人教版高中物理必修二第七章機械能守恒定律課后習(xí)題講解課件(共55張)

1、7.1追尋守恒量能量課后習(xí)題講解問題與練習(xí)解答： 舉出生活中的一個例子，說明不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。你的例子是否向我們提示，轉(zhuǎn)化過程中能的總量保持不變？ 可以根據(jù)電爐發(fā)熱及蓄電池充電過程中的能量轉(zhuǎn)化可直接做出解答。 電爐發(fā)熱時，消耗電能而產(chǎn)生內(nèi)能，故是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能； 給蓄電池充電是消耗了電能轉(zhuǎn)化為了化學(xué)能。解：7.2功課后習(xí)題講解問題與練習(xí)解答：1.如圖表示物體在力F的作用下在水平面上發(fā)生了一段位移x，分別計算這三種情形下力F對物體做的功。設(shè)這三種情形下力F和位移x的大小都是一樣的：F=10N，x=2m。角的大小如圖所示。夾角=180-=30夾角=180-=150夾角=30問題與練

2、習(xí)解答：2、用起重機把重量為2.0104N的物體勻速地提高了5m，鋼繩的拉力做了多少功？重力做了多少功？物體克服重力做了多少功？這些力做的總功是 ？分析：（1）確定研究對象，構(gòu)建模型： （2）對這個物體進(jìn)行運動分析和受力分析：豎直向下的重力mg；豎直向上的拉力F拉；3）根據(jù)力與運動方向的關(guān)系，判斷各個力做功情況。mgF拉v0物體勻速向上運動；（則有上（左）邊的力=下（右）邊的力）因為重物勻速提升，所以mg=F拉重力與運動方向相反，做負(fù)功；拉力與運動方向相同，做正功。解：重物被勻速提升時，合力為零，鋼繩對重物的拉力的大小等于重物所受的重力即 物體克服重力所做的功為1105JF拉mg2.0104N

3、 mgF拉v0重力做的功為 W2=mglcos180=2.01045J=1105J鋼繩拉力所做的功為 W1=F拉lcos0=21045J=1105J這些力做的總功為零。3、一位質(zhì)量m=60kg的滑雪運動員從高h(yuǎn)=10m的科坡自由下滑。如果運動員在下滑過程中受到的阻力F50N，斜坡的傾角30，運動員滑至坡底的過程中，所受的幾個力做的功各是多少？這些力做的總功是多少？分析：（1）確定研究對象，構(gòu)建模型： （2）對運動員進(jìn)行運動分析和受力分析：豎直向下的重力mg；垂直斜面向上的支持力FN；3）根據(jù)力與運動方向的關(guān)系，判斷各個力做功情況。mgFN運動員自由下滑；沿斜面向右的摩擦力f；重力與運動方向的夾

4、角為60度，小于90度，做正功；支持力與運動方向垂直，垂直無功；v0f摩擦力與運動方向相反，做負(fù)功。這些力所做的總功W總=W重+WN+Wf=5.0103J。解：如圖所示，滑雪運動員受到重力、支持力和阻力的作用，運動員的位移為：l=hsin30=20m，方向沿斜坡向下。所以，重力做功：W重=mglcos60=6.0103J 支持力所做的功：WN=FNlcos90=0摩擦阻力所做的功：Wf=flcos180=5020J=1.0103JmgFNv0f4、一個重量為10N的物體，在15N的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移動0.5 m，另一次在粗糙水平面上移動相同的距離，粗糙面與物體間的動摩擦因數(shù)

5、為0.2。在這兩種情況下，拉力做的功各是多少？拉力這兩次做的功是否相同？各個力對物體做的總功是否相同？分析：（1）確定研究對象，構(gòu)建模型： （2）對這個物體進(jìn)行運動分析和受力分析：豎直向下的重力mg；地面對物體向上的支持力FN；（粗糙）水平向右的摩擦力f；3）根據(jù)力與運動方向的關(guān)系，判斷各個力做功情況。mgFNfv0F拉假設(shè)物體向左邊運動；重力和支持力與運動方向垂直，垂直無功；（粗糙）摩擦力與運動方向相反，做負(fù)功；拉力與運動方向相同，做正功。水平向左的拉力F。mgFNfv0F拉解：已知重力大小，拉力大小和水平位移為0.5m，動摩擦因素是0.2，F(xiàn)N=mg=10N，則f=FN=Umg=2N。光滑

