第八章 机械能守恒定律 章末总结课件

章末总结以图入题·构建情境·自主总结·悟透模型情境提点模型-规律-方法-结论热点一功和功率的计算1.(2024·浙江6月选考卷)一个音乐喷泉喷头出水口的横截面积为2×10-4m2,喷水速度约为10

m/s,水的密度为1×103

kg/m3,则该喷头喷水的功率约为(

)[A]10

W

[B]20

W

[C]100

W

[D]200

WC2.(2024·福建卷)我国古代劳动人民创造了璀璨的农耕文明。图甲为《天工开物》中描绘的利用耕牛整理田地的场景,简化的物理模型如图乙所示,人站立的农具视为与水平地面平行的木板,两条绳子相互平行且垂直于木板边缘。已知绳子与水平地面夹角θ为25.5°,sin25.5°=0.43,cos

25.5°=0.90。当每条绳子拉力F的大小为250

N时,人与木板沿直线匀速前进,在15

s内前进了20

m,求此过程中:(1)地面对木板的阻力大小;【答案】

(1)450

N【解析】

(1)人与木板沿直线匀速前进;根据力的平衡条件有2Fcos

θ-F阻=0,代入题给数据得F阻=450

N。(2)两条绳子拉力所做的总功;【答案】

(2)9000J【解析】

(2)根据功的定义,两条绳子拉力做的总功W=2Fscos

θ,代入题给数据得W=9

000

J。(3)两条绳子拉力的总功率。【答案】

(3)600W热点二动能和动能定理的应用3.(2025·云南卷)如图所示,中老铁路国际旅客列车从云南某车站由静止出发,沿水平直轨道逐渐加速到144

km/h,在此过程中列车对座椅上的一高中生所做的功最接近(

)[A]4×105

J

[B]4×104

J[C]4×103

J

[D]4×102

JB4.(2025·福建卷)如图甲,水平地面上有A、B两个物块,两物块的质量均为0.2

kg,A与地面间的动摩擦因数μ=0.25,B与地面无摩擦,两物块并排放置,在外力F的作用下向右前进,外力F与位移x的关系图像如图乙所示,P点为光滑圆弧轨道最低点,M点为最高点,水平地面长度大于4

m,重力加速度g取10

m/s2。求:(1)在0～1m内F做的功;【答案】

(1)1.5

J【解析】

(1)F-x图线与坐标轴围成的面积表示力F对物体做的功,0～1

m内F做的功为W=1.5×1

J=1.5

J。(2)当x=1m时,A与B之间的弹力大小;【答案】

(2)0.5N【解析】

(2)当x=1

m时,设A、B之间的弹力大小为FN,对A与B整体和B分别受力分析,如图1、图2所示。对A、B整体,根据牛顿第二定律有F-FfA=(mA+mB)a,受到的摩擦力为FfA=μmAg,对B,根据牛顿第二定律有FN=mBa,代入数据解得FN=0.5

N。(3)要保证B能到达M点,圆弧轨道半径应满足的条件。【答案】

(3)R≤0.2m用力F推动A与B,当A、B之间的弹力为零时A、B分离,即当F减小到F=FfA=μmAg=0.5

N时A、B分离,由题图乙可知A、B分离时向右移动的位移x1=3

m,此过程中,设F做的功为WF,A、B刚要分离时两者的速度为v0,由动能定理有热点三机械能守恒定律的应用5.(2024·全国甲卷)如图,一光滑大圆环固定在竖直平面内,质量为m的小环套在大圆环上,小环从静止开始由大圆环顶端经Q点自由下滑至其底部,Q为竖直线与大圆环的切点。则小环下滑过程中对大圆环的作用力大小(

)[A]在Q点最大

[B]在Q点最小[C]先减小后增大

[D]先增大后减小C6.(2022·全国甲卷)北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下,到b处起跳,c点为a、b之间的最低点,a、c两处的高度差为h。要求运动员经过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍,运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力,则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于(

