高一物理機械能及其守恒定律知識點總結(jié)

1、功和能、機械能守恒定律考試的要求:要求 :彈性勢能、能量和能量耗散。要求 :功和功率、重力勢能、動能和動能定律、機械能守恒定律及其應用。新知歸納:一、功概念:一個物體受到力的作用,并在力的方向上發(fā)生了一段位移,這個力就對物體做了功。公式:W=FScos功是標量,但它有正功、負功。功的正負表示能量傳遞的方向,即功是能量轉(zhuǎn)化的量度。 當 時,即力與位移成銳角,力做正功,功為正。當 時,即力與位移垂直,力不做功,功為零 當 時,即力與位移成鈍角,力做負功,功為負功是一個過程所對應的量,因此功是過程量。功僅與 F 、 S 、 有關(guān),與物體所受的其它外力、速度、加速度無關(guān)。幾個力對一個物體做功的代數(shù)和等

2、于這幾個力的合力對物體所做的功。即:W 總 =W1+W2+Wn或 W 總 =F合 Scos二、功率概念:功跟完成功所用時間的比值,表示力 (或物體 做功的快慢。公式:(平均功率 (平均功率或瞬時功率單位:瓦特 W分類:額定功率:指發(fā)動機正常工作時最大輸出功率實際功率:指發(fā)動機實際輸出的功率即發(fā)動機產(chǎn)生牽引力的功率, P 實 P 額 。三、重力勢能定義:物體由于被舉高而具有的能,叫做重力勢能。 公式:; h 物體具參考面的豎直高度。 參考面 重力勢能為零的平面稱為參考面; 選取:原則是任意選取,但通常以地面為參考面。若參考 面未定,重力勢能無意義,不能說重力勢能大小如何,選取不同的參考面,物體具

3、有的重力勢能不同,但重力勢能改 變與參考面選取無關(guān)。重力勢能是標量,但有正負。重力勢能為正,表示物體在參考面的上方;重力勢能為負,表示物體在參考面的 下方;重力勢能為零,表示物體在參考面的上重力做功特點:物體運動時,重力對它做的功之跟它的初、末位置有關(guān),而跟物體運動的路徑無關(guān)。重力做功與重力勢能的關(guān)系:四、彈性勢能1概念:發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間,由于彈力的相互作用具有勢能,稱之為彈性勢能。彈簧的彈性勢能:影響彈簧彈性勢能的因素有:彈簧的勁度系數(shù) k 和彈簧形變量 x 。彈力做功與彈性勢能的關(guān)系:彈力做正功時,物體彈性勢能減少;彈力做負功時,物體彈性勢能增加。勢能:相互作用的物體憑借其位

4、置而具有的能量叫勢能,勢能是系統(tǒng)所共有的。五、實驗:探究功與物體速度變化的關(guān)系(1實驗目的:通過實驗探究力對物體做的功與物體速度變化的關(guān)系;體會探究的過程和所用的方法(2實驗器材 ; 木板、小車、橡皮筋、打點計時器及電源、紙帶等。(3探究思路:設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為 W 、 2W 、 3W由紙帶和打點計時器分別測出小車獲得的速度 v1、 v2、 v3以橡皮筋對小車做的功為縱坐標(以第一次實驗時的功 W 為單位,小車獲得的速度為橫坐標,作出 W-v 曲線。 如果 W-v 曲線是一條直線,表明 W v ;如果不是直線,可著手考慮是否存在下列關(guān)系 W v2、 W v3、 W v4. 根據(jù) W

5、-v 草圖,大致判斷兩個量可能是什么關(guān)系。如果認為很可能是 W v2,就作出 W-v2曲線,如果這條曲線 是一條直線,就可以證明你的判斷是正確的。六、動能與動能定理概念:物體由于運動而具有的能量,稱為動能。 動能表達式:動能定理(即合外力做功與動能關(guān)系:理解: 在一個過程中對物體做的功,等于物體在這個過程中動能的變化。 做正功時,物體動能增加; 做負功時,物體動能減少。動能定理揭示了合外力的功與動能變化的關(guān)系。適用范圍:適用于恒力、變力做功;適用于直線運動,也適用于曲線運動。應用動能定理解題步驟:確定研究對象及其運動過程 . 分析研究對象在研究過程中受力情況,弄清各力 做功 . 確定研究對象在

