機(jī)械能守恒定律復(fù)習(xí)提綱及試卷

1、說明：若沒有充裕的時間，則可以只做第三、五、六節(jié)和檢測卷。第七章 機(jī)械能守恒定律一、功1. 做功與否的判斷問題物體受到力的作用，如果物體在力的方向上發(fā)生位移，我們就說力對物體做了功?？梢娮龉εc否的判斷，依據(jù)的是功的兩個要素：力與力的方向上的位移。2. 做功多少的計算問題做功多少是根據(jù)功的公式來計算的，功的公式為：，其中各個物理量的含義如下：F是做功的力；s是力所作用的那個物體的位移；而則是力F與位移s之間的夾角。3. 做功快慢的描述問題做功的快慢程度用功率來描述，功率的定義式是：功率的導(dǎo)出式是：前者用于計算某段時間內(nèi)的平均功率，后者則用于計算某個時刻瞬時功率。4. 對功的物理含義的理解關(guān)于功我

2、們不僅要從定義式進(jìn)行理解和計算，還應(yīng)理解它的物理含義。功是能量轉(zhuǎn)化的量度，即：做功的過程是能量的一個轉(zhuǎn)化過程，這個過程做了多少功，就是多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。對物體做正功，物體的能量增加。對物體做了多少正功，物體的能量就增加了多少；對物體做負(fù)功，也稱物體克服阻力做功，物體的能量減少，做了多少負(fù)功，物體的能量就減少了多少。因此功的正、負(fù)表示能的轉(zhuǎn)化情況，表示物體是輸入了能量還是輸出了能量。例1 如圖1所示，質(zhì)量為m的物體靜止于傾角為，質(zhì)量為M的斜面體上，現(xiàn)對該斜面體施一水平向左的推力F，使物體隨斜面體一起沿水平方向向左勻速運(yùn)動，位移為s，求在此過程中物體所受重力、支持力、摩擦力各對物體做了多少功？圖

3、1析與解：物體的受力情況如圖2所示，由于物體處于勻速運(yùn)動狀態(tài)，可由共點力的平衡條件得，且與s間的夾角為，與s間的夾角為，所以：圖2說明：若力和位移不在一條直線，求力對物體做功時，可將力正交分解，使其一個分力與位移在一條直線上，另一個分力與位移垂直，也可以將位移按類似的方法正交分解。課堂同步1.“你挑著擔(dān),我牽著馬”.有人認(rèn)為:西游記中,沙僧挑擔(dān)千里沒有做功,八戒扶唐僧上馬是做功的.你怎么看?2.放在水平光滑地面上的靜止物體,受F=10N的水平向右的力推動,運(yùn)動8m時突然將此力反向,但大小不變,一直把物體推回原處(即全過程總位移為0),能否用WFCos 算出此力在全過程中做的功等于零?總功為多少

4、?3.小明同學(xué)豎直上拋一塊橡皮,請問橡皮在上升、下落過程中重力做功如何?空氣阻力做功如何? 圖54v37°F4.如圖54所示,一個質(zhì)量為m=2kg的物體,受到推力F=10N的作用,在水平地面上移動了距離=2m后撤去推力,物體又滑行=1.6m的距離后停止,設(shè)物體與地面間的滑動摩擦力為它們間彈力的0.2倍,取g=10m/s2.求:（1）推力F對物體做的功（2）全過程中摩擦力對物體所做的功（3）推力F作用時,合力對物體所做的功課后鞏固1.皇馬和曼聯(lián)兩支世界著名足球隊的來華,北京又一次掀起了足球熱.若足球運(yùn)動員將質(zhì)量為0.5kg的足球踢出,使足球在水平地面上運(yùn)動了40m而停止,已知踢球時運(yùn)動

5、員對球的平均作用力為100N,則人對球所做的功是（ ）A.200J B.4000J C.0J D.條件不足,無法確定奧運(yùn)金牌榜最高榮譽(yù):1996年亞特蘭大奧運(yùn)會70公斤級舉重冠軍 2000年悉尼奧運(yùn)會77公斤級舉重冠軍姓名:占旭剛 性別:男 生日:1974.5.15 籍貫:浙江衢州市開化縣 身高:1.70米 體重:79公斤 項目:舉重 教育背景:大學(xué)2. 根據(jù)上述資料,你能估算出占旭剛1997年創(chuàng)造70公斤級挺舉世界紀(jì)錄195.5公斤時對杠鈴做了多少功嗎？ 圖55F3.如圖55所示,質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為的斜面體上,在水平推力F作用下,使物體與斜面體保持相對靜止,一起勻速通過位移.則此過程

6、中,斜面體對物體做的總功為（ ）A.0 B.F C.mgsin D.mgcos4.一個人從水面深4m的井中勻速提起50N的水桶至地面,在水平道路上行走12m,再勻速走下6m深的地下室,則此人用來提水桶的力所做的功為（ ）A.500J B.1100J C.100J D. -100J 5.質(zhì)量為2kg的物體置于水平面上,在運(yùn)動方向上受到水平拉力F的作用,沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動,2s后撤去F,其運(yùn)動的速度圖像如圖56所示,取g=10m/s2,則下列說法正確的是（ ）v/m·s-1t/s246O510圖56A.拉力F對物體做功150JB.拉力F對物體做功500JC.物體克服摩擦力做功10

7、0JD.物體克服摩擦力做功175J 圖576.一個質(zhì)量為m的勻質(zhì)正方體物塊邊長為a,放在粗糙的地面上,現(xiàn)用翻滾的方法向前移動物塊,如圖57所示.問每翻滾一次人至少對物塊做多少功? 圖58AB7.如圖58所示,水平傳送帶以恒定速度v=4m/s順時針方向運(yùn)動,被傳送的物體質(zhì)量m=2kg,它與傳送皮帶之間的動摩擦因數(shù)=0.2,物體在A處無初速放到傳送帶上,被傳送到B處.已知A、B相距=8m,取g=10m/s2.問物體由A到B所受的摩擦力做了多少功? 圖598. 利用斜面從貨車上卸重物是工人師傅常用的方法.如圖59所示,設(shè)每包貨物的質(zhì)量為m,斜面傾角為,斜面長度為 ,貨物與斜面的動摩擦因數(shù)為.求貨物從