6、：拉力所做的功為 W拉=F拉lcos0=150.51=7.5J粗糙：拉力所做的功為 W拉=F拉lcos0=150.51=7.5J重力和支持力所做的功：W重=mglcos90=0WN=FNlcos90=0這些力所做的總功W總=W重+WN+W拉=7.5J。mgFNfv0F拉粗糙：拉力所做的功為W拉=F拉lcos0=150.51=7.5J重力和支持力所做的功：W重=mglcos90=0WN=FNlcos90=0這些力所做的總功W總=W重+WN+W拉+Wf=6.5J。摩擦阻力所做的功：Wf=flcos180=20.5J=1J 在這兩種情況下，物體所受拉力相同，移動的距離也相同，所以拉力所做的功也相同，

7、為75J。拉力做的功與是否有其他力作用在物體上沒有關(guān)系，與物體的運動狀態(tài)也沒有關(guān)系。7.3功率課后習(xí)題講解問題與練習(xí)解答：1、一臺電動機工作時的功率是10kW，要用它勻速提2.7104kg的貨物，提升的速度將是多大? mgF拉v0解：分析：如圖電動機勻速提升貨物：則有牽引力等于阻力；發(fā)動機達(dá)到額定功率。勻速提升貨物時F拉=mg=2.7105N，額定功率 P=10 kW ，所以P=F拉v所以2、一臺抽水機每秒能把30 kg 的水抽到10m高的水塔上，如果不計額外功的損失，這臺抽水機輸出的功率是多大？如果保持這一輸出功率，半小時內(nèi)能做多少功? 解：這臺抽水機的輸出功率為 它半小時能做功W=Pt=3

8、1031800=5.4106J3、有一個力F，它在不斷增大。某人以此為條件，應(yīng)用P=FV進(jìn)行了如下推導(dǎo)。根據(jù)P=Fv,F增大則P增大；又根據(jù)v=p/F ， P增大則v增大；再根據(jù)F= P/v，v增大則F減小。這個人推導(dǎo)的結(jié)果與已知條件相矛盾。他錯在哪里?說明：對這類物理問題的方向，應(yīng)注意聯(lián)系實際，有時機械是以一定功率運行的，這時P一定，則F與v成反比。有時機械是以恒定牽引力工作的，這時P與v成正比。 此人推導(dǎo)的前提不明確。當(dāng)F增大，根據(jù)PFv推出，P增大的前提應(yīng)是v不變，從v=p/F推出，P增大則v增大的前提是F不變，從F= P/v推出，v增大F減小的前提是P不變。解：4、質(zhì)量為m的汽車在平直

9、公路上行駛，阻力F保持不變。當(dāng)它以速度v、加速度a加速前進(jìn)時，發(fā)動機的實際功率正好等于額定功率，從此時開始，發(fā)動機始終在額定功率下工作。(1) 汽車的加速度和速度將如何變化？說出理由。(2) 如果公路足夠長，汽車最后的速度是多大? 解： （1）汽車的加速度減小，速度增大。因為，此時開始發(fā)動機在額定功率下運動，即P=F牽v。v增大則F牽減小，而，所以加速度減小。（2）當(dāng)加速度減小到零時，汽車做勻速直線運動， F牽F，所以，此為汽車在功率P下行駛的最大速度。7.4重力勢能課后習(xí)題講解問題與練習(xí)解答：1、圖 中的幾個斜面、它們的高度相同、傾角不同。讓質(zhì)量相同的物休沿針面從頂端運動到底端。試根據(jù)功的定

10、叉計算沿不同斜面運動時重力做的功，以證明這個功與斜面的傾角無關(guān)。證明：設(shè)斜面高度為h，對應(yīng)于傾角為1、2、3的斜 面長分別為l1、l2、l3。 同理可證，在傾角為2、3的斜面上，重力所做的功都等于mgh，與斜面傾角無關(guān)。 由功的公式可知，在傾角為1的斜面，重力與位移的夾角為(/21)，重力所做的功為：WG=mgl1cos(/2 1)=mgl1sin 1 =mgh。2、如圖 ，質(zhì)量為m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中達(dá)到的最高點2的高度為h。 （1）足球由位置1運動到位置2時，重力做了多少功？足球的重力勢能增加了多少？（2）足球由位置2運動到位置3時，重力做了多少功？ 足球的

11、重力勢能減少了多少？（3）足球由住置1運動到住置3時，重力做了多少功？足球的重力勢能變化了多少？（1）足球由位置1運動到位置2時，重力所做的功為mgh，足球克服重力所做的功為mgh，足球的重力勢能增加mgh。（3）足球由位置1運動到位置3時，重力做功為0，重力勢能變化為0。解：（2）足球由位置2運動到位置3時，重力做的功為mgh，足球的重力勢能減少了mgh。 說明：重力勢能的變化是與重力做功相對應(yīng)的。重力做了多少功,重力勢能就變化多少。重力做正功重力勢能減少，重力做負(fù)功重力勢能增加。3、如圖，質(zhì)量m=0.5kg的小球，從桌面以上高h(yuǎn)1=1.2m的A點下落到地面的B點，桌面高h(yuǎn)2=0.8m。(1