6、運動過程中初末狀態(tài),找出初、末動能 . 列方程、求解。七、實驗:驗證機械能守恒定律實驗目的 : 學會用打點計時器驗證驗證機械能守恒定律的實驗方法和技能。實驗器材 :打點計時器、紙帶、復寫紙、低壓電源、重物(附紙帶夾子、刻度尺、鐵架臺(附夾子、導線。 實驗原理 :只有重力做功的自由落體運動遵守機械能守恒定律,即重力勢能的減少量等于動能的增加量。利用打點計時器在 紙帶上記錄下物體自由下落的高度,計算出瞬時速度,即可驗證物體重力勢能的減少量與物體動能的增加量相等。2實驗步驟 :1、將打點計時器固定在支架上,并用導線將打點計時器接在交流電源上;2、將紙帶穿過打點計時器,紙帶下端用夾子與重物相連,手提紙

7、帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方;3、接通電源,松開紙帶,讓重物自由下落,打點計時器就在紙帶上打下一系列小點;4、重復實驗幾次,從幾條打上點的紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接近 2mm ,且點跡清晰的紙帶進行測量;5、記下第一個點的位置 O ,在紙帶上選取方便的個連續(xù)點 1,2,3,4,5,用刻度尺測出對應的下落高度 h1,h2,. ;6、用公式計算各點對應的瞬時速度; 7、計算各點對應的勢能減少量和動能增加量,進行比較。八、機械能機械能包含動能和勢能(重力勢能和彈性勢能兩部分,即 。機械能守恒定律 :在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機械能保持不變,即 K =

8、P 1=2.機械能守恒條件 :做功角度:只有重力或彈力做功,無其它力做功;外力不做功或外力做功的代數(shù)和為零;系統(tǒng)內(nèi)如摩擦阻力對系 統(tǒng)不做功。能量角度:首先只有動能和勢能之間能量轉(zhuǎn)化,無其它形式能量轉(zhuǎn)化;只有系統(tǒng)內(nèi)能量的交換,沒有與外界的能 量交換。運用機械能守恒定律解題步驟:確定研究對象及其運動過程分析研究對象在研究過程中受力情況,弄清各力做功,判斷機械能是否守恒恰當選取參考面,確定研究對象在運動過程中初末狀態(tài)的機械能 . 列方程、求解。九、能量守恒定律內(nèi)容:能量既不會消滅,也不會創(chuàng)生,它只會從一種形式轉(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

9、。 即能量耗散:無法將釋放能量收集起來重新利用的現(xiàn)象叫能量耗散,它反映了自然界中能量轉(zhuǎn)化具有方向性。 第 1課時 功 功率1、高考解讀真題品析知識:電動車參數(shù)在物理中的應用例 1. (09年上海卷 46. 與普通自行車相比,電動自行車騎行更省力。下表為某一品牌電動自行車的部分技術(shù)參數(shù)。 在額定輸出功率不變的情況下, 質(zhì)量為 60Kg 的人騎著此自行車沿平直公路行駛, 所受阻力恒為車和人總重的 0.04倍。當此電動車達到最大速度時,牽引力為 N,當車速為 2s/m時,其加速度為 m/s2(g=10m m/s2 3 4 解析:當電動車受力平衡時 , 電動車達到最大速度即牽引力 =阻力 =(人重 +

10、車重 *0.04=40N,當車速為 2s/m時,由上 表可以得到額定功率為 200W ,即可以得到牽引力為 100N, 2/6. 010040100s m m f F a =-=-=答案:40:0.6知識:功的定義例 2. (09年廣東理科基礎(chǔ) 9. 物體在合外力作用下做直線運動的 v 一 t 圖象如圖所示。下列表述正確的是 ( A .在 0 1s 內(nèi),合外力做正功 B.在 0 2s 內(nèi),合外力總是做負功C .在 1 2s 內(nèi),合外力不做功 D.在 0 3s 內(nèi),合外力總是做正功 解析 :根據(jù)物體的速度圖象可知,物體 0-1s 內(nèi)做勻加速合外力做正功, A 正確; 1-3s 內(nèi)做勻減速合外力做

11、負功。根據(jù) 動能定理 0到 3s 內(nèi), 1 2s 內(nèi)合外力做功為零。 答案:A2、知識網(wǎng)絡考點 1. 功1. 功的公式:W=Fscos 0 < 90° 力 F 對物體做正功 ,= 90° 力 F 對物體不做功 , 90°< 180° 力 F 對物體做負功。特別注意:公式只適用于恒力做功 F和 S 是對應同一個物體的;某力做的功僅由 F 、 S 和 決定 , 與其它力是否存在以及物體的 運動情況都無關(guān)。2. 重力的功:W G =mgh 只 跟物體的重力及物體移動的始終位置的高度差有關(guān),跟移動的路徑無關(guān)。3. 摩擦力的功(包括靜摩擦力和滑動摩擦力