8、斜面頂端滑到底端的過程中受到的各個力所做的功以及合外力做的功. 提速訓(xùn)練1.舉例說明:摩擦力可以做負(fù)功,也可以做正功,也可以不做功. 圖510HFAB60°30°2.某人用F=50N、豎直向下的恒力拉繩的一端,使繩繞過一定滑輪（不計滑輪的摩擦和質(zhì)量）拉一物體沿粗糙水平面由A移到B,如圖510所示,已知定滑輪離物體的高度H=3m,物體所受阻力恒為22N,求拉力和阻力對物體各做多少功?am圖5113如圖511所示,升降機(jī)內(nèi)有一斜面,其傾角為,一質(zhì)量為m的物體放在斜面上,若升降機(jī)以加速度a勻加速直線上升,且物體與斜面保持相對靜止,則在升降機(jī)上升高度h的過程中,物體受到的各力分別對

9、物體做了多少功?合力對物體做了多少功?選科準(zhǔn)備1.物體靜止在光滑水平地面上,先對物體施加一水平向右的恒力F1,經(jīng)過時間t后撤去,立即對它施加水平向左的恒力F2,又經(jīng)過時間t后,物體回到原出發(fā)點,在這一過程中,F1、F2分別對物體所做的功W1和W2的關(guān)系是（ ）A.W1=W2 B.W2=2W1 C.W2=3W1 D.W2=5W1 圖512rF2.如圖512所示,某力F大小等于10N保持不變,作用在半徑r=1m的轉(zhuǎn)盤的邊緣上,方向任何時刻均沿過作用點的切線方向,則在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動一周的過程中,力F所做的功為（ ）A.0J B.10J C.20J D.無法確定二、功率1. 功率是描述做功快慢的物理量由可知

10、，功率的大小只與其“比值”有直接聯(lián)系，與做功多少和時間長短無直接關(guān)聯(lián)，比較功率的大小就要比較功與完成這些功的所用時間之“比值”?！氨戎怠贝?，功率就大，做功就快，“比值”小，功率就小，做功就慢。物體做功功率是描述物體做功的一個狀態(tài)；做功的多少是一個過程，所以不能說功率大，做功就多。物體做功多少是做功物體在做功過程中的一個積累，隨著做功過程的積累時間越長，這個物體做功就越多，就是一個積累的意思。即P在時間t上的積累就是物體做功的多少。2. 對力的功率的認(rèn)識由、可得：，此式中為力F與速度之間的夾角。把當(dāng)作整體來看是物體在力的方向上的分速度，即：作用在物體上的力與物體在力的方向上分速度的乘積叫做力的功

11、率。對一個動力機(jī)械，當(dāng)功率P一定時，由可知：降低運(yùn)動速度可以增大牽引力；反過來，若阻力很小，可以加快運(yùn)動速度。這一點在各種機(jī)械設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。任何機(jī)械都有一個銘牌，銘牌上所注功率為這部機(jī)械的額定功率。它是提供人們對機(jī)械進(jìn)行選擇、配置的一個重要參數(shù)，它反映了機(jī)械的做功能力或機(jī)械所能承擔(dān)的“任務(wù)”。機(jī)械運(yùn)行過程中的功率是實際功率。機(jī)械的實際功率可以小于其額定功率（俗稱機(jī)械沒吃飽），可以等于其額定功率（稱滿負(fù)荷運(yùn)行），還可以在短時間內(nèi)略大于其額定功率（稱超負(fù)荷運(yùn)行）。機(jī)械不能長時間超負(fù)荷運(yùn)行，那樣會損壞機(jī)械設(shè)備，縮短其使用壽命。3. 機(jī)車的兩種啟動（1）機(jī)車以恒定功率啟動，牽引力隨速度的增大而

12、減小，機(jī)車做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動。當(dāng)加速度減小到零時速度最大，以后機(jī)車做勻速運(yùn)動（牽引力等于阻力）。如圖3所示機(jī)車以恒定功率啟動的Pt圖和vt圖。（機(jī)車在水平面運(yùn)動，阻力視為恒定）圖3 圖4（2）機(jī)車勻加速啟動，機(jī)車先做初速為零的勻加速運(yùn)動。功率隨時間正比例增大，當(dāng)增大到額定功率時，開始做一段變加速運(yùn)動，牽引力減小到等于阻力時，機(jī)車的速度增大到最大速度。如圖4為機(jī)車以勻變速啟動的Pt和vt圖。例2：汽車發(fā)動機(jī)的額定牽引功率為60kW，汽車質(zhì)量為，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的倍，試問（取）：（1）汽車保持以額定功率從靜止起動后能達(dá)到的最大速度是多少？（2）若汽車從靜止開始，保持以的

13、加速度做勻加速直線運(yùn)動，這一過程能維持多長時間？析與解：（1）汽車一開始就保持額定功率，牽引力隨速度的增大而減小，汽車做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動，當(dāng)加速度減小到零時速度最大。此時，所以（2）汽車以恒定加速度起動，先做初速為零的勻加速運(yùn)動，功率隨時間正比例增大，當(dāng)增大到額定功率時，開始做變加速運(yùn)動。設(shè)保持勻加速運(yùn)動的時間為t，勻加速運(yùn)動能達(dá)到的最大速度為，則：，所以課堂同步1.在某高樓建筑中需要搬運(yùn)一批磚頭到一高層上,在搬運(yùn)磚頭過程中,起重機(jī)和搬運(yùn)工人的搬運(yùn)情況如下表所示.試分析和比較起重機(jī)和搬運(yùn)工人在搬磚過程中所做功及做功快慢情況.（設(shè)一塊磚重約20N,高層距地面約10m）時間/h數(shù)量 /塊

