2019-2020学年高中物理 第4章 能量守恒与可持续发展 本章优化总结学案 沪科版必修2

本章总结了优化重力(弹力)功和势能变化1.重力势能(1)重力势能的变化：重力在物体上所做的功等于物体重力势能的减少，即wg=-ep，而不管其它力是否在物体上做功。(2)重力势能的变化与参考平面的选择无关。2.弹性势能(1)弹性势能的变化与刚度系数k和弹簧变形x有关，即ep=kx2。(2)弹性势能的变化与基准面的选择无关。3.一般来说，它是动能、重力势能和弹性势能的相互转化。如图所示，质量m以加速度g从静止点开始下降，在下降h到b点后接触一个轻弹簧，在下降h后到达最低点c，在从a到c的移动过程中，空气阻力是恒定的，然后()a.质量机械能守恒b.由质量和弹簧组成的系统中的机械能守恒c.质量机械能减少mg (h h)d.由质量和弹簧组成的系统的机械能减少毫克(小时)分析如果质量的加速度等于它不与弹簧接触时的加速度，那么空气的阻力是重力的一半。因此，机械能不守恒，选项a和b是错误的。块的机械能减少到弹簧力和工作阻力的总和，应该是毫克(小时)。选项c是错误的。由目标块和弹簧组成的系统的机械能减少是由阻力mg (h h)选项d对完成的功。回答维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)功用于对某个系统进行判断。如果系统中只有重力和弹性力作功，而其他力不作功，则系统的机械能守恒。(2)能量转换用于判断，如果物体系统中只存在动能和势能的相互转换，而不存在机械能和其他形式的能量的转换，则物体系统的机械能守恒。2.机械能守恒定律的表达(1) e1=e2，系统的原始机械能等于系统的后续机械能。(2)ekep=0，系统变化动能和系统变化势能之和为零。(3)ea增加=eb减少，系统中物体a增加的机械能等于物体b减少的机械能第一个表达式从“守恒”的角度反映了机械能守恒。解决问题时，必须选择零势能面。后两个表达式从“变换”的角度反映了机械能守恒，而没有选择零势能面。3.应用机械能守恒定律的思考(1)根据所需物理量确定研究对象和过程；(2)分析外力和内力的功或能量转换，确认机械能守恒；(3)选择参考表面来表示初始和最终状态下的机械能；(4)列出机械能守恒定律方程及相关的辅助方程；(5)找出未知量。如图所示是一个同学在荡秋千的示意图。人最初直立并静止在点b，绳索与垂直方向形成角，人的重心到悬挂点o的距离是l1。在从b点到a点的摆动过程中，人自然地从直立状态下蹲到最低点点甲：从重心到下蹲状态下悬挂点o的距离是l2。到达最低点后，人体突然从蹲下状态变为直立状态，并保持直立状态不变，直到摆动到另一侧的最高点c(将人体的质量设为m，踏板的质量不计算在内，任何阻力都不计算在内)。计算：(1)当一个人刚刚到达最低点a并蹲下时，绳子的拉力是多少？(2)当人保持直立并到达另一侧的最高点时，绳索与垂线之间的角度是多少？(由反三角函数表示)(1)机甲的守恒4.由一对相互作用的滑动摩擦力所做的功引起的内能变化是q=f，s是相对的(注：一对相互作用的滑动摩擦力所做的功的代数和的绝对值等于滑动摩擦力和相对位移的乘积，等于系统产生的内能，等于系统损失的机械能)。5.用函数关系解决问题的步骤(1)区分多少种形式的能量(如动能、势能等。)正在改变。(2)分别列出了能量递减e和能量递增e的表达式。(3)根据某一力做功所对应的比能变化，求解公式。如图所示，倾斜角=30的粗糙斜面固定在地面上，长度为l，质量为m，厚度均匀，质量分布均匀。软绳的上端与斜面的顶端平齐。物体块通过细线与软绳连接，物体块从静止状态释放后向下移动，直到软绳刚刚离开斜面(此时物体块没有到达地面)，过程中()a.块体的机械能逐渐增加软绳的重力势能总共减少了mgl块的重力势能的减少等于软绳克服摩擦力的功软绳的重力势能的减少小于动能的增加和克服摩擦力所做的功之和分析在物体块向下运动的过程中，绳索拉力对物体块产生负作用，物体块的机械能下降，a项错误；软绳重心下降的高度为-sin=l，软绳的重力势能降低mgl，b项错误；从能量守恒定律可知，物体块和软绳的重力势能的减少等于物体块和软绳增加的动能