物理学案专题3机械能 机械能守恒 功能关系 能量守恒定律Word文件下载.docx

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重力做负功时，物体重力势能增加。

4.弹簧的弹性势能：

5.弹力做功与弹性势能的关系：

6.势能：

相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能，势能是系统所共有的。

7.机械能包含动能和势能（重力势能和弹性势能）两部分，即

。

8.机械能守恒定律:

在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变，即

ΔΕK=—ΔΕP

ΔΕ1=—ΔΕ2。

9.机械能守恒条件:

做功角度：

只有重力或弹力做功，无其它力做功；

外力不做功或外力做功的代数和为零；

系统内如摩擦阻力对系统不做功。

能量角度：

首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；

只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。

10.能量守恒定律：

能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，

即

2、常规题型

只有重力做功，机械能守恒，能量在重力势能和动能之间转变。

例1：

在高处的同一点，将三个质量相同的小球，以大小相等的初速度分别上抛、平抛和下抛，并落到同一水平地面上，则（　　）

A．三个小球落地时，重力的瞬时功率相同

B．从抛出到落地的过程中，重力对它们做功的平均功率相同

C．从抛出到落地的过程中，重力对它们做的功相同

D．三个小球落地时的速率相等

即时练习：

1.下列关于机械能守恒的说法中正确的是（）

A．做匀速运动的物体，其机械能一定守恒B．做匀加速运动的物体，其机械能一定守恒

C．做匀速圆周运动的物体，其机械能一定守恒D．除重力做功外，其他力没有做功，物体的机械能一定守恒

2.一质量为m的物体，以

g的加速度减速上升h高度，g为重力加速度，不计空气阻力，则（　　）

A.物体的机械能守B.物体的动能减小

mghC.物体的机械能减少

mghD.物体的重力势能减少mgh

3.一个高尔夫球静止于平坦的地面上，在t＝0时球被击出，飞行中球的速率与时间的关系如图5－3－20所示．若不计空气阻力的影响，根据图象提供的信息可以求出

图5－3－20

A．高尔夫球在何时落地B．高尔夫球可上升的最大高度

C．人击球时对高尔夫球做的功D．高尔夫球落地时离击球点的距离

4.小明和小强在操场上一起踢足球，足球质量为m.如图5－3－16所示，小明将足球以速度v从地面上的A点踢起，当足球到达离地面高度为h的B点位置时，取B处为零势能参考面，不计空气阻力．则下列说法中正确的是

图5－3－16

A．小明对足球做的功等于

mv2＋mghB．小明对足球做的功等于mgh

C．足球在A点处的机械能为

mv2D．足球在B点处的动能为

mv2－mgh

5.如图，两个质量相同的小球A、B分别用不计质量的细线悬在等高的O1、O2点，A球的悬线比B球的长。

把两球的悬线分别拉至水平后无初速度释放，则经过最低点时（）

A.A球的机械能等于B球的机械能B.A球的速度等于B球的速度

C.A球的向心加速度等于B球的向心加速度D.A球的动能等于B球的动能

6．（2010·

安徽理综）伽利略曾设计如图5－3－14所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点．如果在E或F处钉上钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；

反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点．这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，其末速度的大小

图5－3－14

A．只与斜面的倾角有关B．只与斜面的长度有关C．只与下滑的高度有关D．只与物体的质量有关

图5－3－23

弹力做正功弹性势能减小，弹簧做负功弹性势能增加，如果整个过程只有弹力或弹力和重力做功，系统机械能将保持不变。

例2.如图所示，一个轻质弹簧一端固定在粗糙的斜面底端，弹簧轴线与斜面平行，小滑块A从斜面的某一高度由静止开始沿斜面向下运动一段距离后与弹簧接触，直到把弹簧压缩到最短．在此过程中下列说法正确的是（）

A.滑块先做匀加速运动后做匀减速运动B.滑块先做匀加速运动，接触弹簧后再做匀加速运动最后做变减速运动

C.滑块重力做功等于内能与弹性势能的增加量D.滑块重力势能减少量与内能增加量之和等于弹性势能增加量

图5－3－15

1.如图5－3－15所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点处，将小球拉至A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B点的速度为v，与A点的竖直高度差为h，则

A．由A到B重力做功为mghB．由A到B重力势能减少

mv2

C．由A到B小球克服弹力做功为mghD．小球到达位置B时弹簧的弹性势能为

2.如图5－3－23所示，在倾角为30°

的光滑斜面上，有一劲度系数为k的轻质弹簧，其一端固定在固定挡板C上，另一端连接一质量为m的物体A.有一细绳通过定滑轮，细绳的一端系在物体A上（细绳与斜面平行），另一端系有一细绳套，物体A处于静止状态．当在细绳套上轻轻挂上一个质量为m的物体B后，物体A将沿斜面向上运动，试求：

