2012年高中物理學(xué)業(yè)水平測試課件專題十三機械能守恒定律及實驗?zāi)芰哭D(zhuǎn)化與守恒定律

1、主題內(nèi)容要求機械能及能量守恒機械能守恒定律及其應(yīng)用能量守恒與能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移實驗與探究實驗六：驗證機械能守恒定律一、機械能1概念：物體的動能和勢能之和稱為物體的機械能其中勢能包括重力勢能和彈性勢能2表達(dá)式：EEpEk說明：在確定物體的機械能大小時，先要選定勢能的零勢面二、機械能守恒定律1機械能守恒定律的表述：在只有重力(或彈簧彈力)做功的情形下，物體的動能和勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變2對機械能守恒條件的認(rèn)識：“只有重力(或彈簧彈力)做功”不等于“只受重力(或彈簧彈力)作用”在該過程中，物體可以受其他力的作用，只要這些力不做功，或所做的功的代數(shù)和為零，就可以認(rèn)為是“只有重力(或彈簧彈

2、力)做功”說明：用(1)時，需要規(guī)定重力勢能的參考平面；用(2)時則不必規(guī)定重力勢能的參考平面，因為重力勢能的改變量與參考平面的選取沒有關(guān)系尤其是用EpEk，只要把增加的機械能和減少的機械能都寫出來，方程自然就列出來了4解題步驟(1)確定研究對象和研究過程(2)判斷機械能是否守恒(3)選定一種表達(dá)式，列式求解5判斷機械能是否守恒：(1)用做功來判斷：分析物體運動情況或物體受力情況(包括內(nèi)力和外力)，明確各力做功的情況，若物體或系統(tǒng)只有重力或彈力做功，沒有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零，則機械能守恒；(2)用能量轉(zhuǎn)化來判定：若物體系中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則

3、物體系機械能守恒三、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律能量既不會消失，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)移到另一物體，而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變四、功能關(guān)系(1)做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，功是能量轉(zhuǎn)化的量度(2)需要強調(diào)的是：功是一種過程量，它和一段位移(一段時間)相對應(yīng)；而能是一種狀態(tài)量，它和一個時刻相對應(yīng)兩者的單位是相同的(都是J)，但不能說功就是能，也不能說“功變成了能”(3)常用的功能關(guān)系式：物體動能的增量由外力做的總功來量度：W外Ek，這就是動能定理物體重力勢能的增量由重力做的功來量度：WGEp.物體機械能的增量由重力以外的其他外力做的功來量度：W其他E機，

4、(W其他表示除重力以外的其它外力做的功)五、實驗：驗證機械能守恒定律1實驗原理在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化但總的機械能守恒，若物體某時刻瞬時速度為v，下落高度為h，恒有mgh mv2，故只需借助打點計時器，測出重物某時刻的下落高度h和該時刻的瞬時速度即可驗證機械能是否守恒2實驗器材鐵架臺(帶鐵夾)、打點計時器、重錘(帶紙帶夾子)、紙帶、復(fù)寫紙片、直尺、導(dǎo)線、低壓交流電源3實驗步驟(1)按上圖所示把打點計時器安裝在鐵架臺上，連好電源(2)把紙帶的一端和重錘用夾子固定好，另一端穿過打點計時器限位孔；用手豎直提起紙帶，使重錘?？吭诖螯c計時器附近(3)接通電源，先打

5、開打點計時器的開關(guān)，后松手讓重錘帶著紙帶自由下落(4)重復(fù)幾次，得到35條打好點的紙帶4注意事項(1)安裝打點計時器時，必須使兩限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力為了減小空氣阻力的影響，重錘的質(zhì)量要大一些(2)實驗時，必須保持提起的紙帶豎直，手不動，待接通電源，讓打點計時器工作穩(wěn)定后再松開紙帶，以保證第一點是一個清晰的點(3)測量高度h時，應(yīng)從起始點算起，為減小h的相對誤差，選取的計數(shù)點要離起始點遠(yuǎn)些(4)因為是通過比較 mv2和mgh是否相等來驗證機械能是否守恒，故不需要測量重錘的質(zhì)量 (單選)(2010年廣東學(xué)業(yè)水平測試)如圖所示，質(zhì)量為m的小球，從離桌面H高處自由下落已知桌面離地高度為

6、h，若以桌面為參考平面，則小球落到地面時的重力勢能為(g為重力加速度)()AmghBmg(Hh)CmgH Dmg(Hh)解析：以桌面為零勢能面，小球到地面時的重力勢能為mgh.答案：A點評：(1)本題屬于“認(rèn)識”層次；(2)選擇不同的參考平面，物體重力勢能的數(shù)值是不同的，但重力勢能的變化量具有絕對的意義 (單選)(2010年江蘇學(xué)業(yè)水平測試)我國發(fā)射的“神舟七號”飛船在繞地球45圈后，于2008年9月28日勝利返航在返回艙拖著降落傘下落的過程中，其重力做功和重力勢能變化的情況為()A重力做正功，重力勢能減小B重力做正功，重力勢能增加C重力做負(fù)功，重力勢能減小D重力做負(fù)功，重力勢能增加解析：返回

