2012年高中物理 專題13 機(jī)械能守恒定律及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化與守恒定律學(xué)業(yè)水平測(cè)試課件

1、主題內(nèi)容要求機(jī)械能及能量守恒機(jī)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(shí)驗(yàn)與探究實(shí)驗(yàn)六：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一、機(jī)械能1概念：物體的動(dòng)能和勢(shì)能之和稱為物體的機(jī)械能其中勢(shì)能包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能2表達(dá)式：EEpEk說(shuō)明：在確定物體的機(jī)械能大小時(shí)，先要選定勢(shì)能的零勢(shì)面二、機(jī)械能守恒定律1機(jī)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(dòng)能和勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變2對(duì)機(jī)械能守恒條件的認(rèn)識(shí)：“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(guò)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(shuō)明：用(1)時(shí)，需要規(guī)定重力勢(shì)能的參考平面；用(2)時(shí)則不必規(guī)定重力勢(shì)能的參考平面，因?yàn)橹亓?shì)能的改變量與參考平面的選取沒(méi)有關(guān)系尤其是用EpEk，只要把增加的機(jī)械能和減少的機(jī)械能都寫(xiě)出來(lái)，方程自然就列出來(lái)了4解題步驟(1)確定研究對(duì)象和研究過(guò)程(2)判斷機(jī)械能是否守恒(3)選定一種表達(dá)式，列式求解5判斷機(jī)械能是否守恒：(1)用做功來(lái)判斷：分析物體運(yùn)動(dòng)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(méi)有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒；(2)用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判定：若物體系中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則

3、物體系機(jī)械能守恒三、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律能量既不會(huì)消失，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一物體，而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中，能量的總量保持不變四、功能關(guān)系(1)做功的過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，功是能量轉(zhuǎn)化的量度(2)需要強(qiáng)調(diào)的是：功是一種過(guò)程量，它和一段位移(一段時(shí)間)相對(duì)應(yīng)；而能是一種狀態(tài)量，它和一個(gè)時(shí)刻相對(duì)應(yīng)兩者的單位是相同的(都是J)，但不能說(shuō)功就是能，也不能說(shuō)“功變成了能”(3)常用的功能關(guān)系式：物體動(dòng)能的增量由外力做的總功來(lái)量度：W外Ek，這就是動(dòng)能定理物體重力勢(shì)能的增量由重力做的功來(lái)量度：WGEp.物體機(jī)械能的增量由重力以外的其他外力做的功來(lái)量度：W其他E機(jī)，

4、(W其他表示除重力以外的其它外力做的功)五、實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1實(shí)驗(yàn)原理在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化但總的機(jī)械能守恒，若物體某時(shí)刻瞬時(shí)速度為v，下落高度為h，恒有mgh mv2，故只需借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，測(cè)出重物某時(shí)刻的下落高度h和該時(shí)刻的瞬時(shí)速度即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒2實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重錘(帶紙帶夾子)、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、直尺、導(dǎo)線、低壓交流電源3實(shí)驗(yàn)步驟(1)按上圖所示把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)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(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔；用手豎直提起紙帶，使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近(3)接通電源，先打

5、開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開(kāi)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(diǎn)的紙帶4注意事項(xiàng)(1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，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(shí)驗(yàn)時(shí)，必須保持提起的紙帶豎直，手不動(dòng)，待接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再松開(kāi)紙帶，以保證第一點(diǎn)是一個(gè)清晰的點(diǎn)(3)測(cè)量高度h時(shí)，應(yīng)從起始點(diǎn)算起，為減小h的相對(duì)誤差，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)些(4)因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)比較 mv2和mgh是否相等來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，故不需要測(cè)量重錘的質(zhì)量 (單選)(2010年廣東學(xué)業(yè)水平測(cè)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(shí)的重力勢(shì)能為(g為重力加速度)()AmghBmg(Hh)CmgH Dmg(Hh)解析：以桌面為零勢(shì)能面，小球到地面時(shí)的重力勢(shì)能為mgh.答案：A點(diǎn)評(píng)：(1)本題屬于“認(rèn)識(shí)”層次；(2)選擇不同的參考平面，物體重力勢(shì)能的數(shù)值是不同的，但重力勢(shì)能的變化量具有絕對(duì)的意義 (單選)(2010年江蘇學(xué)業(yè)水平測(cè)試)我國(guó)發(fā)射的“神舟七號(hào)”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(guò)程中，其重力做功和重力勢(shì)能變化的情況為()A重力做正功，重力勢(shì)能減小B重力做正功，重力勢(shì)能增加C重力做負(fù)功，重力勢(shì)能減小D重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加解析：返回