（1）未挂物体B时，弹簧的形变量；

（2）物体A的最大速度值．

图5－3－17

3.来自福建省体操队的运动员黄珊汕是第一次在奥运会上获得蹦床奖牌的中国选手．蹦床是一项好看又惊险的运动，如图5－3－17所示为运动员在蹦床运动中完成某个动作的示意图，图中虚线PQ是弹性蹦床的原始位置，A为运动员抵达的最高点，B为运动员刚抵达蹦床时的位置，C为运动员抵达的最低点．不考虑空气阻力和运动员与蹦床作用时的机械能损失，A、B、C三个位置运动员的速度分别是vA、vB、vC，机械能分别是EA、EB、EC，则它们的大小关系是

A．vA＜vB，vB＞vC　　　　　　B．vA＞vB，vB＜vCC．EA＝EB，EB＞ECD．EA＞EB，EB＝EC

4．如图5所示，跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型：

运动员从高处落到处于自然状态的跳板（A位置）上，随跳板一同向下运动到最低点（B位置）．对于运动员从开始与跳板接触到运动至最低点的过程，下列说法中正确的是

图5

A．运动员到达最低点时，其所受外力的合力为零B．在这个过程中，运动员的动能一直在减小

C．在这个过程中，跳板的弹性势能一直在增加D．在这个过程中，运动员所受重力对他做的功小于跳板的作用力对他做的功

5.（2011全国理综）.一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。

假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是（）

A.运动员到达最低点前重力势能始终减小B.蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加

C.蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒

D.蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关

机械能与内能的互相转化-摩擦力做功

例.如图5－测－4所示，物体以100J的初动能从斜面底端向上运动，当它通过斜面某一点M时，其动能减小80J，机械能减少32J，如果物体能从斜面上返回底端，则物体在运动过程中的下列说法正确的是（　　）

图5－测－4

A．物体在M点的重力势能为－48JB．物体自M点起重力势能再增加21J到最高点

C．物体在整个过程中摩擦力做的功为－80JD．物体返回底端时的动能为30J

即时练习：

图5－测－11

1.如图5－测－11所示，质量为m的物体从倾角为θ的斜面上的A点以速度v0沿斜面上滑，由于μmgcosθ＜mgsinθ，所以它滑到最高点后又滑下来，当它下滑到B点时，速度大小恰好也是v0，设物体与斜面间的动摩擦因数为μ，求AB间的距离．

2.水平传送带匀速运动，速度大小为v，现将一小工件放到传送带上．设工件初速度为零，当它在传送带上滑动一段距离后速度达到v而与传送带保持相对静止．设工件质量为m，它与传送带间的动摩擦因数为μ，则在工件相对传送带滑动的过程中

A．滑动摩擦力对工件做的功为mv2/2B．工件的机械能增量为mv2/2

C．工件相对于传送带滑动的路程大小为v2/（2μg）D．传送带对工件做功为零

3.滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来。

如图是滑板运动的轨道，BC和DE是两段光滑弧形轨道，BC段的圆心为O点，圆心角为60o，半径OC与水平轨道CD垂直。

水平轨道CD段粗糙且长为8m。

一运动员从轨道的A点以3m/s的速度水平滑出，在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点的速度减为零，然后返回。

已知运动员与滑板的总质量为60kg，B、E两点距水平面CD的竖直高度分别为h和H。

且h=2m，H=2.8m，g取10m/s2。

求：

（1）运动员从A点运动到B点时的速度大小vB

（2）轨道CD段的动摩擦因数μ

（3）通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到B点。

如能，请求出回到B点时的速度大小；

如不能，则最后停在何处？

图5－3－22

4．（2011·

金考卷）（12分）如图5－3－22所示，光滑弧形轨道下端与水平传送带连接，轨道上的A点到传送带及传送带到地面的高度均为h＝5m．把一物体自A点由静止释放，物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2.先让传送带不转动，物体滑上传送带后，从右端B点水平飞出，落在地面上的P点，B、P间的水平距离OP为x＝2m．然后让传送带沿顺时针方向转动，速度大小为v＝5m/s，取g＝10m/s2.求：

（1）传送带转动时，物体落在何处？

（2）先后两种情况下，传送带对物体做功的比值．

（3）两种情况下，物体运动所用时间之差．

5.（2010·

全国Ⅱ）（15分）如图5－4－18，MNP为竖直面内一固定轨道，其圆弧段MN与水平段NP相切于N，P端固定一竖直挡板．M相对于N的高度为h，NP长度为s.一物块自M端从静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞（即碰撞过程无机械能损失）后停止在水平轨道上某处．若在MN段的摩擦可忽略不计，物块与NP段轨道间的动摩擦因数为μ，求物块停止的地方与N点距离的可能值．

图5－4－18

6.（浙江卷，18）如图所示为一滑草场。

某条滑道由上下两段高均为h，与水平面倾角分别为45°

和37°

的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为

质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端（不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，

）。

则（）。

A．动摩擦因数

B．载人滑草车最大速度为

C．载人滑草车克服摩擦力做功为mghD．载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为

弹簧的作用：

传递力和能量

例.如图是检验某种防护罩承受冲击能力的装置，M为半径R＝1.6m、固定于竖直平面内的光滑半圆弧轨道，A、B分别是轨道的最低点和最高点；

N为防护罩，它是一个竖直固定的

圆弧，其半径r＝

m，圆心位于B点．在A放置水平向左的弹簧枪，可向M轨道发射速