14、對象1234561224起重機(jī)480096001440019200240002880057600115200搬運(yùn)工人4008001200160020002400480096002設(shè)人騎自行車在平直公路上以正常速度行駛,所受阻力約為人和車總重的0.02倍,則騎車人的功率最接近于( )A.10-1k B.10-3k .1k .10k3.如果你們班的教室在樓上,每天都要上樓.設(shè)計實驗測量你跑著上樓時的輸出功率.4.將家里的電器設(shè)備上的額定功率記錄下來,計算每部機(jī)器每天要做多少功？要消耗多少電能？哪一部機(jī)器最耗電？在全班交流一下.課后鞏固1.一質(zhì)量為m的物塊,在幾個共點力的作用下靜止在光滑的水平桌面上

15、,現(xiàn)把其中一個水平方向的力從F突然增大到3F,保持其他力不變,則在t秒末該力的功率為( ) A. B. C. D. 2. 小王上班就要遲到了.若僅僅就理論上討論,他應(yīng)怎樣起動他的汽車才能用較短的時間使之達(dá)到最大速度（ ）A.以最大油門最大功率起動 B.以恒定的加速度起動C.起動時間是由發(fā)動機(jī)功率決定的,與起動方式無關(guān) D.不知道,無法確定3. 如圖515所示是健身用的“跑步機(jī)”示意圖,質(zhì)量為m的運(yùn)動員踩在與水平面成角的靜止皮帶上,運(yùn)動員用力后蹬皮帶,皮帶運(yùn)動過程中受到的阻力恒定為f,使皮帶以速度v勻速運(yùn)動,則在運(yùn)動過程中下列說法正確的是（） 圖515A.人腳對皮帶的摩擦力是皮帶運(yùn)動的動力 B.

16、人對皮帶不做功 C.人對皮帶做功的功率為mgv D.人對皮帶做功的功率為fv4. 幾個同學(xué)爬樓比賽時,要比較誰的功率大,分別需要哪些測量儀器和測出哪些物理量?5. 汽車發(fā)動機(jī)的功率為60kw其總質(zhì)量為5t.在水平路面上行駛時,所受阻力恒為5.0×103N.試求汽車所能達(dá)到的最大速度?6. 某同學(xué)在跳繩比賽中,每分鐘跳120次,若每次起跳中有4/5時間騰空,該同學(xué)體重50kg,則他在跳繩中1分鐘內(nèi)克服重力做功的平均功率為多少?若他在跳繩的1分鐘內(nèi),心臟跳動了60次,每次心跳輸送1×10-4m3的血液,其血壓（可看作心臟血液壓強(qiáng)的平均值）為2×104pa,則心臟工作的

17、平均功率為多少? (g取10m/s2)7. 起重機(jī)在5s內(nèi)將質(zhì)量為2×103kg的重物豎直吊到15m高處,如果重物勻速上升,起重機(jī)對重物做多少功?功率多大?如果重物由靜止開始勻加速上升,起重機(jī)對重物的拉力多大?做功多少?平均功率多大?最大功率多大?(g取10m/s2) 8.設(shè)計一個實驗測量你在某一項運(yùn)動中自己做功的功率.寫出實驗方案,討論一下需要測量的物理量,實驗中有哪些注意事項? 并進(jìn)行實際測量.提速訓(xùn)練1. 設(shè)質(zhì)量為m的輪船航行時阻力與航行速度的關(guān)系是f=KV2,則當(dāng)船以額定功率P行駛時,（1）輪船能達(dá)到的最大速度Vm是多大?（2）當(dāng)船速為V1時,（V1<Vm）時輪船的加速

18、度為多大? 圖5162.如圖516所示,水平傳送帶正以v=2m/s的速度運(yùn)行,兩端水平距離為=10m.把質(zhì)量m=1kg的物體輕輕放到傳送帶上,物體在傳送帶的帶動下向右運(yùn)動,若物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=0.1,則把這個物體從傳送帶左端傳送到右端的過程中,摩擦力對物體做功的平均功率多大?若=1m時情況又怎樣?(物體看作質(zhì)點,取g=10m/s2)3. 汽車發(fā)動機(jī)的額定功率為30KW,質(zhì)量為2000kg,當(dāng)汽車在水平路面上行駛時受到阻力為車重的0.1倍,求:(1)汽車在路面上能達(dá)到的最大速度(2)若汽車從靜止開始保持1m/s2的加速度作勻加速直線運(yùn)動,則這一過程能持續(xù)多長時間(3)若汽車以額定功率行

19、駛,汽車速度為10m/s時的加速度多大?選科準(zhǔn)備1.人的心臟跳一次大約輸送8×10-5m3的血液,正常人血壓（可看作心臟壓送血液的壓強(qiáng)）的平均值約為1.5×104Pa,心跳約每分鐘70次,據(jù)此估測心臟工作的平均功率.2. 位于水平面上的物體A,在斜向上的恒定拉力作用下,正以v2m/s的速度向右做勻速直線運(yùn)動.已知F的大小為100N,方向與速度v的夾角為37°.求:(1)拉力F對物體做功的功率是多大?(2)物體向右運(yùn)動10s的過程中,拉力F對它做多少功?(sin37°0.6,cos37°0.8)3.一汽車的額定功率為80kW,在水平公路上行駛時,

