能的转化与守恒 2.docx

1、能的转化与守恒 2能量的转化与守恒学生姓名： 指导老师： 能量的转化与守恒知识点能量的转化与守恒例题精讲例1：如图21所示，一质量为2 kg的铅球从离地面2 m高处自由下落，陷入沙坑2 cm深处，求沙子对铅球的平均阻力(g取10 m/s2)【精讲精析】法一：小球的运动分为自由下落和陷入沙坑减速运动两个过程，根据动能定理，分段列式设铅球自由下落过程到沙面时的速度为v，则mgHmv20，设铅球在沙中受到的平均阻力为f，则mghfh0mv2，代入解得f2020 N.法二：全过程中重力做功mg(Hh)，进入沙中平均阻力做功fh，全程动能变化为零，则由WEk2Ek1，得mg(Hh)fh0，解得fN202

2、0 N例2：2011年上海世锦赛跳水比赛中，有一个项目是“3 m跳板”，其比赛过程可简化为：运动员走上跳板，跳板被压缩至最低点，跳板又将运动员竖直向上弹到最高点，运动员做自由落体运动，竖直落入水中将运动员视为质点，运动员质量m60 kg，g取10 m/s2.最高点A、跳板的水平点B、最低点C和水面之间的竖直距离如图22所示，求：(1)跳板被压缩到最低点C时具有的弹性势能是多大？(2)运动员入水前的速度大小【精讲精析】(1)人和跳板整体机械能守恒，据机械能守恒定律可知，跳板在最低点C的弹性势能转化为人在最高点的重力势能，则EpCmghAC60102 J1200 J.(2)运动员入水前速度可由人的

3、机械能守恒求出mv2mgH，其中H(1.23)m4.2 m代入数据解得vm/s9.2 m/s. 例3：如图所示，用一条细绳通过一个光滑的滑轮将一个0.20kg的砝码和光滑桌面上的一个0.80kg的小车连接在一起。开始时用手握住小车使砝码离开地面1.0m，然后放手使小车从静止开始运动。试计算：（g取10m/s2）（1）开始时砝码的重力势能（2）放手后在砝码到达地面时小车的速度。解：（1）取地面为零势能面，则砝码的重力势能为：（2）根据机械能守恒可知，砝码减少的重力势能等于砝码和小车共同增加的动能，即： 例4:物体A和B系在跨过定滑轮的细绳两端，物体A 的质量mA=1.5，物体B的质量mB=1kg

4、，开始时把A托起，使B刚好与地面接触，此时物体A离地高度为1m。放手让A从静止开始下落，求： （1）当A着地时，B的速率多大？（2）物体A落地后，B还能升高多少？ 解：（1）系统机械能守恒可知： （2）对B利用机械能守恒：设还能升高： 例5：如图所示，某人乘坐雪橇从雪坡经A点滑至B点。接着沿水平路面滑至C点停止，人与雪橇的总质量为70kg。表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据。 位置ABC速度（m/s）2.012.00时刻（s）0410(1)人与雪橇从A到B的过程中，损失的机械能为多少？(2)设人与雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小（g=10m/s2）解：（1）从A到B的过程中，人与雪橇损失的

5、机械能（2）人与雪橇在BC段做减速运动的加速度根据牛顿第二定律：即所受阻力大小为140N 能量的转化与守恒基础达标1质量为m的物体从距地面h高处的某点自由落下，在这过程中不计空气阻力，下列说法正确的是：（ ）A重力对物体做功为mgh B重力势能减少mghC动能增加mghD机械能增加mgh解析：物体自由下落，只有重力做功，机械能守恒，选项错误；物体下落重力对物体做功为mgh，重力势能减少mgh，动能增加mgh，故ABC正确。2关于机械能是否守恒的叙述，正确的是：（ ）A作匀速直线运动的物体的机械能一定守恒B作匀速直线运动的物体机械能可能守恒C合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒D只有重力对物体

6、做功，物体机械能一定守恒 解析：判断机械能是否守恒，依据是重力以外的力是否做了功，不管物体是做匀速还是变速运动，也不管物体是直线运动还是曲线运动，只要重力以外的力不做功或做功之和为零，机械能就守恒。合外力做功为零，并不意味着重力以外的力做功之和为零，故机械能不一定守恒，故BD选项正确3在不计空气阻力的条件下，下列几种运动中机械能不守恒的是：（ ）A氢气球匀速上升 B从高处向任意方向抛出的小球C物体沿光滑曲面下滑 D一小球用一细绳拴着在摆动的过程中解析：A选项中氢气球匀速上升受浮力和重力，且浮力做功，故不守恒，其他选项只有重力做功，故守恒，D选项绳子拉力方向始终与速度方向垂直，故不做功，也守恒。

7、4汽车上坡时，如果牵引力的大小等于摩擦力，不计空气阻力，正确的是（）A汽车匀速上坡 B汽车在上坡过程中机械能减小C汽车在上坡过程中机械能增大D汽车在上坡过程中，动能减小，势能增大，总的机械能不变解析：因为汽车牵引力的大小等于摩擦力，故合外力为重力，在上坡过程中只有重力做负功，动能减小，势能增大，总的机械能不变，故D选项正确。5物体静止在某一高处时具有60J的势能。当它从该处自由下落至另一位置时所具的势能为动能的一半，物体所减少的势能是下列中的哪一个：（ ）A20J B30J C40JD60J5C解析：物体自由下落机械能守恒，设初状态的势能为Ep，此时的势能为Ep1，则动能为2Ep1，根据机械能

