专题机械能守恒定律及实验.

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1、专题十二 机械能守恒定律及实验 考纲内容考纲解读 1.重力做功与重力势能 () 2机械能守恒定律及其 应用() 1.知道重力做功的特点；理解重力势 能的概念，知道重力势能的相对 性；会用重力势能公式进行计算 ；知道重力势能的变化和重力做 功的关系 2了解机械能的概念；理解机械能 守恒定律，能应用机械能守恒定 律解决生活实际中的简单问题 考纲内容考纲解读 3能量守恒与能量转化 和转移() 4实验：验证机械能守 恒定律 3知道能量守恒定律是最基本、最 普遍的自然规律之一；能运用能 量守恒定律分析生产和生活实际 中的有关简单问题 4知道实验原理和实验方法；能分 析处理实验数据并得出实验结论 考点1

2、机械能 1重力做功的特点 重力做功与_无关，只决定于初、末位置间的 高度差h.重力做功的大小WGmgh，若物体从高处下降 ，重力做正功，反之，物体克服重力做功 2重力势能 (1)概念：地球上的物体由于受到重力的作用而具有 的跟_有关的能，叫重力势能 (2)定义式：_.国际单位：_. 路径 它的高度 Epmgh焦(J) (3)重力势能具有_重力势能的大小和零势 能面的选取有关，因为选择不同的参考平面，同一物体在 同一位置到参考平面的高度就不一样，因此重力势能就不 同若物体在参考面以上，则重力势能取_；若 物体在参考面以下，则重力势能取_通常选取 _作为零势能面重力势能是标量，但有正负 相对性 正

3、值 负值 地面 3重力做功与重力势能变化的关系 重力对物体做多少正功，物体的重力势能就_ ；重力对物体做多少负功，物体的重力势能就_重 力对物体所做的功等于物体重力势能的_. 重力势能的变化量与零势能面的选取_ 4机械能 物体的动能和势能统称为机械能，即EEkEp.其中势 能包括_和_ 减小多少 增加多少 变化量 无关 重力势能弹性势能 小试身手 (2013年江苏学业水平测试)(多选题)质量为m的乒乓球从地 面弹起到h高度后又落回到地面重力加速度为g.在整个过程中， 重力所做的功为( ) Amgh B0 Cmgh D2mgh B 考点2 机械能守恒定律 1内容：在_的情形下，物 体的动能和重力

4、势能(或弹性势能)发生相互转化，而总的机 械能保持不变 2表达式：mgh1 或Ep2Ek2 Ep1Ek1. 只有重力(或弹簧弹力)做功 小试身手 (2013年深圳学业水平模拟)(多选题)下列物体在运动过程 中，机械能守恒的有( ) A沿粗糙斜面下滑的物体 B沿光滑斜面自由下滑的物体 C从树上下落的树叶 D在真空管中自由下落的羽毛 BD 考点3 功能关系、能的转化和守恒定律 1功和能的关系 (1)能量的转化必须通过做功才能实现做功的过程是能 量转化的过程. (2)功是能量转化的量度，即某种力做了多少功，一定伴 随多少相应能量发生了转化 物体动能的增量由_来量度 物体重力势能的增量由_来量度 物体

5、机械能的增量由_来量度 外力做的总功 重力做的功 重力以外的其他力做的功 2能的转化和能量守恒定律：能量既不能凭空产生， 也不能凭空消失，它只能_，或 者_，在转化或转移过程中其 总量不变，这就是_ 从一种形式转化为另一种形式 从一个物体转移到另一个物体 能量守恒定律 小试身手 (2011年6月广东学业水平考试)(多选题)下图为某城市车站 的站台为了有效地利用能量，进站和出站的轨道都与站台构 成缓坡关于列车在进站和出站过程中能量的转化，下列说法 正确的是( ) A出站时列车的动能转化为势能 B进站时列车的势能转化为动能 C出站时列车的势能转化为动能 D进站时列车的动能转化为势能 A出站时列车的

6、动能转化为势能 B进站时列车的势能转化为动能 C出站时列车的势能转化为动能 D进站时列车的动能转化为势能 答案：CD 考点4 验证机械能守恒定律 1实验原理 在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和 动能可以相互转化但总的机械能守恒，若物体某时刻瞬间速 度为v，下落高度为h，恒有 ，故只需借助打点计时 器，测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度即可验 证机械能是否守恒 2实验器材 铁架台(带铁夹)、打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带 、复写纸片、直尺、导线、低压交流电源 3实验步骤 按如图所示把打点计时器安装 在铁架台上，连好电源； 把纸带的一端在重锤上用夹子 固定好，另一端穿

7、过打点计时器限位 孔；用手竖直提起纸带，使重锤停靠 在打点计时器附近； 接通电源，先打开打点计时器 的开关，后松手让重锤带着纸带自由 下落； 重复几次，得到35条打好点 的纸带 4注意事项 (1)安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直 线上，以减小摩擦阻力为了减小空气阻力的影响，重锤的质 量要大一些 (2)实验时，必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通 电源：让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是 一个清晰的点 (3)测量高度h时，应从起始点算起，为减小h的相对误差 ，选取的计数点要离起始点远些 (4)因为是通过比较mv2和mgh是否相等验证机械能是否守 恒，故不需要测量重锤

8、的质量 小试身手 (2013年江苏学业水平测试)在“用电磁打点计时器验证机械 能守恒定律”实验中，测量发现，下落过程中重物减少的重力势 能通常略大于增加的动能，这是由于( ) A重物质量过大 B打点计时器的电压偏低 C重物下落的初速度不为零 D纸带与打点计时器间有摩擦 D 热点1 重力做功及重力势能 【例1】 (2011年6月广东学业 水平考试)(多选题)如图所示，一装 置固定在水平地面上，AB是半径为 R的光滑圆轨道，上端A离地面的高 度为H.一个质量为m的小球从A点处 由静止滑下，落到地面上C点若 以轨道下端B所在的水平面为参考平 面，关于小球的重力势能，下列说 法正确的是( ) A在A点