20、最大速率可達(dá)25m/s,汽車質(zhì)量為900kg,設(shè)汽車在運(yùn)動中所受阻力恒定.求:(1)若汽車由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動的加速度大小為2m/s2,求勻加速行駛的最長時間.(2)若汽車功率達(dá)到最大值后,一直保持恒定功率行駛,求汽車從開始運(yùn)動到1分鐘內(nèi)發(fā)動機(jī)所做的功.三、功能定理1. 動能：動能是一個狀態(tài)量，它與物體的運(yùn)動狀態(tài)對應(yīng)。動能也是標(biāo)量，它只有大小，沒有方向，而且物體的動能總是大于等于零，不會出現(xiàn)負(fù)值。動能具有相對性，它與參照物的選取有關(guān)。如：在行駛中汽車上的物體，對汽車上的乘客，物體動能為零；但對路邊的行人，物體的動能不為零。2. 外力對物體做功與物體動能的關(guān)系：外力對物體做正功，物體的動能

21、增加，這一外力有助于物體的運(yùn)動，是動力；外力對物體做負(fù)功，物體的動能減小，這一外力是阻礙物體的運(yùn)動，是阻力，外力對物體做負(fù)功往往又稱物體克服阻力做功。功是能量轉(zhuǎn)化的量度，外力對物體做了多少功；就有多少動能與其他形式的能發(fā)生了轉(zhuǎn)化。所以外力對物體所做的功就等于物體動能的變化量，即。這就是動能定理。3. 應(yīng)用動能定理的注意點：（1）明確研究對象、研究過程，找出初、末狀態(tài)的速度情況。（2）要對物體進(jìn)行正確的受力分析（包括重力），明確各力做功的大小及正負(fù)情況。（3）若物體運(yùn)動過程中包含幾個不同物理過程，解題時，可以分段考慮，也可視為一整體過程，列出動能定理求解。4. 關(guān)于動能與動量的比較（1）動能與動

22、量都是由質(zhì)量和速度共同決定的物理量；（2）動能和動量都是用于描述物體機(jī)械運(yùn)動的狀態(tài)量；（3）動能是標(biāo)量，動量是矢量；（4）動能決定了物體克服一定阻力能運(yùn)動多遠(yuǎn)，動量則決定著物體克服一定阻力能運(yùn)動多長時間；（5）動能是從能量觀點出發(fā)描述機(jī)械運(yùn)動的，動量是從機(jī)械運(yùn)動本身出發(fā)描述機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)的。例3：總質(zhì)量為M的列車，沿水平直線軌道勻速前進(jìn)，其末節(jié)車廂質(zhì)量為m，中途脫鉤，司機(jī)發(fā)覺時，機(jī)車已行駛了L距離，于是立即關(guān)閉油門撤去牽引力。設(shè)運(yùn)動的阻力與質(zhì)量成正比，比例系數(shù)為k，機(jī)車的牽引力恒定，當(dāng)列車的兩部分都停止時，它們的距離是多少？析與解：設(shè)牽引力為F，脫鉤前列車的速度為，脫鉤后兩部分的位移分別為、。對

23、列車脫鉤到靜止的全過程，由動能定理：，對末節(jié)車廂，脫鉤后運(yùn)動的全過程，由動能定理：，由脫鉤前列車勻速運(yùn)動得：，解得：。本題也可用補(bǔ)償法進(jìn)行分析。若末節(jié)車廂脫鉤時司機(jī)關(guān)閉油門，則兩部分運(yùn)動情況完全相同，停止時它們的距離為0，脫鉤后牽引力做了的功，才使兩部分拉開距離，這部分功補(bǔ)償機(jī)車多行駛距離中克服阻力所做的功。，所以。點評：本題還可以用運(yùn)動學(xué)知識與牛頓第二定律求解，但較繁雜，顯然，用補(bǔ)償法求解則簡單快捷，所以平時做題要注意進(jìn)行解題方法總結(jié)。課堂同步1.北約在對南聯(lián)盟進(jìn)行轟炸時,大量使用了殺傷力極強(qiáng)的貧鈾炸彈.貧鈾密度約為鋼的2.5倍,設(shè)貧鈾炸彈與常規(guī)炸彈飛行速度之比約為2：1,它們在穿甲過程中所

24、受的阻力相同,則形狀相同的貧鈾炸彈與常規(guī)炸彈的最大穿甲深度之比約為（ ）A.2：1 B.1：1 C.10：1 D.5：22.跳傘運(yùn)動員在剛跳離飛機(jī),其降落傘還未打開的一段時間內(nèi),下列說法中正確的是（ ）A.空氣阻力做正功 B.重力勢能增加C.動能增加 D.空氣阻力做負(fù)功m圖5353.如圖535所示,彈簧的一端固定在墻上,另一端與物塊連接,物塊的質(zhì)量為m,它與水平桌面間的動摩擦因數(shù)為.起初,用手按住物塊,物塊的速度為零,彈簧的伸長量為x.然后放手,當(dāng)彈簧的長度回到原長時,物塊的速度為v.試用動能定理求此過程中彈力所做的功.課后鞏固PLqOQF圖5361.一質(zhì)量為m的小球,用長為L的輕繩懸掛于O點

25、,小球在水平拉力作用下,從平衡位置P點很緩慢地移動到Q點(如圖536所示),則力F所做的功為（ ）A.mgLcosq B.mgL(1-cosq) C.FLsinq D.FLq2.某消防隊員從一平臺上跳下,下落2m后雙腳觸地,接著他用雙腿彎屈的方法緩沖,使自身重心又下降了0.5m.在著地過程中地面對他雙腳的平均作用力估計為他自身所受重力的（ ）A.2倍 B.5倍 C. 8倍 D. 10倍3.質(zhì)量為m的汽車在平直的公路上速度為V0時開始加速,經(jīng)過時間t,前進(jìn)了s,速度達(dá)到最大值V,設(shè)在加速過程中發(fā)動機(jī)的功率恒定為P.汽車所受阻力恒為f,則在這段時間內(nèi)發(fā)動機(jī)所做的功為（ ）A.Pt B.fvt C.

