人教版高中物理必修二第七章机械能守恒定律课后习题讲解课件(共55张)

1、7.1追寻守恒量能量课后习题讲解问题与练习解答： 举出生活中的一个例子，说明不同形式的能量之间可以相互转化。你的例子是否向我们提示，转化过程中能的总量保持不变？ 可以根据电炉发热及蓄电池充电过程中的能量转化可直接做出解答。 电炉发热时，消耗电能而产生内能，故是将电能转化为内能； 给蓄电池充电是消耗了电能转化为了化学能。解：7.2功课后习题讲解问题与练习解答：1.如图表示物体在力F的作用下在水平面上发生了一段位移x，分别计算这三种情形下力F对物体做的功。设这三种情形下力F和位移x的大小都是一样的：F=10N，x=2m。角的大小如图所示。夹角=180-=30夹角=180-=150夹角=30问题与练

2、习解答：2、用起重机把重量为2.0104N的物体匀速地提高了5m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？物体克服重力做了多少功？这些力做的总功是 ？分析：（1）确定研究对象，构建模型： （2）对这个物体进行运动分析和受力分析：竖直向下的重力mg；竖直向上的拉力F拉；3）根据力与运动方向的关系，判断各个力做功情况。mgF拉v0物体匀速向上运动；（则有上（左）边的力=下（右）边的力）因为重物匀速提升，所以mg=F拉重力与运动方向相反，做负功；拉力与运动方向相同，做正功。解：重物被匀速提升时，合力为零，钢绳对重物的拉力的大小等于重物所受的重力即 物体克服重力所做的功为1105JF拉mg2.0104N

3、 mgF拉v0重力做的功为 W2=mglcos180=2.01045J=1105J钢绳拉力所做的功为 W1=F拉lcos0=21045J=1105J这些力做的总功为零。3、一位质量m=60kg的滑雪运动员从高h=10m的科坡自由下滑。如果运动员在下滑过程中受到的阻力F50N，斜坡的倾角30，运动员滑至坡底的过程中，所受的几个力做的功各是多少？这些力做的总功是多少？分析：（1）确定研究对象，构建模型： （2）对运动员进行运动分析和受力分析：竖直向下的重力mg；垂直斜面向上的支持力FN；3）根据力与运动方向的关系，判断各个力做功情况。mgFN运动员自由下滑；沿斜面向右的摩擦力f；重力与运动方向的夹

4、角为60度，小于90度，做正功；支持力与运动方向垂直，垂直无功；v0f摩擦力与运动方向相反，做负功。这些力所做的总功W总=W重+WN+Wf=5.0103J。解：如图所示，滑雪运动员受到重力、支持力和阻力的作用，运动员的位移为：l=hsin30=20m，方向沿斜坡向下。所以，重力做功：W重=mglcos60=6.0103J 支持力所做的功：WN=FNlcos90=0摩擦阻力所做的功：Wf=flcos180=5020J=1.0103JmgFNv0f4、一个重量为10N的物体，在15N的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移动0.5 m，另一次在粗糙水平面上移动相同的距离，粗糙面与物体间的动摩擦因数

5、为0.2。在这两种情况下，拉力做的功各是多少？拉力这两次做的功是否相同？各个力对物体做的总功是否相同？分析：（1）确定研究对象，构建模型： （2）对这个物体进行运动分析和受力分析：竖直向下的重力mg；地面对物体向上的支持力FN；（粗糙）水平向右的摩擦力f；3）根据力与运动方向的关系，判断各个力做功情况。mgFNfv0F拉假设物体向左边运动；重力和支持力与运动方向垂直，垂直无功；（粗糙）摩擦力与运动方向相反，做负功；拉力与运动方向相同，做正功。水平向左的拉力F。mgFNfv0F拉解：已知重力大小，拉力大小和水平位移为0.5m，动摩擦因素是0.2，FN=mg=10N，则f=FN=Umg=2N。光滑

6、：拉力所做的功为 W拉=F拉lcos0=150.51=7.5J粗糙：拉力所做的功为 W拉=F拉lcos0=150.51=7.5J重力和支持力所做的功：W重=mglcos90=0WN=FNlcos90=0这些力所做的总功W总=W重+WN+W拉=7.5J。mgFNfv0F拉粗糙：拉力所做的功为W拉=F拉lcos0=150.51=7.5J重力和支持力所做的功：W重=mglcos90=0WN=FNlcos90=0这些力所做的总功W总=W重+WN+W拉+Wf=6.5J。摩擦阻力所做的功：Wf=flcos180=20.5J=1J 在这两种情况下，物体所受拉力相同，移动的距离也相同，所以拉力所做的功也相同，