8、守恒可知：减少的势能为，故C选项正确。6质量为m的物体从距地面高为H的平台边缘以初速度v0竖直向下抛出。若不计空气阻力，则物体下落到距地面高为h时的动能为下列中的哪一种（ ）Amgh+ BmgH-mgh CmgH+-mghDmgH+ mgh解析：根据机械能守恒可知：故C选项正确。 7如图所示，m1m2，滑轮光滑且质量不计，在m1下降一段距离d的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是：（ ）Am1的机械能增加 Bm2的机械能增加Cm1和m2的总机械能减少 Dm1和m2的总机械能不变 解析：对于系统机械能守恒，故D选项正确；但对于单个物体机械能不守恒，绳子拉力对做负功，其机械能减少，绳子拉力对做

9、正功，其机械能增加，故B选项正确。8某同学身高1.8m，在运动会上参加跳高比赛，起跳后身体横着越过了1.8m高度的横杆，据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为：（ ）（g取10m/s2）A2m/s B4m/s C6m/s D8m/s解析：根据机械能守恒，该同学重心上移了，由机械能守恒可知：，故B选项正确。9如图所示，一匀质直杆AB长为，从图示位置由静止沿光滑面ABD滑动，AB是半径为r的四分之一圆弧，BD为水平面，求直杆全部滑到BD时的速度大小。解：物体沿光滑轨道运动，仅有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律，有10将质量为m的物体以初速度竖直向上抛出，忽略空气阻力，取g取10m/s2，

10、则：（1）物体上升的最大高度是多少？（2）上升过程中何处重力势能与动能相等？解：(1)根据机械能守恒可知： （2）重力势能与动能相等能的转化与守恒单元质量评估一、选择题1.游乐场中的一种滑梯.小朋友从轨道顶端由静止开始下滑,沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则( )A.下滑过程中支持力对小朋友做功 B.下滑过程中小朋友的重力势能增加C.整个运动过程中小朋友的机械能守恒D.在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功【解析】选D.在滑动的过程中，人受三个力，重力做正功,重力势能降低，B错；支持力不做功，摩擦力做负功，所以机械能不守恒，A、C皆错，D正确.2.质点所受合外力F随时间变化的规律如图2所示，

11、力的方向始终在一条直线上，已知t=0时质点的速度为零，在图示的t1、t2、t3和t4各时刻中，哪一时刻质点的动能最大( )A.t1 B.t2 C.t3 D.t43.一物体从离地面某一高度处开始自由下落，下落过程中动能、重力势能、机械能随下落距离h变化的图象如图3所示，则下列判断错误的是( )A.OC表示重力势能随h变化的图象 B.OC表示动能随h变化的图象C.AB表示重力势能随h变化的图象 D.AC表示机械能随h变化的图象【解析】选A.物体自由下落过程中，机械能守恒，动能增加，重力势能减少.结合图象知A项错.6.在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项.质量为m的跳水运动员进入水中后受到水

12、的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是（g为当地的重力加速度）( )A.他的动能减少了Fh B.他的重力势能增加了mghC.他的机械能减少了（F- mg）h D.他的机械能减少了Fh【解析】选D.动能减少取决于合力做功，应为（F-G）h,A项错;机械能减少取决于除重力外的其他力做功，应为Fh，C错D正确;重力势能减少mgh,B错.7.两个质量相等的小球用轻弹簧相连，如图6所示，开始时两球静止，将P上方的绳烧断，在Q落地之前，下列说法正确的是（不计空气阻力）（ ）A.任一时刻两球的动能相等 B.任一时刻两球的速度相等C.任一时刻系统的动能

13、和重力势能之和不变 D.任一时刻，系统的机械能不变10.在验证机械能守恒定律的实验中,质量为1 kg的重锤下落,通过打点计时器在纸带上记录运动过程,打点计时器所接电源为6 V、50 Hz的交变电源,纸带打点如图7所示.纸带上O点为重锤自由下落时的打点起点(O、A间点未画出),选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点(图中未画出),各计数点与O点距离如图所示,单位为mm,重力加速度为9.8 m/s2,则:(1)打点计时器打下B点时,重锤速度vB=_,重锤动能EkB=_.(2)从开始下落算起,打点计时器记录B点时,重锤势能减少量为_.(3)由(1)(2)中数据知,重锤下落过程中,机械能_.11.在跳水比赛中，有一个单项是“3 m跳板”，其比赛过程可简化为：运动员走上跳板，跳板被压缩到最低点，跳板又将运动员竖直向上弹到最高点，运动员做自由落体运动，竖直落入水中.将运动员视为质点，运动员质量m=60 kg，g=10 m/s2，最高点A、跳板的水平点B、最低点C和水面之间的竖直距离如图8所示.（1）跳板被压缩到最低点C时具有的弹性势能多大？（2）运动员入水前速度大小？（可以用根号表示结果）来源:学*科*网