26、fs D.ABv圖5374.如圖537所示,水平傳送帶始終保持恒定速度v運(yùn)動,傳送帶長為AB=x,把質(zhì)量為m的小物體輕放于A點,物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為.當(dāng)小物體從A運(yùn)動到B的過程中,摩擦力對小物體做的功可能為（ ）A.mgx B.mgx-mv2/2 C.mv2/2 D.mv2/2 -mgxv/ms-1t/s01020204060圖5385.質(zhì)量為5×103kg的汽車,由靜止開始沿平直公路行駛,當(dāng)速度達(dá)到一定值后,關(guān)閉發(fā)動機(jī)滑行,速度圖象如圖538所示,求:(1)關(guān)閉發(fā)動機(jī)后,汽車克服摩擦力做的功.(2)汽車行駛的整個過程中,發(fā)動機(jī)做的功.6.試在下列簡化情況下,從牛頓定律出發(fā),

27、導(dǎo)出動能定理的表達(dá)式:物體為質(zhì)點,作用力是恒力,運(yùn)動軌跡為直線.要求寫出每個符號及所得結(jié)果中每項的意義.提速訓(xùn)練Lxv0v圖5391.如圖539所示,質(zhì)量 M的木塊放在光滑的水平面上,質(zhì)量為m的子彈以速度v0沿水平方向射中木塊,并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運(yùn)動.已知當(dāng)子彈相對木塊靜止時,木塊前進(jìn)距離為L,子彈進(jìn)入木塊的深度為x,若木塊對子彈的阻力F恒定,則下列關(guān)系式中正確的是（ ）A.B.C.D.AOBCD圖5402.如圖540所示,DO是水平面,AB是斜面,初速度為v0的物體從D點出發(fā)沿DBA滑到頂點A時速度剛好為零.如果斜面改為AC,讓該物體從D點出發(fā)沿DCA滑動到A點且速度剛好為零

28、,求物體具有的初速度應(yīng)為多少?(已知物體與接觸面之間的動摩擦因數(shù)處處相同且不為零，物體在平面和斜面連接處無碰撞能量損失)3.在距地面10m高處,一人以50m/s的速度水平拋出一個質(zhì)量為4kg的物體,物體落地時速度大小仍然是50m/s.若人拋物體時手臂移動的距離為0.4m,求:(1)人拋物體時手對物體的平均作用力.(2)飛行過程中,物體克服空氣阻力所做的功.(g=10m/s2)選科準(zhǔn)備FABC圖541 1如圖541所示,固定的光滑豎直桿上套著一個滑塊,用輕繩系著滑塊繞過光滑的定滑輪,以大小恒定的拉力拉繩,使滑塊從A點起由靜止開始上升若從A點上升至B點和從B點上升至C點的過程中拉力F做的功分別為W

29、1、W2,滑塊經(jīng)B、C兩點時的動能分別為EKB、WKC,圖中AB=BC,則一定有（ ）A. W1>W2 B. W1<W2 C. EKB>WKC D. EKB<WKC2.2005年8月上旬,臺風(fēng)“麥莎”給我國浙江、江蘇沿海的生產(chǎn)、生活造成了較大的影響.設(shè)此臺風(fēng)的風(fēng)速為v=20m/s,空氣密度=1.3kg/m3,如果把通過橫截面積為S=20m2的臺風(fēng)的動能全部轉(zhuǎn)化為電能,試?yán)蒙鲜鲆阎坑嬎阌纱双@得的電功率的大小約為多少?v0mM圖5423.如圖542所示,質(zhì)量為m的小木塊以速度v0沖上放在光滑水平面上的質(zhì)量為M的長木板,小木塊在長木板上相對靜止時,它們的最終速度為v,相互

30、摩擦力為f,求小木塊在長木板上滑行的距離.第四節(jié) 重力勢能1. 重力勢能是物體和地球這一系統(tǒng)共同所有，單獨一個物體談不上具有勢能。即：如果沒有地球，物體談不上有重力勢能，平時說物體具有多少重力勢能，是一種習(xí)慣上的簡稱。2. 重力勢能是標(biāo)量，它沒有方向。但是重力勢能有正、負(fù)。此處正、負(fù)不是表示方向，而僅表示比參考點的能量狀態(tài)高還是低。勢能大于零表示比參考點的能量狀態(tài)高，勢能小于零表示比參考點的能量狀態(tài)低。參考點的選擇不同雖對勢能值表述不同，但對物理過程沒有影響，即勢能是相對的，勢能的變化是絕對的，勢能的變化與參考點的選擇無關(guān)。3. 重力做功與重力勢能重力做正功，物體高度下降，重力勢能降低；重力做

31、負(fù)功，物體高度上升，重力勢能升高?？梢宰C明，重力做功與路徑無關(guān)，由物體所受的重力和物體初、末位置所在水平面的高度差決定，即：。所以重力做的功等于重力勢能增量的負(fù)值，即例4：如圖5所示，半徑為r，質(zhì)量不計的圓盤面與地面相垂直，圓心處有一個垂直于盤面的光滑水平固定軸O，在盤的最右邊緣，固定一個質(zhì)量為m的小球A，在O點正下方離O點處，固定一個質(zhì)量也為m的小球B，放開盤，讓其自由轉(zhuǎn)動，試計算：（1）當(dāng)A球轉(zhuǎn)到最低點時，兩球的重力勢能之和少了多少？（2）A球轉(zhuǎn)到最低點時的線速度是多少？（3）在轉(zhuǎn)動過程中，半徑OA向左偏離豎直方向的最大角度是多少？圖5析與解：（1）重力勢能之和減少了：（2），（3），即解

