机械能及能量守恒简介

主题内容要求机械能及能量守恒机械能守恒定律及其应用能量守恒与能量转化和转移ⅡⅠ实验与探究实验六：验证机械能守恒定律Ⅰ一、机械能1．概念：物体的动能和势能之和称为物体的机械能其中势能包括重力势能和弹性势能2．表达式：E＝Ep＋Ek说明：在确定物体的机械能大小时，先要选定势能的零势面．二、机械能守恒定律1．机械能守恒定律的表述：在只有重力(或弹簧弹力)做功的情形下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变．2．对机械能守恒条件的认识：“只有重力(或弹簧弹力)做功”不等于“只受重力(或弹簧弹力)作用”．在该过程中，物体可以受其他力的作用，只要这些力不做功，或所做的功的代数和为零，就可以认为是“只有重力(或弹簧弹力)做功”说明：用(1)时，需要规定重力势能的参考平面；用(2)时则不必规定重力势能的参考平面，因为重力势能的改变量与参考平面的选取没有关系．尤其是用－ΔEp＝ΔEk，只要把增加的机械能和减少的机械能都写出来，方程自然就列出来了．4．解题步骤(1)确定研究对象和研究过程．(2)判断机械能是否守恒．(3)选定一种表达式，列式求解．5．判断机械能是否守恒：(1)用做功来判断：分析物体运动情况或物体受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒；(2)用能量转化来判定：若物体系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，则物体系机械能守恒．三、能量转化与守恒定律能量既不会消失，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一物体，而在转化或转移过程中，能量的总量保持不变．四、功能关系(1)做功的过程是能量转化的过程，功是能量转化的量度．(2)需要强调的是：功是一种过程量，它和一段位移(一段时间)相对应；而能是一种状态量，它和一个时刻相对应．两者的单位是相同的(都是J)，但不能说功就是能，也不能说“功变成了能”．(3)常用的功能关系式：①物体动能的增量由外力做的总功来量度：W外＝ΔEk，这就是动能定理．②物体重力势能的增量由重力做的功来量度：WG＝－ΔEp.③物体机械能的增量由重力以外的其他外力做的功来量度：W其他＝ΔE机，(W其他表示除重力以外的其它外力做的功)．五、实验：验证机械能守恒定律1．实验原理在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以相互转化．但总的机械能守恒，若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，恒有mgh＝mv2，故只需借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度即可验证机械能是否守恒．2．实验器材铁架台(带铁夹)、打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸片、直尺、导线、低压交流电源．3．实验步骤(1)按上图所示把打点计时器安装在铁架台上，连好电源．(2)把纸带的一端和重锤用夹子固定好，另一端穿过打点计时器限位孔；用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近．(3)接通电源，先打开打点计时器的开关，后松手让重锤带着纸带自由下落．(4)重复几次，得到3～5条打好点的纸带．4．注意事项(1)安装打点计时器时，必须使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力．为了减小空气阻力的影响，重锤的质量要大一些．(2)实验时，必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点．(3)测量高度h时，应从起始点算起，为减小h的相对误差，选取的计数点要离起始点远些．(4)因为是通过比较mv2和mgh是否相等来验证机械能是否守恒，故不需要测量重锤的质量．(单选选Ⅰ)(2010年年广东东学业业水平平测试试)如图所所示，，质量量为m的小球球，从从离桌桌面H高处自自由下下落．．已知知桌面面离地地高度度为h，若以以桌面面为参参考平平面，，则小小球落落到地地面时时的重重力势势能为为(g为重力力加速速度)()A．－－mghB．－－mg(H＋h)C．mgHD．mg(H－h)解析：：以桌面面为零零势能能面，，小球球到地地面时时的重重力势势能为为－mgh.答案：：A点评：：(1)本题题属于于“认识”层次；；(2)选选择不不同的的参考考平面面，物物体重重力势势能的的数值值是不不同的的，但但重力力势能能的变变化量量具有有绝对对的意意义．．(单选选Ⅰ)(2010年年江苏苏学业业水平平测试试)我国发发射的的“神神舟七七号””飞船船在绕绕地球球45圈后后，于于2008年9月28日日胜利利返航航．在在返回回舱拖拖着降降落伞伞下落落的过过程中中，其其重力力做功功和重重力势势能变变化的的情况况为()A．重力做做正功，重重力势能减减小B．重力做做正功，重重力势能增增加C．重力做做负功，重重力势能减减小D．重力做做负功，重重力势能增增加解析：返回舱拖着着降落伞下下落时，重重力做正功功，重力势势能减小．．