7、为75J。拉力做的功与是否有其他力作用在物体上没有关系，与物体的运动状态也没有关系。7.3功率课后习题讲解问题与练习解答：1、一台电动机工作时的功率是10kW，要用它匀速提2.7104kg的货物，提升的速度将是多大? mgF拉v0解：分析：如图电动机匀速提升货物：则有牵引力等于阻力；发动机达到额定功率。匀速提升货物时F拉=mg=2.7105N，额定功率 P=10 kW ，所以P=F拉v所以2、一台抽水机每秒能把30 kg 的水抽到10m高的水塔上，如果不计额外功的损失，这台抽水机输出的功率是多大？如果保持这一输出功率，半小时内能做多少功? 解：这台抽水机的输出功率为 它半小时能做功W=Pt=3

8、1031800=5.4106J3、有一个力F，它在不断增大。某人以此为条件，应用P=FV进行了如下推导。根据P=Fv,F增大则P增大；又根据v=p/F ， P增大则v增大；再根据F= P/v，v增大则F减小。这个人推导的结果与已知条件相矛盾。他错在哪里?说明：对这类物理问题的方向，应注意联系实际，有时机械是以一定功率运行的，这时P一定，则F与v成反比。有时机械是以恒定牵引力工作的，这时P与v成正比。 此人推导的前提不明确。当F增大，根据PFv推出，P增大的前提应是v不变，从v=p/F推出，P增大则v增大的前提是F不变，从F= P/v推出，v增大F减小的前提是P不变。解：4、质量为m的汽车在平直

9、公路上行驶，阻力F保持不变。当它以速度v、加速度a加速前进时，发动机的实际功率正好等于额定功率，从此时开始，发动机始终在额定功率下工作。(1) 汽车的加速度和速度将如何变化？说出理由。(2) 如果公路足够长，汽车最后的速度是多大? 解： （1）汽车的加速度减小，速度增大。因为，此时开始发动机在额定功率下运动，即P=F牵v。v增大则F牵减小，而，所以加速度减小。（2）当加速度减小到零时，汽车做匀速直线运动， F牵F，所以，此为汽车在功率P下行驶的最大速度。7.4重力势能课后习题讲解问题与练习解答：1、图 中的几个斜面、它们的高度相同、倾角不同。让质量相同的物休沿針面从顶端运动到底端。试根据功的定

10、叉计算沿不同斜面运动时重力做的功，以证明这个功与斜面的倾角无关。证明：设斜面高度为h，对应于倾角为1、2、3的斜 面长分别为l1、l2、l3。 同理可证，在倾角为2、3的斜面上，重力所做的功都等于mgh，与斜面倾角无关。 由功的公式可知，在倾角为1的斜面，重力与位移的夹角为(/21)，重力所做的功为：WG=mgl1cos(/2 1)=mgl1sin 1 =mgh。2、如图 ，质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中达到的最高点2的高度为h。 （1）足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功？足球的重力势能增加了多少？（2）足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功？ 足球的

11、重力势能减少了多少？（3）足球由住置1运动到住置3时，重力做了多少功？足球的重力势能变化了多少？（1）足球由位置1运动到位置2时，重力所做的功为mgh，足球克服重力所做的功为mgh，足球的重力势能增加mgh。（3）足球由位置1运动到位置3时，重力做功为0，重力势能变化为0。解：（2）足球由位置2运动到位置3时，重力做的功为mgh，足球的重力势能减少了mgh。 说明：重力势能的变化是与重力做功相对应的。重力做了多少功,重力势能就变化多少。重力做正功重力势能减少，重力做负功重力势能增加。3、如图，质量m=0.5kg的小球，从桌面以上高h1=1.2m的A点下落到地面的B点，桌面高h2=0.8m。(1

12、)在表格的空白处按要求填入数据。(2) 如果下落时有空气阻力，表格中的数据是否应该改变?h1h2AB参考平面小球在A点重力势能小球在B点重力势能下落过程小球重力做功下落过程小球重力势能变化桌面地面6 J10 J-4 J010 J10 J10 J10 J解：如果下落过程中有空气阻力,表格中的数据不变。说明：选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不对同，一个确定的过程，WG和EP与参考面的选择无关。重力做的功只跟物体位置的变化有关，与是否存在其他力无关。4、以下说法是否正确？如果正确，说出一种可能的实际情况；如果不正确，说明这种说法为什么错。 A、物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J，但物体

13、重力势能的增加量不是1J。B、物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。C、物体运动，重力做的功是一1J，但物体重力势能的增加量不是1J。D、没有摩擦时物体由A沿直线运动到B，克服重力做的功是1J，有摩擦时物体由A 沿曲线运动到B，克服重力做的功大于1J。解：A正确。例如：物体在向上的拉力作用下，如果做匀加速直线运动，这时拉力的功大于重力势能的增加量。如果物体做匀减速直线运动，这时拉力的功小于重力势能的减少量。B错误。物体匀速上升，拉力的大小等于重力，拉力的功一定等于重力势能的增加量。C错误。根据WG=EP1-EP2可知，重力做-1J的功，重力势能的增加量为