32、得：點評：兩球速度不同，搞清速度關(guān)系是本題解題的關(guān)鍵。課堂同步1.再看一遍跳板跳水運(yùn)動員在奧運(yùn)會上爭金奪銀為國爭光的錄像.討論一下運(yùn)動員在離開跳板以后,重力勢能是如何變化的?圖51712.圖517表示一個斜拋物體的運(yùn)動,當(dāng)物體由拋出位置1運(yùn)動到最高位置2時,重力做功是多少?重力勢能改變了多少?由位置2運(yùn)動到跟位置1在同一水平面上的位置3時,重力做功和重力勢能的變化是多少?由位置1運(yùn)動到位置3呢?3. 請你將手中粉筆頭豎直上拋,然后分析在粉筆頭上升和下落過程中重力做功與重力勢能的變化是怎樣的?它們之間有什么關(guān)系?課后鞏固1.下列說法正確的是（ ）A.地球上的任何一個物體的重力勢能都有一個確定的值

33、B.從同一高度將某一物體以相同的速率平拋或下拋,落到地面上時,物體的重力勢能的變化是相同的C.同一物體在不同高度的物體具有的重力勢能可能相同D.位于零勢能參考平面以下的物體的重力勢能一定小于在零勢能參考平面以上的物體的重力勢能2.起重機(jī)吊著物體以加速度a（a<g）豎直向下做勻加速直線運(yùn)動,在下落一段距離的過程中,比較重力對物體所做的功、物體重力勢能的減少量和物體克服吊繩拉力所做的功的大小. 圖5183.如圖518所示,一長L、質(zhì)量為m的勻質(zhì)柔軟鏈條,放在光滑水平桌面上,有1/3懸于桌外,問:當(dāng)由靜止開始運(yùn)動至其左端剛要離開桌面的瞬間鐵鏈條的重力勢能變化是多少?（設(shè)鏈條左端剛要離開桌面時其

34、右端沒有著地）猜測鐵鏈條的重力勢能變化與動能增加的關(guān)系. 4.水平地面上原來分散平放著n塊磚,每塊磚的質(zhì)量均為m,厚度均為d.某人以靠墻的一塊做底,將分散的磚一塊一塊地仍平放著壘放起來,則在這一過程中此人至少做功?若是每次兩塊地壘放, 至少做多少功?每次三塊呢? A B F 圖519C5.一質(zhì)量分布均勻的不可伸長的繩索重G,其A、B兩端分別固定在水平天花板上,如圖519所示,今在繩的最低點施加一個豎直向下的力F緩慢拉繩將繩繃直,則在此過程中,繩索的重心位置是逐漸升高、還是逐漸降低?為什么？ 6. 如圖520所示,質(zhì)量分別為m和M（m<M）的兩小孩A、B坐在離轉(zhuǎn)軸 圖520都為L的蹺蹺板上

35、.若開始時蹺蹺板呈水平狀態(tài),則蹺蹺板從水平轉(zhuǎn)到大小孩著地的過程中兩人組成系統(tǒng)的重力勢能變化?（設(shè)蹺蹺板轉(zhuǎn)過角度為）提速訓(xùn)練圖521h1h21.如圖521所示,兩個底面積都是S的圓桶,用一根帶閥門的很細(xì)的管子相連接,放在水平地面上,兩桶內(nèi)裝有密度為的同種液體,閥門關(guān)閉時兩桶液面的高度分別為h1和h2,現(xiàn)把連接兩桶的管道閥門打開,最后兩桶液面的高度相同,則在此過程中（ ）A.重力對液體做的功為B.重力勢能減少了C.重力既做正功,又做負(fù)功,其總功為零D.重力勢能減少,說明重力做負(fù)功 A B 圖5222.如圖522所示,一固定的三角形木塊,其斜面是傾角=30°,另一邊與地面垂直,頂上有一定滑

36、輪,一柔軟的細(xì)繩跨過定滑輪,兩端分別與物塊A、B連結(jié),A質(zhì)量為4m,B質(zhì)量為m.開始時將B按在地面上不動,然后放開手,讓A沿斜面下滑而B上升.求:當(dāng)A沿斜面下滑s距離的過程中,A、B系統(tǒng)的重力勢能的變化?a圖5283. 面積很大的水池,水深為H,水面上浮著一正方體木塊,邊長為a,密度為水的密度的一半,質(zhì)量為m.開始時,木塊靜止在水中,如圖528所示,現(xiàn)用力F將木塊緩慢壓到池底的過程中,力F對木塊所做的功.圖523選科準(zhǔn)備1.如圖523所示,勁度系數(shù)為k1的輕質(zhì)彈簧兩端分別與質(zhì)量為m1、m2的物塊1、2栓接,勁度系數(shù)為k2的輕質(zhì)彈簧上端與物塊2栓接,下端壓在桌面(不栓接),整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài).

37、現(xiàn)施力將物塊1緩慢豎直上提,直到下面那個彈簧的下端剛脫離桌面,在此過程中,物塊2的重力勢能增加了_,物塊1的重力勢能增加了_. 2.一根質(zhì)量分布不均勻的金屬鏈條重30N,長1m,盤曲在水平地面上,當(dāng)從鏈條的A端慢慢提起鏈條到使它的另一端B恰好離開地面需做功12J,若改從B端慢慢提起鏈條到使鏈條A端恰好離開地面需做功多少?此過程中鏈條的重力勢能如何變化?第五節(jié) 機(jī)械能守恒定律重點是對機(jī)械能守恒條件的理解：如果沒有摩擦力和介質(zhì)阻力，物體只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化時，機(jī)械能的總量保持不變，這就是機(jī)械能守恒定律。沒有摩擦和介質(zhì)阻力，這是守恒條件。具體的講，如果一個物理過程只有重力做功，只是重力勢能和動

38、能之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，沒有與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化，物體的動能和重力勢能總和保持不變。如果只有彈簧的彈力做功，在彈簧與物體系統(tǒng)中就只有彈性勢能與動能之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，不與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化，所以彈性勢能和動能總和保持不變。分析一個物理過程是不是滿足機(jī)械能守恒，關(guān)鍵是分析這一過程中有哪些力參與了做功，這一力做功是什么形式的能轉(zhuǎn)化成什么形式的能，如果只是動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，而沒有與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能總和不變。如果沒有力做功，不發(fā)生能的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能當(dāng)然也不發(fā)生變化。例5：如圖6所示，一質(zhì)量為的半圓形槽內(nèi)壁光滑，放在光滑的水平面上，槽的左側(cè)有一固定的木樁以阻止槽水平向左運(yùn)動，槽的半徑為R。