12、)在表格的空白處按要求填入數(shù)據(jù)。(2) 如果下落時有空氣阻力，表格中的數(shù)據(jù)是否應(yīng)該改變?h1h2AB參考平面小球在A點重力勢能小球在B點重力勢能下落過程小球重力做功下落過程小球重力勢能變化桌面地面6 J10 J-4 J010 J10 J10 J10 J解：如果下落過程中有空氣阻力,表格中的數(shù)據(jù)不變。說明：選取不同的參考平面,物體的重力勢能的數(shù)值不對同，一個確定的過程，WG和EP與參考面的選擇無關(guān)。重力做的功只跟物體位置的變化有關(guān)，與是否存在其他力無關(guān)。4、以下說法是否正確？如果正確，說出一種可能的實際情況；如果不正確，說明這種說法為什么錯。 A、物體受拉力作用向上運動，拉力做的功是1J，但物體

13、重力勢能的增加量不是1J。B、物體受拉力作用向上勻速運動，拉力做的功是1J，但物體重力勢能的增加量不是1J。C、物體運動，重力做的功是一1J，但物體重力勢能的增加量不是1J。D、沒有摩擦?xí)r物體由A沿直線運動到B，克服重力做的功是1J，有摩擦?xí)r物體由A 沿曲線運動到B，克服重力做的功大于1J。解：A正確。例如：物體在向上的拉力作用下，如果做勻加速直線運動，這時拉力的功大于重力勢能的增加量。如果物體做勻減速直線運動，這時拉力的功小于重力勢能的減少量。B錯誤。物體勻速上升，拉力的大小等于重力，拉力的功一定等于重力勢能的增加量。C錯誤。根據(jù)WG=EP1-EP2可知，重力做-1J的功，重力勢能的增加量為

14、1J。D錯誤。重力做功只與起點和終點的位置有關(guān)，與路徑無關(guān)，A、B兩點的位置不變，從A點到B點的過程中，無論經(jīng)過什么路徑，重力的功都是相同的。7.7動能和動能定理課后習(xí)題講解1、改變汽車的質(zhì)量和速度，都可能使汽車的動能發(fā)生改變。在下列幾種情形下，汽車的動能各是原來的幾倍?A.質(zhì)量不變，速度増大到原來的2倍B.速度不變，質(zhì)量増大到原來的2倍。C.質(zhì)量減半，速度增大到原來的4倍D.速度減半，質(zhì)量増大到原來的4倍。原來的現(xiàn)在的ABCD問題與練習(xí)解答：原來的現(xiàn)在的ABCD2、把一輛汽車的速度從10km/h加速到20km/h，或者從50 km/h 加速到 60 km/h，哪種情況做的功比較多？通過計算說

15、明。解：由動能定理 可知，在題目所述的條件下，(v22v12)較大的，需要做的功也多。第一種：( v22 v12)=(202102)(km/h)2 =300(km/h) 2 第二種：(v22 v12)=(602502)(km/h)2=1100(km/h)2 可見，后一種情況中，汽車所做的功比較多。3、質(zhì)量是2g的子彈，以300 m/s的速度射入厚度是5cm的木板，射穿后的速度是100m/s。子彈射穿木板的過程中受到的平均阻力是多大?你對題目中所說的“平均”一詞有什么認(rèn)識？分析：（1）確定研究對象，構(gòu)建模型： （2）對這個子彈進(jìn)行運動分析和受力分析：豎直向下的重力mg；木塊對子彈向上的支持力FN

16、；（粗糙）水平向左的摩擦阻力F阻；3）根據(jù)力與運動方向的關(guān)系，判斷各個力做功情況。mgFNv0F阻子彈向右邊運動；重力和支持力與運動方向垂直，垂直無功；（粗糙）摩擦力與運動方向相反，做負(fù)功；（4）明確初末狀態(tài)的動能和勢能、列表求解。初狀態(tài)=末狀態(tài)勢能動能力做功（除重力、彈力外）勢能動能前后高度不變所以重力勢能為零(5)求解：左邊相加等于右邊相加。0阻力做負(fù)功：-F阻l0解得：移項變?yōu)閯幽芏ɡ淼谋磉_(dá)形式 子彈在木板中運動5cm的過程中，所受木板的阻力各處不同，題中所說的平均阻力是相對子彈運動這5cm的過程來說的。代入數(shù)據(jù)得：4、我們在第四章曾用牛頓運動定律解答過一個問題：民航客機機艙緊急出口的氣