12、摩擦力可以做負功,摩擦力可以做正功,摩擦力可以不做功 ,一對靜摩擦力的總功一定等于 0,一對滑動摩擦力的總功等于 - fS4. 彈力的功(1彈力對物體可以做正功可以不做功,也可以做負功。(2彈簧的彈力的功 W = 1/2 kx12 1/2 kx22(x 1 、 x 2為彈簧的形變量5. 合力的功有兩種方法:(1先求出合力,然后求總功,表達式為 W =F ×S ×cos (2合力的功等于各分力所做功的代數(shù)和,即 W =W 1 +W2+W3+6. 變力做功 : 基本原則過程分割與代數(shù)累積(1一般用動能定理 W合 =E K 求之 ;(2也可用(微元法無限分小法來求 , 過程無限分

13、小后, 可認為每小段是恒力做功(3還可用 F-S 圖線下的“面積”計算 . (4 或先尋求 F 對 S 的平均作用力 , W = 5 7. 做功意義的理解問題:解決功能問題時 , 把握“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這一要點 , 做功意味著能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化 , 做多 少功 , 相應就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化考點 2. 功率1. 定義式:tW P =,所求出的功率是時間 t 內(nèi)的平均功率。 2. 計算式:P=Fvcos , 其中 是力 F 與速度 v 間的夾角。用該公式時,要求 F 為恒力。(1當 v 為即時速度時,對應的 P 為即時功率;(2當 v 為平均速度時,對應的 P 為平均功率。(3重力的功率可

14、表示為 PG =mgv ,僅由重力及物體的豎直分運動的速度大小決定。(4若力和速度在一條直線上 , 上式可簡化為 Pt=F·vt3、復習方案基礎(chǔ)過關(guān) 重難點:功率例 3. (09年寧夏卷 17. 質(zhì)量為 m 的物體靜止在光滑水平面上,從 t=0時刻開始受到水平力的作用。力的大小 F 與時間 t 的關(guān)系如圖所示,力的方向保持不變,則A . 03t 時刻的瞬時功率為 m t F 0205B . 03t 時刻的瞬時功率為 m t F 02015 C .在 0=t 到 03t 這段時間內(nèi),水平力的平均功率為 mt F 423020 D. 在 0=t 到 03t 這段時間內(nèi),水平力的平均功率為

15、 mt F 625020 解析:AB 選項 0到 03t 時刻物體的速度為 m t F 005,所以 03t 的瞬時功率為 mt F 02015A 錯 B 對。 CD 選項 0到 03t 時刻 F 對物體做的功為 m t F 252020,所以 03t 內(nèi)平均功率為 m t F 25020C 錯 D 對。 答案:BD例 4.(09年四川卷 23.(16分 圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機。在起重機將質(zhì)量 m=5×103 kg 的重物豎直吊起的過程中,重物由靜止開始向上作勻加速直線運動,加速度 a=0.2 m/s2,當起重機輸出功率達到其允許的最大 值時,保持該功率直到重物做 v m

16、 =1.02 m/s的勻速運動。取 g=10 m/s2, 不計額外功。求:(1起重機允許輸出的最 大功率。 (2重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間和起重機在第 2秒末的輸出功率。解析 :(1設(shè)起重機允許輸出的最大功率為 P 0,重物達到最大速度時,拉力 F 0等于重力。P 0=F 0v m P0=mg 代入數(shù)據(jù),有:P 0=5.1×104W (2勻加速運動結(jié)束時,起重機達到允許輸出的最大功率,設(shè)此時重物受到的拉力為 F ,速度為 v 1,勻加速運動經(jīng)歷時間為 t 1, 有:P 0=F 0v 1 F-mg =ma V1=at 1 由,代入數(shù)據(jù),得:t 1=5 s T =2 s時,重物處于勻加

17、速運動階段,設(shè)此時速度為 v 2,輸出功率為 P ,則 v 2=at 123v 乙P =Fv 2 由,代入數(shù)據(jù),得 :P=2.04×104W 。答案:(1 5.1×104W (2 2.04×104W 第 2課時 動能、動能定理1、高考解讀真題品析 知識: 動能定理例 1. (09年全國卷 20. 以初速度 v 0豎直向上拋出一質(zhì)量為 m 的小物體。假定物塊所受的空氣阻力 f 大小不變。 已知重力加速度為 g ,則物體上升的最大高度和返回到原拋出點的速率分別為A . 20 2(1 v g mg+和 v . 202(1 v g mg + 和 v C . 202(1 v

18、 g mg +和 v . 202(1 v g mg +和 v 解析 :上升的過程中 , 重力做負功 , 阻力 f 做負功 , 由動能定理得221 (o mv fh mgh -=+-, =h 202(1 v f g mg +, 求返回拋出點的速度由全程使用動能定理重力做功為零 , 只有阻力做功 為有 2221212o mv mv mgh -=-, 解得 = v v 正確。 答案:A 點評:此題求返回原拋出點的速率還可以對下落過程采用動能定理再和上升過程聯(lián)立方程求解,當然這種解法比對全 過程采用動能定理繁瑣。熱點關(guān)注:知識:勻變速直線運動、運用動能定理處理變力功問題、最大速度問題例 2. (09年