)D热点四能量守恒和功能关系7.(2025·云南卷)如图所示,质量为m的滑块(视为质点)与水平面上MN段的动摩擦因数为μ1,与其余部分的动摩擦因数为μ2,且μ1>μ2。第一次,滑块从Ⅰ位置以速度v0向右滑动,通过MN段后停在水平面上的某一位置,整个运动过程中,滑块的位移大小为x1,所用时间为t1;第二次,滑块从Ⅱ位置以相同速度v0向右滑动,通过MN段后停在水平面上的另一位置,整个运动过程中,滑块的位移大小为x2,所用时间为t2。忽略空气阻力,则(

)[A]t1<t2

[B]t1>t2[C]x1>x2

[D]x1<x2AC热点五验证机械能守恒定律9.(2025·河南卷)实验小组利用图1所示装置验证机械能守恒定律。可选用的器材有:交流电源(频率50

Hz)、铁架台、电子天平、重锤、打点计时器、纸带、刻度尺等。(1)下列所给实验步骤中,有4个是完成实验必需且正确的,把它们选择出来并按实验顺序排列:

(填步骤前面的序号)。

①先接通电源,打点计时器开始打点,然后再释放纸带②先释放纸带,然后再接通电源,打点计时器开始打点③用电子天平称量重锤的质量④将纸带下端固定在重锤上,穿过打点计时器的限位孔,用手捏住纸带上端⑤在纸带上选取一段,用刻度尺测量该段内各点到起点的距离,记录分析数据⑥关闭电源,取下纸带④①⑥⑤(2)图2所示是纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E到起点的距离。则打出B点时重锤下落的速度大小为

m/s(保留三位有效数字)。

1.79(3)纸带上各点与起点间的距离即为重锤下落高度h,计算相应的重锤下落速度v,并绘制图3所示的v2-h关系图像。理论上,若机械能守恒,图中直线应

(选填“通过”或“不通过”)原点且斜率为

(用重力加速度大小g表示)。由图3得直线的斜率k=

(保留三位有效数字)。

通过2g19.03.1(1)安装实验装置的操作有:①在斜槽末端安装光电门②调节斜槽在竖直平面内③调节斜槽末端水平④将斜槽安装到底座上其合理的顺序是

(选填“A”“B”或“C”)。

A.①②③④

B.④②③①C.④①②③B【解析】

(1)正确步骤为将斜槽安置于底座,调节斜槽在竖直平面内,调节斜槽末端水平,安装光电门,序号为④②③①。(2)测量钢球直径的正确操作是图中

(选填“乙”或“丙”)所示的方式。

乙【解析】

(2)测量钢球直径时需要确保测量工具与钢球接触良好,并且钢球的位置不会导致测量误差。在题图的情形中,乙方式更准确地使游标卡尺的两测量面与钢球的表面垂直接触,适合测量直径。而丙方式因为夹持不住钢球,使得钢球并没有夹在两测量爪之间,测量不准确。故选乙。(3)在斜槽上5个不同的位置由静止释放钢球。测量得出的实验数据见表1。已知钢球的质量

m=0.02

kg,重力加速度g=9.80

m/s2。请将下表的数据补充完整。表1h/(10-2

m)4.005.006.007.008.00ΔEk/(10-3

J)4.906.257.458.7810.0ΔEp/(10-3

J)7.849.8011.813.7

15.7【解析】

(3)根据ΔEp=mgh,可知下降高度为8.00×10-2m时减少的重力势能为下降高度为4.00×10-2

m时的2倍,代入数据可得ΔEp≈15.7×10-3

J。(4)实验数据表明,ΔEk明显小于ΔEp,钢球在下降过程中发生机械能的损失。小明认为,机械能的损失主要是由于钢球受到的摩擦力做功造成的。为验证此猜想,小明另取一个完全相同的斜槽按图丁平滑对接。若钢球从左侧斜槽上A点由静止释放,运动到右侧斜槽上,最高能到达B点,A、B两点高度差为H。则该过程中,摩擦力做功大小的理论值W理=

(用m、g、H表示)。

mgH【解析】(4)根据动能定理可得mgH-W理=0,可得