14、1J。D错误。重力做功只与起点和终点的位置有关，与路径无关，A、B两点的位置不变，从A点到B点的过程中，无论经过什么路径，重力的功都是相同的。7.7动能和动能定理课后习题讲解1、改变汽车的质量和速度，都可能使汽车的动能发生改变。在下列几种情形下，汽车的动能各是原来的几倍?A.质量不变，速度増大到原来的2倍B.速度不变，质量増大到原来的2倍。C.质量减半，速度增大到原来的4倍D.速度减半，质量増大到原来的4倍。原来的现在的ABCD问题与练习解答：原来的现在的ABCD2、把一辆汽车的速度从10km/h加速到20km/h，或者从50 km/h 加速到 60 km/h，哪种情况做的功比较多？通过计算说

15、明。解：由动能定理 可知，在题目所述的条件下，(v22v12)较大的，需要做的功也多。第一种：( v22 v12)=(202102)(km/h)2 =300(km/h) 2 第二种：(v22 v12)=(602502)(km/h)2=1100(km/h)2 可见，后一种情况中，汽车所做的功比较多。3、质量是2g的子弹，以300 m/s的速度射入厚度是5cm的木板，射穿后的速度是100m/s。子弹射穿木板的过程中受到的平均阻力是多大?你对题目中所说的“平均”一词有什么认识？分析：（1）确定研究对象，构建模型： （2）对这个子弹进行运动分析和受力分析：竖直向下的重力mg；木块对子弹向上的支持力FN

16、；（粗糙）水平向左的摩擦阻力F阻；3）根据力与运动方向的关系，判断各个力做功情况。mgFNv0F阻子弹向右边运动；重力和支持力与运动方向垂直，垂直无功；（粗糙）摩擦力与运动方向相反，做负功；（4）明确初末状态的动能和势能、列表求解。初状态=末状态势能动能力做功（除重力、弹力外）势能动能前后高度不变所以重力势能为零(5)求解：左边相加等于右边相加。0阻力做负功：-F阻l0解得：移项变为动能定理的表达形式 子弹在木板中运动5cm的过程中，所受木板的阻力各处不同，题中所说的平均阻力是相对子弹运动这5cm的过程来说的。代入数据得：4、我们在第四章曾用牛顿运动定律解答过一个问题：民航客机机舱紧急出口的气

17、囊是一条连接出口与地面的斜面，若斜面高3.2m，斜面长6.5 m，质量60kg的人沿斜面滑下时所受的阻力是240N，求人滑至底端时的速度。请用动能定理解答本题。分析：（1）确定研究对象，构建模型： （2）对人进行运动分析和受力分析：竖直向下的重力mg；垂直斜面向上的支持力FN；3）根据力与运动方向的关系，判断各个力做功情况。mgFN人自由下滑；沿斜面向右的摩擦力F阻；重力与运动方向的夹角小于90度（下降），做正功；支持力与运动方向垂直，垂直无功；v0F阻摩擦力与运动方向相反，做负功。（4）明确初末状态的动能和势能、列表求解。初状态=末状态势能动能力做功（除重力、弹力外）势能动能以地面为0势能面

18、(5)求解：左边相加等于右边相加。mgh阻力做负功：-F阻l0移项变为动能定理的表达形式代入数据得：解得：5、运动员把质量是500g的足球踢出后，某人观察它在空中的飞行情况，估计上升的最大高度是10m，在最高点的速度为20m/s。请你根据这个估计，计算运动员踢球时对足球做的功。分析：（1）以出发点和最高点的过程研究对象，构建模型： （2）对球进行运动分析和受力分析：竖直向下的重力mg；3）根据力与运动方向的关系，判断各个力做功情况。mg球在上升，重力做负功；（4）明确初末状态的动能和势能、列表求解。初状态=末状态势能动能力做功（除重力、弹力外）势能动能以地面为0势能面(5)求解：左边相加等于右

19、边相加。00mgh7.8机械能守恒定律课后习题讲解问题与练习解答：1、如图，质量为m的小球从光滑曲面上滑下。当它到达高度为h1的位置A时，速度的大小为v1，滑到高度为h2的位置B时，速度的大小为V2。在由高度h1滑到高度h2的过程中，重力做的功为W。(1)根据动能定理列出方程，描述小球在A、B两点间动能的关系。(2) 根据重力做功与重力势能的关系，把以上方程变形，以反映出小球运动过程中机械能是守恒的。分析：（1）确定AB过程为研究对象，构建模型： （2）对小球进行运动分析和受力分析：竖直向下的重力mg；斜面的支持力FN；小球向左边运动；支持力与运动方向垂直，垂直无功；重力与运动方向夹角小于90