19、福建卷 21. (19分如圖甲,在水平地面上固定一傾角為 的光滑絕緣斜面,斜面處于電場強度大小為 E 、方向沿斜面向下的勻強電場中。一勁度系數(shù)為 k 的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端,整根彈簧處于自然狀態(tài)。 一質(zhì)量為 m 、帶電量為 q (q>0的滑塊從距離彈簧上端為 s 0處靜止釋放,滑塊在運動過程中電量保持不變,設(shè)滑塊與 彈簧接觸過程沒有機械能損失,彈簧始終處在彈性限度內(nèi),重力加速度大小為 g 。(1求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時間 t 1. (2若滑塊在沿斜面向下運動的整個過程中最大速度大 小為 v m ,求滑塊從靜止釋放到速度大小為 v m 過程中彈簧的彈力所做

20、的功 W ; (3從滑塊靜止釋放瞬間開始計時,請在 乙圖中畫出滑塊在沿斜面向下運動的整個過程中速度與時間關(guān)系 v-t 圖象。 圖中橫坐標軸上的 t 1、 t 2及 t 3分別表示滑塊 第一次與彈簧上端接觸、第一次速度達到最大值及第一次速度減為零的時刻,縱坐標軸上的 v 1為滑塊在 t 1時刻的速度 大小, v m 是題中所指的物理量。 (本小題不要求寫出 . 計算過程 .解析 :(1滑塊從靜止釋放到與彈簧剛接觸的過程中作初速度為零的勻加速直線運動,設(shè)加速度大小為 a ,則有 qE +mg sin =ma 21021at s = 聯(lián)立可得 sin 201mg qE ms t += (2滑塊速度最

21、大時受力平衡,設(shè)此時彈簧壓縮量為 0x ,則有 : 0sin kx qE mg =+ 從靜止釋放到速度達到最大的過程中,由動能定理得 :021 ( sin (20-=+m m mv W x x qE mg 聯(lián)立可得 : sin ( sin (2102kqE mg s qE mg mv W m +-=s (3如圖 答案:(1 sin 201mg qE ms t +=; (2 sin ( sin (2102k qE mg s qE mg mv W m +-=; (32、知識網(wǎng)絡考點 1. 動能1. 定義:物體由于運動而具有的能叫動能2. 表達式為 :221mv E k =, 3. 動能和動量的關(guān)系

22、 :動能是用以描述機械運動的狀態(tài)量。動量是從機械運動出發(fā)量化機械運動的狀態(tài) , 動量確定的物體決定著它克服一定的阻力還能運動多久; 動能則是從機械運動與其它運動的關(guān)系出發(fā)量化機械運動的狀態(tài), 動 能確定的物體決定著它克服一定的阻力還能運動多遠?？键c 2. 動能定理1. 定義:合外力所做的總功等于物體動能的變化量 . 這個結(jié)論叫做動能定理 .2. 表達式:K E mv mv W =-=2122合 2121, 式中 W 合是各個外力對物體做功的總和, E K 是做功過程中始末兩個狀態(tài)動能的增量 .3. 推導:動能定理實際上是在牛頓第二定律的基礎(chǔ)上對空間累積而得:在牛頓第二定律 F=ma 兩端同乘以

23、合外力方向上的位移 s ,即可得21222121mv mv mas Fs W -=合 4. 對動能定理的理解:如果物體受到幾個力的共同作用, 則 (1 式中的 W表示各個力做功的代數(shù)和, 即合外力所做的功 . W合 =W1+W2+W3+ 應用動能定理解題的特點:跟過程的細節(jié)無關(guān) . 即不追究全過程中的運動性質(zhì)和狀態(tài)變化細節(jié).動能定理的研究對象是質(zhì)點.動能定理對變力做功情況也適用. 動能定理盡管是在恒力作用下利用牛頓第二定律和運動學公式推導的 , 但對變力做功情況亦適用 . 動能定理可用于求變力的功、曲線運動中的功以及復雜過程中的功能轉(zhuǎn)換問題 .對合外力的功 (總功 的理解 :可以是幾個力在同一

24、段位移中的功 , 也可以是一個力在幾段位移中的功 , 還可以是 幾個力在幾段位移中的功 . 求總功有兩種方法:一種是先求出合外力,然后求總功,表達式為 W =F ×S ×cos 為合外力與位移的夾角另一種是總功等于各力在各段位移中做功的代數(shù)和,即 W =W 1 +W2+W3+3、復習方案基礎(chǔ)過關(guān)重難點:汽車啟動中的變力做功問題例 3. (09年上海物理 20. (10分質(zhì)量為 5103 kg的汽車在 t =0時刻速度 v 0=10m/s,隨后以 P =6104W的額定 功率沿平直公路繼續(xù)前進,經(jīng) 72s 達到最大速度,設(shè)汽車受恒定阻力,其大小為 2.5103N 。求:(1汽