7、艙拖著降落傘下落時(shí)，重力做正功，重力勢(shì)能減小答案：A點(diǎn)評(píng)：(1)重力勢(shì)能的變化由重力做功量度(2)它們由物體高度的變化來(lái)決定，與參考平面的選取無(wú)關(guān)，具有相對(duì)性 (單選)(2010年貴陽(yáng)會(huì)考)在下列過(guò)程中，若不計(jì)空氣阻力，機(jī)械能守恒的是()A石塊在水中勻速下落的過(guò)程B鉛球被拋出后在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程C電梯加速上升的過(guò)程D木箱沿粗糙斜面勻速下滑的過(guò)程解析：在只有重力做功的情況下，物體的機(jī)械能才守恒，鉛球被拋出后只有重力做功，在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能守恒答案：B點(diǎn)評(píng)：物體的機(jī)械能是否守恒要看是否只有重力對(duì)物體做功，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒(méi)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(jì)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(jī)械能為()Amgh BmgHCmg(Hh) Dmg(Hh)解析：物體下落過(guò)程只有重力做功，故物體的機(jī)械能守恒，以桌面為參考平面，初狀態(tài)小球的機(jī)械能為mgH，故在小球落到地面未碰地之前任一時(shí)刻的機(jī)械能都為mgH.故選項(xiàng)B正確答案：B點(diǎn)評(píng)：(1)本題屬于“理解”中的“簡(jiǎn)單應(yīng)用”層次；(2)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析問(wèn)題時(shí)，只涉及物體系的初、末狀態(tài)的物理量，而無(wú)須分析中間過(guò)程的細(xì)節(jié)，這使問(wèn)題處理得到簡(jiǎn)化 (多選)(2010年廣東學(xué)業(yè)水平測(cè)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到

9、另一個(gè)物體C能量是守恒的，所以能源永不枯竭D能源在利用過(guò)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，A、B正確能量是守恒的，但在利用過(guò)程中有能量耗散，這部分耗散的能量人類(lèi)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(cuò)答案：AB點(diǎn)評(píng)：(1)本題屬于“了解”和“認(rèn)識(shí)”的層次(2)能運(yùn)用能量守恒定律分析生產(chǎn)和生活實(shí)際中的有關(guān)簡(jiǎn)單問(wèn)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(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A小球的動(dòng)能不變B小球的重力勢(shì)能增大C小球的機(jī)械能減小D小球的機(jī)械能守恒解析：小球做自

10、由落體運(yùn)動(dòng)中只有重力做功，小球的動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減小，總機(jī)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(chē)將質(zhì)量為m的物體從地面吊到h高度處，在這個(gè)過(guò)程中()A物體克服重力做功mgh，重力勢(shì)能增加mghB物體克服重力做功mgh，重力勢(shì)能減少mghC重力對(duì)物體做功mgh，重力勢(shì)能減少mghD重力對(duì)物體做功mgh，重力勢(shì)能增加mgh解析：吊車(chē)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(shì)能增加故選A.答案：A3(單選)在做“用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，除了鐵架臺(tái)、低壓交流電源、紙帶等實(shí)驗(yàn)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(diǎn)計(jì)時(shí)器 D彈簧秤解析：用紙帶記錄物體運(yùn)動(dòng)的信息，還需打點(diǎn)計(jì)時(shí)器故選C.答案：C4(單選)關(guān)于用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是()A重力勢(shì)能的減少量mgh總是比動(dòng)能的增加量 mv2大B重力勢(shì)能的減少量mgh總是比動(dòng)能的增加量 mv2小C實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先松開(kāi)紙帶，再接通電源D實(shí)驗(yàn)需要用天平測(cè)物體(重錘)的質(zhì)量解析：由于重物下落過(guò)程中，要克服阻力做功，故A對(duì)B錯(cuò)；實(shí)驗(yàn)時(shí)是先接通電源后釋放紙帶，C錯(cuò)；由于等式兩邊均有質(zhì)量，故質(zhì)量不需測(cè)出答案：A5(單選)(2011年惠州模擬)一個(gè)物體從某一高度開(kāi)始自由下落，不計(jì)空氣阻力，在物體下落過(guò)程中，以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A物體的動(dòng)能不斷

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