带达到相同的速度，对此过程中，以下说法正确的是( )A传送带对物体做的功为mv2/2 B物体对传送带做的功为mv2/2C由于物体与传送带之间的相对滑动而产生的热量为mv2/2D由于物体A的放入，电动机在这过程中增加消耗的电能至少为mv2【检测题】1关于“验证机械能守恒定律”的实验，下列叙述中正确的是：（ ）A必须用天平测出重物的质量 B必须采用直流低压电源C必须先接通电源，后释放纸带 D必须用停表测出重物下落的时间2下列说法正确的是：（）A作用在物体上的力不做功,说明物体的位移为零 B.作用力和反作用力的功必然相等,且一正一负C相互摩擦的物体系统中摩擦力的功的代数和不一定为零；D合力对物体做的功为零，物体的速度可能变化。3用力拉质量为M的物体，沿水平面匀速前进S，已知力与水平面的夹角为，方向斜向上，物体与地面间的动摩擦因数为，则此力做功为：（）AMg BMg/CosCMg/(Cos+Sin) DMgCos/(Cos+Sin)。4如图所示，木块M上表面是水平的，当木块m置于M上，并与M一起沿光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中：（ ）A重力对木块m做正功 B木块M对木块m的支持力做负功C木块M对木块m的摩擦力做负功D木块m所受合外力对m做正功。5一个小物块从斜面底端冲上足够长的斜面后，返回到斜面底端。已知小物块的初动能为E，它返回斜面底端的速度大小为v，克服摩擦阻力做功为E/2。若小物块冲上斜面的初动能变为2E，则有：( )A返回斜面底端时的动能为E； B返回斜面底端时的动能为3E/2C返回斜面底端时的速度大小为2v； D返回斜面底端时的速度大小为。6质量为m的物体，在沿斜面方向的恒力F作用下，沿粗糙的斜面匀速地由A点运动到B点，物体上升的高度为h，如图所示。则在运动过程中：( )A物体所受各力的合力做功为零 B物体所受各力的合力做功为mghC恒力F与摩擦力的合力做功为零 D恒力F做功为mgh7如图所示，两物体A、B用轻质弹簧相连静止在光滑水平面上，现同时对A、B两物体施加等大反向的水平恒力F1、F2，使A、B同时由静止开始运动，在运动过程中，对A、B两物体及弹簧组成的系统，正确的说法是（整个过程中弹簧不超过其弹性限度）：( )A机械能守恒; B机械能不守恒C当弹簧伸长到最长时，系统的机械能最大D当弹簧弹力的大小与F1、F2的大小相等时，A、B两物速度最大，系统机械能最大。8如图所示，竖直平面内有一个1/4圆弧槽，它的下端与水平线相切，上端离地高H。一个小球从其上端静止自由滑下，如果槽光滑，要使小球在地面上的水平射程S有极大值，则槽的圆弧半径R= ，最大射程S= 【机械能”练习题】1如图所示，质量为m的物体放在光滑的水平面上，与水平方向成角的恒力F作用在物体上一段时间(作用过程中物体未离开水平面)，则在此过程中（C ）力F对物体做的功大于物体动能的变化力F对物体做的功等于物体动能的变化力F对物体的冲量大小大于物体动量大小的变化qFm力F对物体的冲量等于物体动量的变化A. B C D2如图所示，站在汽车上的人用手推车的力为F，脚对车向后的摩擦力为f，以下说法中正确的是（AB）FA当车匀速运动时，F和f对车做功的代数和为零B当车加速运动时，F和f对车做的总功为负功C当车减速运动时，F和f对车做的总功为负功D不管车做何种运动，F和f对车做功的总功都为零3如图所示，质量相同的A、B两质点从同一点O分别以相同的水平速度v0沿x轴正方向抛出，A在竖直平面内运动，落地点为P1 ，B沿光滑斜面运动，落地点为P2 . P1和P2在同一水平面上，不计空气阻力，则下面说法中正确的是（ D ）AA、B的运动时间相同 BA、B沿x轴方向的位移相同CA、B落地时的动量相同 DA、B落地时的动能相同4物体在地面附近以2 m/s2的加速度匀减速竖直