25、車的最大速度 v m ; (2汽車在 72s 內(nèi)經(jīng)過的路程 s 。解析 :(1當達到最大速度時, P =Fv =fv m , v m =P f 61042.5103m/s=24m/s (2從開始到 72s 時刻依據(jù)動能定理得:Pt -fs 12mv m 2-12 mv 02,解得:s =2Pt -mv m 2+mv 022f=1252m 。 答案:(1 24m/s (2 1252m 點評:變力做功問題,動能定理是一種很好的處理方法。典型例題:例 4:(09年重慶卷 23. (16分 2009年中國女子冰壺隊首次獲得了世界錦標賽冠軍,這引起了人們對冰壺運動的關(guān) 注。 冰壺在水平冰面上的一次滑行可

26、簡化為如下過程:如題 23圖, 運動員將靜止于 O 點的冰壺 (視為質(zhì)點 沿直線 OO' 推到 A 點放手, 此后冰壺沿 AO' 滑行, 最后停于 C 點。 已知冰面各冰壺間的動摩擦因數(shù)為, 冰壺質(zhì)量為 m , AC=L,CO' =r,重力加速度為 g . (1求冰壺在 A 點的速率; (2求冰壺從 O 點到 A 點的運動過程中受到的沖量大小; (3若將 CO' 段冰面與冰壺間的動摩擦因數(shù)減小為 0.8,原只能滑到 C 點的冰壺能停于 O' 點,求 A 點與 B 點之間的距離。 解析 :(1對冰壺,從 A 點放手到停止于 C 點,設(shè)在 A 點時的速度為

27、V 1,應用動能定理有-mg L =21m V 12,解得 V 1=gL 2; (2對冰壺,從 O 到 A ,設(shè)冰壺受到的沖量為 I ,應用動量定理有 I =mV 1-0,解得 I =m gL 2;(3設(shè) AB 之間距離為 S ,對冰壺,從 A 到 O的過程,應用動能定理,-mgS -0.8mg(L+r -S =0-21mV 12, 解得 S =L -4r 。 點評: 結(jié)合實際考查動能定理、動量定理。 第 3課時 重力勢能 機械能守恒定律1、高考解讀真題品析知識: 機械能守恒問題例 1. (09年廣東理科基礎(chǔ) 8.游樂場中的一種滑梯如圖所示。小朋友從軌道頂端由靜止開始下滑,沿水平軌道滑動 了一

28、段距離后停下來,則 A.下滑過程中支持力對小朋友做功 . B.下滑過程中小朋友的重力勢能增加C.整個運動過程中小朋友的機械能守恒 . D.在水平面滑動過程中摩擦力對小朋友做負功解析 :在滑動的過程中,人受三個力重力做正功,勢能降低 B 錯;支持力不做功,摩擦力做負功,所以機械能不守恒, AC 皆錯, D 正確。 答案:D熱點關(guān)注:知識:機械能守恒問題、重力勢能問題例 2. (09年廣東文科基礎(chǔ) 58.如圖 8所示,用一輕繩系一小球懸于 O 點。現(xiàn)將小球拉至水平位置,然后釋放, 不計阻力。小球下落到最低點的過程中,下列表述正確的是A .小球的機械能守恒 B.小球所受的合力不變 C .小球的動能不

29、斷減小 D.小球的重力勢能增加解析 :A 選項小球受到的力中僅有重力做功,所以機械能守恒, A 選項對。B 選項小球受到的合力的大小方向時時刻刻在發(fā)生變化, B 選項錯。C 選項小球從上到最低點的過程中動能是不斷增大的, C 選項錯。D 選項小球從上到最低點的過程中機械能是不斷減少的, D 選項錯。 答案:A點評:考查基本物理量的判斷方法。2、知識網(wǎng)絡考點 1. 重力做功的特點與重力勢能1. 重力做功的特點:重力做功與路徑無關(guān),只與始末位置的豎直高度差有關(guān),當重力為的物體從 A 點運動到 B 點,無論走過怎樣的路徑,只要 A 、 B 兩點間豎直高度差為 h ,重力 mg 所做的功均為 mgh