39、今從槽左側(cè)A端的正上方D處有一個質(zhì)量為的小球，球恰好從A點自由進(jìn)入槽的內(nèi)壁軌道。為了使小球沿槽的內(nèi)壁恰好運(yùn)動到槽的右端B點。試求D至A點的高度。圖6析與解：此題若用常規(guī)法解答，復(fù)雜耗時且易出錯。若構(gòu)建能流圖，利用整個過程機(jī)械能守恒，系統(tǒng)水平方向動量守恒，則易解此題，小球從D點落到O點再運(yùn)動到B點，其能流圖如下：依題意有： 聯(lián)立、得：解之得：點評：掌握好機(jī)械能守恒的條件，利用能量流動圖直觀地分析物理過程是解答此題的關(guān)鍵。課堂同步FFABCD圖5431.如圖543所示,下列四個選項的圖中,木塊均在固定的斜面上運(yùn)動,其中圖A、B、C中的斜面是光滑的,圖D中的斜面是粗糙的,圖A、B中的F為木塊所受的力

40、,方向如圖中箭頭所示.圖A、B、D中的木塊向下運(yùn)動,圖C中的木塊向上運(yùn)動.在這四個圖所示的運(yùn)動過程中的機(jī)械能守恒的是 ( )OP圖5442.如圖544所示,一輕彈簧一端懸掛于O點,另一端與小球P相連,將P提起使彈簧處于水平位置且無形變,然后放開小球,讓它自由擺下,在小球擺至豎直過程中,下列說法正確的是( )A.P球的機(jī)械能守恒 B.P球的動能增加C.P球的機(jī)械能減少 D.不能確定P的機(jī)械能是否守恒圖5453.如圖545所示,質(zhì)量均為m的小球A、B、C,用兩條長為l的細(xì)線相連,置于高為h的光滑水平桌面上,l>h,A球剛跨過桌邊.若A球、B球相繼下落著地后均不再反跳,求C球離開桌邊時的速度大

41、小.課后鞏固1.物體在平衡力作用下運(yùn)動,物體的( )A.機(jī)械能一定保持不變 B.動能一定保持不變C.合外力對物體不做功 D.物體的重力勢能一定保持不變2.一個人站在陽臺上,以相同的速度n0分別把三個球豎直向上拋出,豎直向下拋出,水平拋出,不計空氣阻力,則三球落地時的速率( )A. 上拋球最大 B.下拋球最大 C. 平拋球最大 D.三球一樣大3.物體以60J的初動能,從A點出發(fā)作豎直上拋運(yùn)動,在它上升到某一高度時,動能損失了30J,而機(jī)械能損失了10J,則該物體落回到A處的動能為(空氣阻力大小恒定)( )A.50J B.40J C.30J D.20J4.有一種叫做“蹦極跳”的運(yùn)動中,質(zhì)量為m的游

42、戲者身系一根長為L、彈性優(yōu)良的輕質(zhì)柔軟橡皮繩,從高處由靜止開始下落1.5L時到達(dá)最低點,若在下落過程中不計空氣阻力,則以下說法正確的是（ ）A.速度先增大后減小 B.整個過程機(jī)械能守恒C.動能增加了mgL D.重力勢能減少了mgL5.以初速n0豎直上拋一小球,若不計空氣阻力,在上升過程中,從拋出到小球動能減少一半所經(jīng)過的時間為多少?當(dāng)小球上升至最大高度的一半時,動能為多少?位置ABC速度(m/s)2.012.00時刻(s)04106如圖546所示,某人乘雪橇從雪坡經(jīng)A點滑至B點,接著沿水平路面滑至C點停止已知A、B之間的高度差為20m,人與雪橇的總質(zhì)量為70kg表中記錄了沿坡滑下過程中的有關(guān)數(shù)

43、據(jù),請根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)解決 (1)人與雪橇從A到B的過程中,損失的機(jī)械能為多少?(2)設(shè)人與雪橇在BC段所受阻力恒定,求阻力大小(g =10m/s2)ABC圖546提速訓(xùn)練1.甲、乙兩物體的質(zhì)量分別為m1和m2,且m1>m2,將兩物體自同一高度以相同的初速度v豎直上拋,不計空氣阻力,則當(dāng)取地面為重力勢能的零勢面時,兩物體在空中運(yùn)動的過程中,甲的機(jī)械能_于乙的機(jī)械能(填大于、小于或等于);如果兩個物體在空中運(yùn)動的過程中機(jī)械能始終相等,則重力勢能的零勢面一定取在拋出點的_(填上方、下方或拋出點),距拋出點距離h=_處.2.某同學(xué)身高1.8m,在運(yùn)動會上他參加跳高比賽,起跳后身體橫著越過了1.