17、囊是一條連接出口與地面的斜面，若斜面高3.2m，斜面長6.5 m，質(zhì)量60kg的人沿斜面滑下時所受的阻力是240N，求人滑至底端時的速度。請用動能定理解答本題。分析：（1）確定研究對象，構(gòu)建模型： （2）對人進(jìn)行運動分析和受力分析：豎直向下的重力mg；垂直斜面向上的支持力FN；3）根據(jù)力與運動方向的關(guān)系，判斷各個力做功情況。mgFN人自由下滑；沿斜面向右的摩擦力F阻；重力與運動方向的夾角小于90度（下降），做正功；支持力與運動方向垂直，垂直無功；v0F阻摩擦力與運動方向相反，做負(fù)功。（4）明確初末狀態(tài)的動能和勢能、列表求解。初狀態(tài)=末狀態(tài)勢能動能力做功（除重力、彈力外）勢能動能以地面為0勢能面

18、(5)求解：左邊相加等于右邊相加。mgh阻力做負(fù)功：-F阻l0移項變?yōu)閯幽芏ɡ淼谋磉_(dá)形式代入數(shù)據(jù)得：解得：5、運動員把質(zhì)量是500g的足球踢出后，某人觀察它在空中的飛行情況，估計上升的最大高度是10m，在最高點的速度為20m/s。請你根據(jù)這個估計，計算運動員踢球時對足球做的功。分析：（1）以出發(fā)點和最高點的過程研究對象，構(gòu)建模型： （2）對球進(jìn)行運動分析和受力分析：豎直向下的重力mg；3）根據(jù)力與運動方向的關(guān)系，判斷各個力做功情況。mg球在上升，重力做負(fù)功；（4）明確初末狀態(tài)的動能和勢能、列表求解。初狀態(tài)=末狀態(tài)勢能動能力做功（除重力、彈力外）勢能動能以地面為0勢能面(5)求解：左邊相加等于右

19、邊相加。00mgh7.8機械能守恒定律課后習(xí)題講解問題與練習(xí)解答：1、如圖，質(zhì)量為m的小球從光滑曲面上滑下。當(dāng)它到達(dá)高度為h1的位置A時，速度的大小為v1，滑到高度為h2的位置B時，速度的大小為V2。在由高度h1滑到高度h2的過程中，重力做的功為W。(1)根據(jù)動能定理列出方程，描述小球在A、B兩點間動能的關(guān)系。(2) 根據(jù)重力做功與重力勢能的關(guān)系，把以上方程變形，以反映出小球運動過程中機械能是守恒的。分析：（1）確定AB過程為研究對象，構(gòu)建模型： （2）對小球進(jìn)行運動分析和受力分析：豎直向下的重力mg；斜面的支持力FN；小球向左邊運動；支持力與運動方向垂直，垂直無功；重力與運動方向夾角小于90

20、度，做正功；v1v2mgFN3）根據(jù)力與運動方向的關(guān)系，判斷各個力做功情況。（4）明確初末狀態(tài)的動能和勢能、列表求解。初狀態(tài)A=末狀態(tài)B勢能動能力做功（除重力、彈力外）勢能動能(5)求解：左邊相加等于右邊相加。0移項變?yōu)閯幽芏ɡ淼谋磉_(dá)形式mgh1mgh2等式左邊表示物體在A點式的機械能，等式右邊表示物體的B點勢的機械能。小球從A點運動到B點的過程中，機械能守恒。解：（1）（2）3、把質(zhì)量為0.5 kg的石塊從10m高處以30角斜向上方拋出，初速度是V=5m/s。（不計空氣阻力(1) 石塊落地時的速度是多大？請用機 械能守恒定律和動能定理分別討論。(2) 石塊落地時速度的大小與下列哪些量有關(guān)，與

21、哪些量無關(guān)？說明理由。A.石塊的質(zhì)量。B.石塊初速度的大小。C.石塊初速度的仰角。 D.石塊拋出時的高度。分析：（1）確定拋出過程為研究對象，構(gòu)建模型： （2）對小球進(jìn)行運動分析和受力分析：豎直向下的重力mg；小球斜拋運動；重力與運動方向夾角小于90度，做正功；且只有重力做功而已。v1mg3）根據(jù)力與運動方向的關(guān)系，判斷各個力做功情況。（4）明確初末狀態(tài)的動能和勢能、列表求解。初狀態(tài)（山上）=末狀態(tài)（地面）勢能動能力做功（除重力、彈力外）勢能動能(5)求解：左邊相加等于右邊相加。0移項變?yōu)閯幽芏ɡ淼谋磉_(dá)形式mgh0解：（1）機械能守恒由動能定理，有解得：解得：（2）由 可知，石塊落地時速度大小