30、W G =2. 重力勢能:物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能。其表達式為:mgh E P =,其中 h 為物體所在處相對于所選取的零勢面的豎直高度, 而零勢面的選取可以是任意的, 一般是取地面為重力勢能的零勢面。 由于零勢面的選取可以 是任意的, 所以一個物體在某一狀態(tài)下所具有的重力勢能的值將隨零勢面的選取而不同, 但物體經(jīng)歷的某一過程中 重力勢能的變化卻與零勢面的選取無關(guān)。3. 重力做功與重力勢能變化間的關(guān)系:重力做的功總等于重力勢能的減少量,即a. 重力做正功時,重力勢能減少,減少的重力勢能等于重力所做的功 - E P = WGb. 克服重力做功時,重力勢能增加,增加的重力勢能等于克服重力

31、所做的功 E P = - WG考點 2.彈性勢能 1. 發(fā)生彈性形變的物體具有的能叫做彈性勢能 2. 彈性勢能的大小跟物體形變的大小有關(guān), E P = 1/2×kx 23. 彈性勢能的變化與彈力做功的關(guān)系 : 彈力所做的功,等于彈性勢能減少 . W 彈 = - E P 考點 3.機械能守恒定律 1. 機械能:動能和勢能的總和稱機械能。而勢能中除了重力勢能外還有彈性勢能。所謂彈性勢能批量的是物體由于 發(fā)生彈性形變而具有的能。2、 機械能守恒守律:只有重力做功和彈力做功時, 動能和重力勢能、 彈性勢能間相互轉(zhuǎn)換, 但機械能的總量保持不變, 這就是所謂的機械能守恒定律。3 、機械能守恒定律

32、的適用條件:(1對單個物體,只有重力或彈力做功.(2對某一系統(tǒng) , 物體間只有動能和重力 勢能及彈性勢能相互轉(zhuǎn)化 , 系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞 , 機械能也沒有轉(zhuǎn)變成其它形式的能 (如沒有內(nèi)能產(chǎn)生 , 則系統(tǒng)的機械能守恒. (3定律既適用于一個物體 (實為一個物體與地球組成的系統(tǒng) ,又適用于幾個物體組成的物 體系,但前提必須滿足機械能守恒的條件.3、復習方案 基礎(chǔ)過關(guān)重難點:如何理解、應用勻變速直線運動規(guī)律的是個公式?例 3. 如圖所示,位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道,由一段斜的直軌道和與之相切的圓形軌道連接而成,圓形軌道的半徑 為 R 。 一質(zhì)量為 m 的小物塊從斜軌道上某處由靜止開始下滑,

33、 然后沿圓形軌道運動。 要求物塊能通過圓形軌道的最高點, 且在該最高點與軌道間的壓力不能超過 5mg (g 為重力加速度。求物塊初始位置相對于圓形軌道底部的高度 h 的取值 范圍。解析:設(shè)物塊在圓形軌道最高點的速度為 v ,由機械能守恒得 :mgh=2mgR +1/2 mv2 物塊在最高點受的力為重力 mg 、軌道的壓力 N 。重力與壓力的合力提供向心力,有 :Rv m N m g 2=+ 物塊能通過最高點的條件是 N 0 由式得 gR v 由式得 R h 25 按題的要求, N 5mg ,由式得 :gR v 6 由式得 h 5R h 的取值范圍是 2.5R h 5R 答案:2.5R h 5R

34、 點評:機械能守恒定律適用于只有重力和彈簧的彈力做功的情況, 應用于光滑斜面、 光滑曲面、自由落體運動、上拋、下拋、平拋運動、單擺、豎直平面的圓周運動、彈簧振子等情況。典型例題:例 4:如圖,質(zhì)量都為 m 的 A 、 B 兩環(huán)用細線相連后分別套在水平光滑細桿 OP 和豎直光滑細桿 OQ 上,線長 L=0.4m,將 線拉直后使 A 和 B 在同一高度上都由靜止釋放,當運動到使細線與水平面成 30°角時, A 和 B 的速度分別為 v A 和 v B , 求 v A 和 v B 的大小。 (取 g=10m/s2解析:對 AB 系統(tǒng),機械能守恒22212130sin B A mv mv m

35、gL += =30cos 30sin B A v v 由解得:s m v s m v B A /1/=, 答案:s m v s m v B A /1/=,點評:機械能守恒解題注意點 : 1、定對象(可能一物體、可能多物體 .2、分析力做功判斷是否守恒 3、分析能(什么能、怎么變 .4、列式 E K 增 =EP 減 ; 前 =E后 ; 連接體問題的高度關(guān)系連接體問題的速度關(guān)系,沿同一根繩子的速度處處相第 4課時 功能關(guān)系 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律1、高考解讀真題品析 知識: 動量守恒定律、動量定理和功能關(guān)系例 1. (09年天津卷 10.(16分 如圖所示, 質(zhì)量 m 1=0.3 kg 的小車靜止在光