7、艙拖著降落傘下落時，重力做正功，重力勢能減小答案：A點評：(1)重力勢能的變化由重力做功量度(2)它們由物體高度的變化來決定，與參考平面的選取無關(guān)，具有相對性 (單選)(2010年貴陽會考)在下列過程中，若不計空氣阻力，機械能守恒的是()A石塊在水中勻速下落的過程B鉛球被拋出后在空中運動的過程C電梯加速上升的過程D木箱沿粗糙斜面勻速下滑的過程解析：在只有重力做功的情況下，物體的機械能才守恒，鉛球被拋出后只有重力做功，在空中運動過程機械能守恒答案：B點評：物體的機械能是否守恒要看是否只有重力對物體做功，與物體的運動狀態(tài)沒有直接的聯(lián)系 (單選)如下圖所示，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自

8、由落下，不計空氣阻力，設(shè)以桌面為參考平面，則小球落到地面前瞬間的機械能為()Amgh BmgHCmg(Hh) Dmg(Hh)解析：物體下落過程只有重力做功，故物體的機械能守恒，以桌面為參考平面，初狀態(tài)小球的機械能為mgH，故在小球落到地面未碰地之前任一時刻的機械能都為mgH.故選項B正確答案：B點評：(1)本題屬于“理解”中的“簡單應(yīng)用”層次；(2)應(yīng)用機械能守恒定律分析問題時，只涉及物體系的初、末狀態(tài)的物理量，而無須分析中間過程的細(xì)節(jié)，這使問題處理得到簡化 (多選)(2010年廣東學(xué)業(yè)水平測試)關(guān)于能量和能源，下列表述正確的是()A能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式B能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到

9、另一個物體C能量是守恒的，所以能源永不枯竭D能源在利用過程中有能量耗散，這表明能量不守恒解析：由能量守恒定律知，能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，A、B正確能量是守恒的，但在利用過程中有能量耗散，這部分耗散的能量人類難以利用，能量的總量保持不變，但我們?nèi)匀灰?jié)約能源，C、D錯答案：AB點評：(1)本題屬于“了解”和“認(rèn)識”的層次(2)能運用能量守恒定律分析生產(chǎn)和生活實際中的有關(guān)簡單問題.1(單選)(2010年廣東學(xué)業(yè)水平考試)小球在做自由落體運動的過程中，下列說法正確的是()A小球的動能不變B小球的重力勢能增大C小球的機械能減小D小球的機械能守恒解析：小球做自

10、由落體運動中只有重力做功，小球的動能增加，重力勢能減小，總機械能守恒，只有D正確故選D.答案：D2(單選)(2010年深圳模擬)用吊車將質(zhì)量為m的物體從地面吊到h高度處，在這個過程中()A物體克服重力做功mgh，重力勢能增加mghB物體克服重力做功mgh，重力勢能減少mghC重力對物體做功mgh，重力勢能減少mghD重力對物體做功mgh，重力勢能增加mgh解析：吊車將質(zhì)量為m的物體從地面吊到h高度處，重力做負(fù)功(即物體克服重力做功)，重力勢能增加故選A.答案：A3(單選)在做“用落體法驗證機械能守恒定律”的實驗中，除了鐵架臺、低壓交流電源、紙帶等實驗器材外，還必需的器材應(yīng)包括()A秒表 B多用

11、電表C打點計時器 D彈簧秤解析：用紙帶記錄物體運動的信息，還需打點計時器故選C.答案：C4(單選)關(guān)于用自由落體法驗證機械能守恒定律實驗，下列說法中正確的是()A重力勢能的減少量mgh總是比動能的增加量 mv2大B重力勢能的減少量mgh總是比動能的增加量 mv2小C實驗時應(yīng)先松開紙帶，再接通電源D實驗需要用天平測物體(重錘)的質(zhì)量解析：由于重物下落過程中，要克服阻力做功，故A對B錯；實驗時是先接通電源后釋放紙帶，C錯；由于等式兩邊均有質(zhì)量，故質(zhì)量不需測出答案：A5(單選)(2011年惠州模擬)一個物體從某一高度開始自由下落，不計空氣阻力，在物體下落過程中，以下說法中錯誤的是()A物體的動能不斷

12、增大B物體的重力勢能不斷減小C物體的機械能不斷減小D物體的機械能守恒解析：一個物體自由下落，僅有重力做功，故機械能守恒；在下落過程中，物體動能增大，勢能減少；故錯誤的是C.答案：C一、單項選擇()(110)1下列說法正確的是()A物體所受的合力為零，機械能一定守恒B物體所受合力不為零，機械能一定不守恒C物體受到重力、彈力以外的力作用時，機械能一定不守恒D物體在只有重力、彈力做功時，機械能一定守恒解析：物體的機械能是否守恒與合外力是否為零無關(guān)，A、B都錯；物體受到重力、彈力以外的力作用時，只要這些力不做功，機械能是可以守恒的，C錯，顯然D正確答案：D二、單項選擇題()(1116)11在下列幾種運動中，機械能一定不守恒的是()A質(zhì)點做勻速圓周運動B物體做勻速直線運動C子彈打入木塊過程中D物體做勻變速直線運動解析：質(zhì)點在水平面內(nèi)作勻速運動或作勻速圓周運動，機械能不變，物體自由下落作勻變速直線運動，機械能守恒；故A、B、D的機械能均有可能守恒，而子彈打木塊時，要克服阻力做