9、为mgR B在B点为mgR C在C点为mgH D在C点为mg(HR) 解析：以轨道下端B所在的水平面为参考平面，则小球在 A点的重力势能为mgR，在B点为0，在C点为mg(HR) 答案：AD 变式训练 1(2013年江苏学业水平测试)如图所示，小朋友在荡 秋千在他从P点向右运动到Q点的过程中，重力做功的情况 是( ) A先做负功，再做正功 B先做正功，再做负功 C一直做负功 D一直做正功 B 热点2 机械能守恒定律 【例2】 (2012年1月广东 学业水平考试)(多选题)如图所 示，将一个乒乓球从位置1静 止释放，乒乓球落地与地面碰 撞后反弹，从刻度尺上记录每 一次反弹的最高位置，下列分 析正

10、确的有( ) 解析：在乒乓球运动过程中，空气阻力总是与运动方向 相反做负功，从1落地后反弹到2过程中，上升的高度降低了 ，机械能不守恒 答案：BC A从1落地后反弹到2过程中机械能守恒 B从1落地后反弹到2过程中机械能不守恒 C在乒乓球运动过程中空气阻力总是做负功 D在乒乓球运动过程中空气阻力有时做正功有时做 负功 变式训练 2(2013年江苏学业水平测试)下列运动过程中，可视 为机械能守恒的是( ) A热气球缓缓升空 B树叶从枝头飘落 C掷出的铅球在空中运动 D跳水运动员在水中下沉 C 热点3 功能关系和能量守恒 【例3】 (2012年1月广东学业水平考试)如图所示，“蹦 蹦跳”杆中的弹簧向

11、上弹起时(图中从1到2的过程中)，小孩 的重力势能、弹簧的弹性势能的变化情况分别是( ) 解析：杆中的弹簧向上弹起时，小孩的重心上升，小 孩的重力势能增大，而弹簧的弹性势能减小 答案：B A重力势能减小，弹性势能增大 B重力势能增大，弹性势能减小 C重力势能减小，弹性势能减小 D重力势能增大，弹性势能增大 变式训练 3(2012年6月广东学业水平考试)撑杆跳运动包括三个 阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆，其中发生了弹性势能转化 为重力势能的阶段是( ) A助跑阶段 B越横杆阶段 C撑杆起跳阶段 D越横杆阶段和助跑阶段 C 一、单项选择题 1关于重力做功、重力势能变化的说法正确的是( ) A当物体向

12、下运动时，重力对物体做负功 B当物体向下运动时，重力势能增大 C当物体向上运动时，重力势能增大 D当物体向上运动时，重力对物体做正功 解析：物体向上运动时，物体的高度升高，所以重力做负 功，重力势能增大；物体向下运动时，高度下降，所以重力做 正功，重力势能减少答案C正确 答案：C 2如图所示，若物体m沿不同的路径和从A滑到B， 则重力所做的功为( ) A沿路径重力做功最大 B沿路径重力做功最大 C沿路径和重力做功一样大 D条件不足不能判断 解析：重力做功的特点是与物体运动的路径无关，只由 物体的初末位置决定，本题物体运动的路径和初末位置 相同，所以重力做功一样大，答案选C. 答案：C 3如图所

13、示，一固定在光滑斜面高度为H ，质量为m 的小 物块沿斜面从顶端滑到底端，下列说法正确的是( ) A重力做功大于mgH B重力做功小于mgH C重力做负功，大小是mgH D重力做正功，大小是mgH 解析：小物块沿斜面从顶端滑到底端，往下运动，重力做 正功，大小是mgH. 答案：D 二、单项选择题 11蹦床运动是运动员从蹦床弹向空中表演技巧动作的一项 体育活动当运动员离开蹦床后上升的过程中，运动员具有的 ( ) A动能增加，重力势能减少 B动能增加，重力势能增加 C动能减少，重力势能减少 D动能减少，重力势能增加 解析：运动员离开蹦床后只受重力作用，所以做匀减速 直线运动他的动能减少，重力势能增

14、加，重力势能转化为 动能，答案D正确 答案：D 12游乐场中的一种滑梯如图所示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：在滑动的过程中，人受重力、支持力和摩擦力三个 力作用重力做正功，重力势能减少，B错；支持力不做功， 摩擦力做负功，所以机械能不守恒，A、C错D正确 答案：D 13如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H 处自由落下，不计空气阻力，设以桌面为零势能参考平面，则 小球落到地面前瞬间的机械能

15、为( ) Amgh BmgH Cmg(Hh) Dmg(Hh) 解析：物体下落过程只有重力做功，故物体的机械能守 恒，以桌面为参考平面，初状态小球的机械能为mgH，故在 小球落到地面未碰地之前任一时刻的机械能都为mgH.故选项 B正确. 答案：B 三、多项选择题 16关于能量和能源，下列表述正确的是( ) A能量可以从一种形式转化为另一种形式 B能量可以从一个物体转移到另一个物体 C能量是守恒的，所以能源永不枯竭 D能源在利用过程中有能量耗散，这表明能量不守恒 解析：由能量守恒定律，能量可以从一种形式转化为另 一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体，能量的总 量保持不变，但是能源在利用过程中有能量耗散，我们还是 要节约能源 答案：AB 17一起重机吊着物体以加速度a(ag)竖直下落