36、滑的水平面上, 車長 L=15 m, 現(xiàn)有質(zhì)量 m 2=0.2 kg 可視為質(zhì)點的物塊,以水平向右的速度 v 0=2 m/s從左端滑上小車,最后在車面上某處與小車保持相對靜止。物塊與 車面間的動摩擦因數(shù) =0.5,取 g=10 m/s2, 求 :(1物塊在車面上滑行的時間 t; (2要使物塊不從小車右端滑出,物塊滑上小車左端的速度 v 0不超過多少。解析 :(1設(shè)物塊與小車的共同速度為 v ,以水平向右為正方向,根據(jù)動量守恒定律有 : (v m m v m 2102+= 設(shè)物塊與車面間的滑動摩擦力為 F ,對物塊應用動量定理有 : 022v m v m t F -= 其中 g m F 2= 解

37、得 g m m v m t 2101+=代入數(shù)據(jù)得 s 24. 0=t (2要使物塊恰好不從車廂滑出,須物塊到車面右端時與小車有共同的速度 v ,則 (v m m v m '+='2102 由功能關(guān)系有 :(gL m v m m v m 22212022121+'+=' 代入數(shù)據(jù)解得 : 0v '=5m/s 故要使物塊不從小車右端滑出,物塊滑上小車的速度 v 0不能超過 5m/s。 答案:(1 0.24s (25m/s 熱點關(guān)注: 知識: 功能關(guān)系、動能定理例 2. 滑塊以速率 v 1靠慣性沿固定斜面由底端向上運動 , 當它回到出發(fā)點 時速率為 v 2,

38、 且 v 2< v1若滑塊向上運動的位移中點為 A , 取斜面底端重力勢能為零,則 (A .上升時機械能減小,下降時機械能增大。 B.上升時機械能減小,下降時機械能也減小。C .上升過程中動能和勢能相等的位置在 A 點上方。 D.上升過程中動能和勢能相等的位置在 A 點下方。解析 :畫出運動示意圖如圖示:(C 為上升的最高點O C 由動能定理 F合 S= 1/2 mv12 = EK1 A C 由動能定理 F合 S/2= 1/2 mvA 2 = EKA由功能關(guān)系得:E K1 = 1/2 mv12 =mgSsin+ Q A點的勢能為 EPA = 1/2 mgSsinE KA =EK1 / 2

39、 EKA > EPA 答案:BC2、知識網(wǎng)絡考點:功能關(guān)系功是能量轉(zhuǎn)化的量度 重力所做的功等于重力勢能的減少 電場力所做的功等于電勢能的減少 彈簧的彈力所做的功等于彈性勢能的減少 合外力所做的功等于動能的增加 只有重力和彈簧的彈力做功,機械能守恒 重力和彈簧的彈力以外的力所做的功等于機械能的增加 W F = E 2-E 1 = E克服一對滑動摩擦力所做的凈功等于機械能的減少 E = fS (S 為相對滑動的距離 克服安培力所做的功等于感應電能的增加3、復習方案基礎(chǔ)過關(guān)重難點:如何理解、應用勻變速直線運動規(guī)律的是個公式?例 3. (2007年理綜全國卷 20 假定地球、月球都靜止不動,用火

40、箭從地球沿地月連線發(fā)射一探測器。假定探測器在 地球表面附近脫離火箭。用 W 表示探測器從脫離火箭處到月球的過程中克服地球引力做的功,用 E k 表示探測器脫離火 箭時的動能,若不計空氣阻力,則(A. Ek 必須大于或等于 W ,探測器才能到達月球 B. Ek 小于 W ,探測器也可能到達月球C. Ek =1/2 W ,探測器一定能到達月球 D. Ek = 1/2 W ,探測器一定不能到達月球解析:設(shè)月球引力對探測器做的功為 W 1, 根據(jù)動能定理可得:-W +W 1=0-E k ,2 21根據(jù)r mmGF , 可知, F 地 >F 月 , 由 W=Fs 雖然 F 是變力 , 但通過的距離

41、一樣 , 所以 W >W 1, E k =W-W 1 < W 故 B 選項正確。由于探測器在從地球到月球的過程中, 地球引力越來越小, 此過程中克服地球引力做的功為 W , 在從地球到達地月連線 中點的過程中,探測器克服地球引力做的功要遠大于 1/2 W,而月球引力對探測器做的功很小,探測器的初動能若為 1/2 W ,則到不了地月連線中點速度即減為 0,所以探測器一定不能到達月球。 D選項也正確。 答案:BD典型例題:例 4:質(zhì)量為 m 的物體,從靜止開始以 3g/4的加速度豎直向下運動了 h 米,以下判斷正確的是:(A .物體的重力可能做負功 B.物體的重力勢能一定減少了 3mg