答案：A点评：(1)重力力势能的变变化由重力力做功量度度．(2)它们由物物体高度的的变化来决决定，与参参考平面的的选取无关关，具有相相对性．(单选Ⅱ)(2010年贵阳阳会考)在下列过程程中，若不不计空气阻阻力，机械械能守恒的的是()A．石块在在水中匀速速下落的过过程B．铅球被被抛出后在在空中运动动的过程C．电梯加加速上升的的过程D．木箱沿沿粗糙斜面面匀速下滑滑的过程解析：在只有重力力做功的情情况下，物物体的机械械能才守恒恒，铅球被被抛出后只只有重力做做功，在空空中运动过过程机械能能守恒．答案：B点评：物体的机械械能是否守守恒要看是是否只有重重力对物体体做功，与与物体的运运动状态没没有直接的的联系．(单选Ⅱ)如下图所示示，桌面高高为h，质量为m的小球从离离桌面高H处自由落下下，不计空空气阻力，，设以桌面面为参考平平面，则小小球落到地地面前瞬间间的机械能能为()A．mghB．mgHC．mg(H＋h)D．mg(H－h)解析：物体下落过过程只有重重力做功，，故物体的的机械能守守恒，以桌桌面为参考考平面，初初状态小球球的机械能能为mgH，故在小球球落到地面面未碰地之之前任一时时刻的机械械能都为mgH.故选项B正确．答案：B点评：(1)本题题属于“理解”中的“简单应用”层次；(2)应用机机械能守恒恒定律分析析问题时，，只涉及物物体系的初初、末状态态的物理量量，而无须须分析中间间过程的细细节，这使使问题处理理得到简化化．(多选)(2010年广东学学业水平测测试)关于能量和和能源，下下列表述正正确的是()A．能量可可以从一种种形式转化化为另一种种形式B．能量可可以从一个个物体转移移到另一个个物体C．能量是是守恒的，，所以能源源永不枯竭竭D．能源在在利用过程程中有能量量耗散，这这表明能量量不守恒解析：由能量守恒恒定律知，，能量可以以从一种形形式转化为为另一种形形式，可以以从一个物物体转移到到另一个物物体，A、、B正确．．能量是守守恒的，但但在利用过过程中有能能量耗散，，这部分耗耗散的能量量人类难以以利用，能能量的总量量保持不变变，但我们们仍然要节节约能源，，C、D错错．答案：AB点评：(1)本题题属于“了解”和“认识”的层次．(2)能运运用能量守守恒定律分分析生产和和生活实际际中的有关关简单问题题.1．(单选Ⅰ)(2010年广东学学业水平考考试)小球球在做自由由落体运动动的过程中中，下列说说法正确的的是()A．小球的的动能不变变B．小球的的重力势能能增大C．小球的的机械能减减小D．小球的的机械能守守恒解析：小球做自由由落体运动动中只有重重力做功，，小球的动动能增加，，重力势能能减小，总总机械能守守恒，只有有D正确．．故选D.答案：D2．(单选Ⅰ)(2010年深圳模模拟)用吊吊车将质量量为m的物体从地地面吊到h高度处，在在这个过程程中()A．物体克克服重力做做功mgh，重力势能能增加mghB．物体克克服重力做做功mgh，重力势能能减少mghC．重力对对物体做功功mgh，重力势能能减少mghD．重力对对物体做功功mgh，重力势能能增加mgh解析：吊车将质量量为m的物体从地地面吊到h高度处，重重力做负功功．(即物物体克服重重力做功)，重力势势能增加．．故选A.答案：A3．(单选Ⅰ)在做“用落落体法验证证机械能守守恒定律””的实验中中，除了铁铁架台、低低压交流电电源、纸带带等实验器器材外，还还必需的器器材应包括括()A．秒表B．多用用电表C．打点计计时器D．弹簧秤秤解析：用纸带记录录物体运动动的信息，，还需打点点计时器．．故选C.答案：C4．(单选Ⅱ)关于用自由由落体法验验证机械能能守恒定律律实验，下下列说法中中正确的是是()A．重力势势能的减少少量mgh总是比动能能的增加量量mv2大B．重力势势能的减少少量mgh总是比动能能的增加量量mv2小C．实验时时应先松开开纸带，再再接通电源源D．实验需需要用天平平测物体(重锤)的的质量解析：由于重物下下落过程中中，要克服服阻力做功功，故A对对B错；实实验时是先先接通电源源．后释放放纸带，C错；由于于等式两边边均有质量量，故质量量不需测出出．答案：A5．(单选Ⅰ)(2011年惠州模模拟)一个个物体从某某一高度开开始自由下下落，不计计空气阻力力，在物体体下落过程程中，以下下说法中错错误的是()A．物体的的动能不断断增大B．物体的的重力势能能不断减小小C．物体的的机械能不不断减小D．物体的的机械能守守恒解析：一个物体自自由下落，，仅有重力力做功，故故机械能守守恒；在下下落过程中中，物体动动能增大，，势能减少少；故错误误的是C.答案：C一、单项选选择(Ⅰ)(1－10)1．下列说说法正确的的是()A．物体所所受的合力力为零，机机械能一定定守恒B．物体所所受合力不不为零，机机械能一定定不守恒C．物体受受到重力、、弹力以外外的力作用用时，机械械能一定不不守恒D．物体在在只有重力力、弹力做做功时，机机械能一定定守恒解析：物体的机械械能是否守守恒与合外外力是否为为零无关，，A、B都都错；物体体受到重力力、弹力以以外的力作作用时，只只要这些力力不做功，，机械能是是可以守恒恒的，C错错，显然D正确．答案：D二、单项选选择题(ⅡⅡ)(11－16)11．在下下列几种运运动中，机机械能一定定不守恒的的是()A．质点做做匀速圆周周运动B．物体做做匀速直线线运动C．子弹打打入木块过过程中D．物体做做匀变速直直线运动解析：质点在