20、度，做正功；v1v2mgFN3）根据力与运动方向的关系，判断各个力做功情况。（4）明确初末状态的动能和势能、列表求解。初状态A=末状态B势能动能力做功（除重力、弹力外）势能动能(5)求解：左边相加等于右边相加。0移项变为动能定理的表达形式mgh1mgh2等式左边表示物体在A点式的机械能，等式右边表示物体的B点势的机械能。小球从A点运动到B点的过程中，机械能守恒。解：（1）（2）3、把质量为0.5 kg的石块从10m高处以30角斜向上方抛出，初速度是V=5m/s。（不计空气阻力(1) 石块落地时的速度是多大？请用机 械能守恒定律和动能定理分别讨论。(2) 石块落地时速度的大小与下列哪些量有关，与

21、哪些量无关？说明理由。A.石块的质量。B.石块初速度的大小。C.石块初速度的仰角。 D.石块抛出时的高度。分析：（1）确定抛出过程为研究对象，构建模型： （2）对小球进行运动分析和受力分析：竖直向下的重力mg；小球斜抛运动；重力与运动方向夹角小于90度，做正功；且只有重力做功而已。v1mg3）根据力与运动方向的关系，判断各个力做功情况。（4）明确初末状态的动能和势能、列表求解。初状态（山上）=末状态（地面）势能动能力做功（除重力、弹力外）势能动能(5)求解：左边相加等于右边相加。0移项变为动能定理的表达形式mgh0解：（1）机械能守恒由动能定理，有解得：解得：（2）由 可知，石块落地时速度大小

22、与石块初速度大小及石块抛出时的高度有关，与石块的质量和石块的初速度的仰角无关。4、有一种地下铁道，车站的路轨建得高些，车辆进站时要上坡，出站时要下坡，如图。设坡高h为2m，进站车辆到达坡下的A点时，速度为25.2 km/h，此时切断电动机的电源，车辆能不能“冲” 到坡上？如果能够，到达坡上的速度是多大?解：由题意，切断电动机电源的列车，假定在运动中机械能守恒，欲使列车冲上站台，此时列车的动能EK至少要等于列车在站台上的重力势能EP 列车冲上站台时的重力势能为 列车在A点时的动能为 可见EKEP，所以列车能够冲上站台。7.9实验：验证机械能守恒定律课后习题讲解问题与练习解答：1、把质量是0.2

23、kg的小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按 C至A的位置，如图甲所示。迅速松手后，弹黄把球弹起，球升至最高位置C(图丙)，途中经过位置B时弹黄正好处于自由状态(图乙)。已知B、A的高度差为0.1m，C、B的高度差为0.2m，弹黄的质量和空气的阻力均可忽略。 (1) 分别说出由状态甲至状态乙、由状态乙至状态丙的能 A量转化情况。(2) 状态甲中弹簧的弹性势能是多少？状态乙中小球的动能是多少？分析：从状态甲至状态丙过程中，弹性势能逐渐减少，动能和重力势能逐渐增大，当弹簧对小球向上的弹力大小与重力大小相等时，物体的动能最大。之后，弹性势能和动能逐渐减小，重力势能逐渐增大，当弹簧恢复到自然长度时，弹性势

24、能为0。之后，重力势能仍逐渐增大，动能仍逐渐减少，到达C点时，动能减少到0，重力势能达到最大。解：（1）甲乙：弹性势能重力势能和动能乙丙：动能重力势能（2）在整个过程甲丙AC中，甲A的弹性势能全部转化为丙C重力势能则：在过程乙丙BC中，乙B的动能能全部转化为丙C重力势能则：2、游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会 掉下来。我们把这种情形抽象为右图的模型：弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接，使小球从弧形轨道上端滚下，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动。实验发现，只要h大于一定值，小球就可以顺利通过圆轨道的最高点。如果已知圆轨道的半径为R、h至少要等于多大？不考虑摩擦等阻力。分析：设小球的

25、质量为m,小球运动到圆轨道最高点时的速度为v，受到圆轨道的压力为FN。小球从A点放手后下滑至最高点B的过程中，由于只有重力做功，机械能守恒。 解：（1）确定由左最高到圆内最高过程为研究对象，构建模型： （2）对小球进行运动分析和受力分析：竖直向下的重力mg；垂直轨道向内的压力FN；3）根据力与运动方向的关系，判断各个力做功情况。小球向右边运动；压力与运动方向垂直，垂直无功；重力与运动方向夹角小于90度，做正功；FNmgv（4）明确初末状态的动能和势能、列表求解。初状态=末状态势能动能力做功（除重力、弹力外）势能动能(5)求解：左边相加等于右边相加。mgh00mg2R在圆轨道的最高点B处，根据牛顿第二定律，有mgFN欲使小球顺利地通过圆轨道的最高点时，则