42、h/4 C.物體的重力勢能增加了 mgh D.物體的機械能減少 mgh/4 答案:D 例 5.如圖所示, 彈簧下面掛一質(zhì)量為 m 的物體, 物體在豎直方向上作振幅為 A 的簡諧運動, 當物體振動到最高點時,彈簧正好為原長。則物體在振動過程中 ( A .物體在最低點時的彈力大小應為 2mg B.彈簧的彈性勢能和物體動能總和不變C .彈簧的最大彈性勢能等于 2mgA D.物體的最大動能應等于 mgA 答案:AC第 5課時 實驗(6 驗證機械能守恒定律1、高考解讀真題品析 知識:探究動能定理例 1. (09年廣東物理 15. (10分某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究 “動能定理”, 如圖 1

43、2, 他們將拉力傳感器固定在小車上, 用不可伸長的細線將其通 過一個定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小。在水平桌面上相距 50.0cm 的 A 、 B 兩點各安裝一個速度傳感器記錄小車通過 A 、 B 時的速度大小。小車中可以放置砝碼。(1實驗主要步驟如下:測量 _和拉力傳感器的總質(zhì)量 M 1; 把細線的一端固定在拉力傳感器上另一端通 過定滑輪與鉤碼相連;正確連接所需電路;將小車停在 C 點, _,小車在細線拉動下運動,記錄細線拉力 及小車通過 A 、 B 時的速度。在小車中增加砝碼,或 _,重復的操作。(2表 1是他們測得的一組數(shù)據(jù),其中 M 是 M 1與小車中砝碼質(zhì)量 m

44、 之和, |v22-v 21| 是兩個速度傳感器記錄速度 的平方差,可以據(jù)此計算出動能變化量E, F 是拉力傳感器受到的拉力, W 是 F 在 A 、 B 間所作的功。表格中 E 3=_, W 3=_.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字 (3根據(jù)表 1,請在圖 13中的方格紙上作出E -W 圖線。表 1 數(shù)據(jù)記錄表圖 12 解析 :(1 略 ; (2 由 各 組 數(shù) 據(jù) 可 見 規(guī) 律212221v v m E -=,可得E 3=0.600;觀察 F-W 數(shù)據(jù) 規(guī) 律 可 得數(shù)值上 W=F/2=0.610;(3 在方格紙上作出E -W 圖 線 如 圖所示答案:(1小車、砝碼 然后釋放小車 減少砝碼 (2

45、0.600 0.610熱點關(guān)注 知識:驗證機械能守恒定律例 2. (08年高考江蘇卷物理 11.(10分 某同學利用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律 . 弧形軌道末端水平,離 地面的高度為 H , 將鋼球從軌道的不同高度 h 處靜止釋放,鋼球的落點距軌道末端的水平距離為 s . (1若軌道完全光滑, s 2與 h 的理論關(guān)系應滿足 s 2= (用 H 、 h 表示 . (2該同學經(jīng)實驗測量得到一組數(shù)據(jù),如下表所示: 請在坐標紙上作出 s 2 h 關(guān)系圖 . (3對比實驗結(jié)果與理論計算得到的 s 2 h 關(guān)系圖線 (圖中已畫出 ,自同一高度靜 止釋放的鋼球,水平拋出的速率 (填“小于”或“大

46、于” (4從 s 2 h 關(guān)系圖線中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著,你認為造成上 述偏差的可能原因是 。 答案:(1 4Hh (2 (見右圖 ,小于 (4 摩擦,轉(zhuǎn)動 (回答任一即可E W2、知識網(wǎng)絡考點 1. 驗證機械能守恒定律一、實驗目的 驗證機械能守恒定律 二、實驗原理當物體自由下落時,只有重力做功,物體的重力勢能和動能互相轉(zhuǎn)化,機械能守恒。若某一時刻物體下落的瞬時速度 為 v ,下落高度為 h ,則應有: 221mv mgh =,借助打點計時器,測出重物某時刻的下落高度 h 和該時刻的瞬時速度 v ,即可驗證機械能是否守恒, 實驗裝置如圖所示。測定第 n 點的瞬時速度的方法是:測出第 n 點的相鄰前、后兩段相等時間 T 內(nèi)下落的距離 s n 和 s n+1,由公式 T s s v n n n 21+= ,或由 Td d v n n n 21 1-+-=算出 , 如圖所示。三、實驗器材鐵架臺(帶鐵夾,打點計時器,學生電源,導線,帶鐵夾的重綞,紙帶,米尺。 四、實驗步驟1.按如圖裝置把打點計時器安裝在鐵架臺上,用導線把打點計時器與學生電源連接好。2.把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好,另一端穿過計時器限位孔,豎直提起紙帶使重錘停靠在打點計時器附近,紙 帶上端用夾子夾住。 3.接通電源,松開紙帶,