44、8m高度的橫桿.請根據(jù)以上信息估算出他起跳時豎直向上的速度大約為多少?(g取10m/s2) A B 圖5473如圖547所示,一固定的楔形木塊,其斜面的傾角=300,另一邊與地面垂直,頂上有一定滑輪,一柔軟的細(xì)線跨過定滑輪,兩端分別與物塊A和B連結(jié),A的質(zhì)量為4m,B的質(zhì)量為m,開始時將B按在地面上不動,然后放開手,讓A沿斜面下滑而B上升,物塊A與斜面間無摩擦,設(shè)當(dāng)A沿斜面下滑s距離后,細(xì)線突然斷了,求物塊B上升的最大高度H.選科準(zhǔn)備圖5481如圖548所示,長度相同的三根輕桿構(gòu)成一個正三角形支架,在A處固定質(zhì)量為2m的小球,B處固定質(zhì)量為的小球,支架懸掛在O點,可繞過O點并與支架所在平面相垂

45、直的固定軸轉(zhuǎn)動,開始時OB與地面相垂直,放手后開始運(yùn)動,在不計任何阻力的情況下,下列說法正確的是（）AA球到達(dá)最低點時速度為零BA球機(jī)械能減少量等于B球機(jī)械能增加量CB球向左擺動所能達(dá)到的最高位置應(yīng)高于A球開始運(yùn)動時的高度D當(dāng)支架從左向右回擺動時,A球一定能回到起始高度 圖549 2.如圖549所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧直立于地面.質(zhì)量為m的物塊從距彈簧上端h高處由靜止釋放,不計空氣阻力,則當(dāng)物體下落的高度為_時,物體的速度達(dá)到最大值vm,此時彈簧的彈性勢能為_.BAO圖5503.如圖550所示,兩個光滑的小球用不可伸長的細(xì)軟線連接,并跨過半徑為R的光滑圓柱,與圓柱軸心一樣高的A球質(zhì)量是2m,

46、正好著地的球B的質(zhì)量是m,釋放A球后,B球上升,則A球著地時的速度為多少?第六節(jié) 能量守恒定律與能源課前預(yù)備1小小信息窗圖558自然界中的物體由于具有一定的溫度,會不斷向外輻射電磁波,這種輻射因與溫度有關(guān),稱為熱輻射,如圖558所示的紅外線照片就是利用這一特點拍攝出來的.熱輻射具有如下特點：輻射的能量中包含各種波長的電磁波；物體溫度越高,單位時間從物體表面單位面積上輻射的能量越大；在輻射的總能量中,各種波長所占的百分比不同.處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時,也要吸收由其他物體輻射的電磁能量,如果它處在平衡狀態(tài),則能量保持不變,若不考慮物體表面性質(zhì)對輻射與吸收的影響,我們定義一種理想的

47、物體,它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射,這樣的物體稱為黑體,單位時間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對溫度的四次方成正比,即P0=T4,其中常量=5.67×10-3W/(m2·K4).在下面的問題中,把研究對象都簡單地看作黑體.有關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)公式：太陽半徑RS=696000km,太陽表面溫度T=5770K,火星半徑r=3395km,球面積,S=4pR2,其中R為球半徑.你能根據(jù)以上信息計算出每小時從太陽表面輻射的總能量為多少嗎？如果火星受到來自太陽的輻射可認(rèn)為垂直射到面積為pr2（r為火星半徑）的圓盤上,已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍,忽

48、略其它天體及宇宙空間的輻射,請你與同學(xué)們一起估算火星的平均溫度.2.要點綜述:經(jīng)歷查找資料、訪問有關(guān)部門,了解自然界中存在多種形式的能量知道能量守恒是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一通過能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性的學(xué)習(xí),認(rèn)識提高效率的重要性.理解能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系,體會可持續(xù)發(fā)展的重大意義. (1)能量守恒定律的內(nèi)容:能量既不會消滅,也不會創(chuàng)生,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變. (2)能量耗散表明,在能源的利用過程中,即在能量的轉(zhuǎn)化過程中,能量在數(shù)量上并未減少,但在可利用的品質(zhì)上降低了,從便于利用的變成

49、不便于利用的了.能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性.課堂同步1.試說明下列現(xiàn)象中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的:(1)在水平公路上行駛的汽車,發(fā)動機(jī)熄火之后,速度越來越小,最后停止.(2)蕩秋千時,振幅越來越小,最后停下來.(3)火藥爆炸產(chǎn)生燃?xì)?子彈在燃?xì)獾耐苿酉聫臉屘虐l(fā)射出去,射穿一塊鋼板,速度減小.(4)用柴油機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電,供給電動水泵抽水,把水從低處抽到高處.2.既然能量是守恒的,不可能消滅,為什么近年來汽油價格在不斷上漲？為什么我們還要節(jié)約能源?3.水能不產(chǎn)生污染,是一種清潔能源.位于美國和加拿大交界處的尼亞加拉瀑布流量高達(dá)每秒6000m3,而且是一年四季流量穩(wěn)定,瀑布落

50、差50m.若利用這一資源發(fā)電,設(shè)其效率為50%,求發(fā)電機(jī)的輸出功率.課后鞏固1.行駛中的汽車制動后滑行一段距離,最后停下;流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰;降落傘在空中勻速下降;條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流.上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程是（ ）A.物體克服阻力做功 B.物體的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能C.物體的勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 D.物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能2.人的身體在最佳狀態(tài)下,只能把人體內(nèi)的化學(xué)能的25%轉(zhuǎn)化為有用的機(jī)械能.一質(zhì)量為70kg的登山運(yùn)動員恰好具有這樣的轉(zhuǎn)化效率.若他平均每小時登高50m,那么他5h內(nèi)共消耗多少化學(xué)能?(g=10m/s2)

51、3.水庫上建筑一條攔河壩,利用水庫水位與攔河壩下游水位之間的落差,使水輪機(jī)轉(zhuǎn)動,可以帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電,若水的重力勢能有60%轉(zhuǎn)化為電能,已知每分鐘5000t的水流量可以得到發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率為4.9×104kW,求:(1)水的落差是多少米?(2)如果水庫的水不通過水輪機(jī),而是自由下落到攔河壩下游的水面上,且水的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能,則水溫度升高多少?(g=9.8m/s2)4.斜面的高是0.6m,傾角為300,質(zhì)量是1kg的物塊由頂端滑到底端.已知動摩擦因數(shù)為0.5,取g =10m/s2.(1)物塊滑到底端的動能多大?(2)在這個過程中產(chǎn)生多少熱量?提速訓(xùn)練1.有一臺直流電動機(jī),在220V的電壓下工作,電流為35A.用它勻速提升質(zhì)量為1