22、與石塊初速度大小及石塊拋出時的高度有關(guān)，與石塊的質(zhì)量和石塊的初速度的仰角無關(guān)。4、有一種地下鐵道，車站的路軌建得高些，車輛進(jìn)站時要上坡，出站時要下坡，如圖。設(shè)坡高h(yuǎn)為2m，進(jìn)站車輛到達(dá)坡下的A點時，速度為25.2 km/h，此時切斷電動機的電源，車輛能不能“沖” 到坡上？如果能夠，到達(dá)坡上的速度是多大?解：由題意，切斷電動機電源的列車，假定在運動中機械能守恒，欲使列車沖上站臺，此時列車的動能EK至少要等于列車在站臺上的重力勢能EP 列車沖上站臺時的重力勢能為 列車在A點時的動能為 可見EKEP，所以列車能夠沖上站臺。7.9實驗：驗證機械能守恒定律課后習(xí)題講解問題與練習(xí)解答：1、把質(zhì)量是0.2

23、kg的小球放在豎立的彈簧上，并把球往下按 C至A的位置，如圖甲所示。迅速松手后，彈黃把球彈起，球升至最高位置C(圖丙)，途中經(jīng)過位置B時彈黃正好處于自由狀態(tài)(圖乙)。已知B、A的高度差為0.1m，C、B的高度差為0.2m，彈黃的質(zhì)量和空氣的阻力均可忽略。 (1) 分別說出由狀態(tài)甲至狀態(tài)乙、由狀態(tài)乙至狀態(tài)丙的能 A量轉(zhuǎn)化情況。(2) 狀態(tài)甲中彈簧的彈性勢能是多少？狀態(tài)乙中小球的動能是多少？分析：從狀態(tài)甲至狀態(tài)丙過程中，彈性勢能逐漸減少，動能和重力勢能逐漸增大，當(dāng)彈簧對小球向上的彈力大小與重力大小相等時，物體的動能最大。之后，彈性勢能和動能逐漸減小，重力勢能逐漸增大，當(dāng)彈簧恢復(fù)到自然長度時，彈性勢

24、能為0。之后，重力勢能仍逐漸增大，動能仍逐漸減少，到達(dá)C點時，動能減少到0，重力勢能達(dá)到最大。解：（1）甲乙：彈性勢能重力勢能和動能乙丙：動能重力勢能（2）在整個過程甲丙AC中，甲A的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為丙C重力勢能則：在過程乙丙BC中，乙B的動能能全部轉(zhuǎn)化為丙C重力勢能則：2、游樂場的過山車可以底朝上在圓軌道上運行，游客卻不會 掉下來。我們把這種情形抽象為右圖的模型：弧形軌道的下端與豎直圓軌道相接，使小球從弧形軌道上端滾下，小球進(jìn)入圓軌道下端后沿圓軌道運動。實驗發(fā)現(xiàn)，只要h大于一定值，小球就可以順利通過圓軌道的最高點。如果已知圓軌道的半徑為R、h至少要等于多大？不考慮摩擦等阻力。分析：設(shè)小球的

25、質(zhì)量為m,小球運動到圓軌道最高點時的速度為v，受到圓軌道的壓力為FN。小球從A點放手后下滑至最高點B的過程中，由于只有重力做功，機械能守恒。 解：（1）確定由左最高到圓內(nèi)最高過程為研究對象，構(gòu)建模型： （2）對小球進(jìn)行運動分析和受力分析：豎直向下的重力mg；垂直軌道向內(nèi)的壓力FN；3）根據(jù)力與運動方向的關(guān)系，判斷各個力做功情況。小球向右邊運動；壓力與運動方向垂直，垂直無功；重力與運動方向夾角小于90度，做正功；FNmgv（4）明確初末狀態(tài)的動能和勢能、列表求解。初狀態(tài)=末狀態(tài)勢能動能力做功（除重力、彈力外）勢能動能(5)求解：左邊相加等于右邊相加。mgh00mg2R在圓軌道的最高點B處，根據(jù)牛頓第二定律，有mgFN欲使小球順利地通過圓軌道的最高點時，則