高一物理《第四章第5节机械能守恒定律》

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1、理解教材新知,把握热点考向,应用创新演练,第5节,知识点一,知识点二,考向二,第四章,考向一,随堂基础巩固,课时跟踪训练,考向三,知识点三,1.重力或弹力做正功，势能向动能转 化，重力或弹力做负功，动能向势 能转化。 2在只有重力或弹力做功的物体系统 内，动能和势能发生相互转化，但机 械能的总量保持不变。 3机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，若有其他力做 功，但其他力做功的代数和为零时，系统的机械能也保持不变。,自学教材,1动能和势能的转化实例 (1)自行车下坡时，重力势能 ，动能 。 (2)荡秋千过程中，向上摆动时，动能 ，重力势能 ，向下摆动时，动能 ，重力势能 。 (3)撑竿跳高过程

2、中，脱离杆之前，动能、重力势能、 在相互转化，脱离杆后，只有 和 在相互转化。,减少,增加,减少,增加,增加,减少,弹性势能,动能,重力势能,2动能和势能相互转化时的特点 重力或弹力做正功时， 向 转化，做负功时， 向 转化。,势能,动能,动能,势能,重点诠释,1实验探究 (1)实验装置：将螺母用细线挂在铁架台上制成单摆。 (2)实验步骤：把螺母拉起一个较小的角度，放手后，它能摆至另一侧的等高位置；在铁架台的杆上固定一个夹子，当螺母摆到最低点时，细线被夹子挡住，但螺母仍能摆到另一侧的等高位置。 (3)实验结论：忽略空气阻力，只有重力做功时，动能和势能在相互转化的过程中，总量不变。,图451,图

3、452,答案：CD,自学教材,1定律内容 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能会发生 ，但机械能的总量 。 2定律表达式 (1)E1 。 (2)Ep1Ek1 。 (3)Ek2Ek1 。即Ek增 。 3守恒条件 只有重力(或弹力)做功。,相互转化,保持不变,E2,Ep2Ek2,Ep1Ep2,Ep减,重点诠释,1研究对象 (1)当只有重力做功时，可取一个物体(其实是物体与地球构成的系统)作为研究对象。 (2)当物体之间的弹力做功时，必须将这几个物体构成的系统作为研究对象(使这些弹力成为系统内力)。,2表达式的意义 (1)E1E2或EE2E10，这是从能量守恒的角度来表达，前者表示前、后两状

4、态的机械能相等，后者表示系统的机械能没变化。 (2)EkEp或EpEk，这是从能量转化的角度来表达，前者表示系统增加的动能等于减少的势能，后者表示系统增加的势能等于减少的动能。,(3)EAEB或EBEA，这是从机械能转移的角度来表达，前者表示系统内物体A的机械能增加量等于物体B的机械能减少量，后者表示B物体的机械能增加量等于A物体机械能的减少量。,3对机械能守恒的理解 (1)从能量转化的角度理解： 只有系统动能和势能相互转化，无其他形式能量之间的(如内能)转化，则系统机械能守恒。如果物体间发生相互碰撞、物体间发生相对运动，又有相互间的摩擦作用时有内能的产生，机械能一般不守恒。,(2)从机械能的

5、定义来理解： 看动能与势能之和是否变化。如一个物体沿斜面匀速(或减速)滑下，动能不变(或减小)，势能减小，机械能减小，一个物体沿水平方向匀速运动时机械能守恒，沿竖直方向匀速运动时机械能不守恒。 (3)从做功特点来理解： 只有重力和系统内的弹力做功，具体表现在： 只受重力(或系统内的弹力)。如：所有做抛体运动的物体(不计阻力)。,还受其他力，但只有重力(或系统内的弹力)做功，其他力不做功。如图453甲、乙所示。,图453,有系统的内力做功，但是做功代数和为零，系统机械能守恒。如图454甲中拉力对A、对B做功不为零，但代数和为零，AB系统机械能守恒。如图454乙所示，A、B间及B与接触面之间均光滑

6、，A自B的上端自由下滑时，B沿地面滑动，A、B之间的弹力做功，对A或B机械能均不守恒，但对A、B组成的系统机械能守恒。,图454,4应用机械能守恒定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象，就是要明确以哪几个物体组成的系统为研究对象。 (2)正确分析研究对象内各物体所受的力。分析时应注意：重力、弹力、摩擦力都是成对出现的，分清哪几个力是内力，哪几个力是外力。 (3)看外力是否对物体做功，内力中有没有重力和弹力以外的力做功。由此即可以判断系统的机械能是否守恒。 (4)按机械能守恒定律列出方程并求解。,2如图455所示，某人用平行斜面的拉 力将物体沿斜面拉下，拉力大小等于摩 擦力大小，则下列说法正确的

7、是 ( ) A物体是匀速下滑 B合外力对物体做的功等于零 C物体的机械能减少 D物体的机械能保持不变 解析：物体在斜面上运动，虽然有拉力和摩擦力做功，但两者做功相互抵消。整个过程相当于只有重力做功，所以物体的机械能保持不变。 答案：D,图455,打点计时器,毫米刻度尺,重力,图456,3实验过程 (1)实验步骤： 安装：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与低压交流电源相连接。 接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落。,重复几次，打下35条纸带。 选纸带：选

8、取点迹较为清晰的。挑选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0,1,2,3 数据测量：测出0到点1、点2、点3的距离，即为对应的下落高度h1、h2、h3 ,5误差分析 (1)本实验的误差主要是由于纸带测量产生的偶然误差和重物、纸带运动中空气阻力及纸带与打点计时器摩擦阻力引起的系统误差，使动能的增加量稍小于势能的减少量。 (2)测量时采取多次测量求平均值来减小偶然误差，安装打点计时器时使两限位孔中线竖直，并且选择质量适当大些，体积尽量小些的重物来减小系统误差。 (3)打点计时器周期变化带来误差。,3下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说 法正确的是 ( ) A重物质量的称量不

9、准会造成较大误差 B体积一定的条件下重物质量选用得大些，有利于 减小误差 C重物质量大小不影响误差大小 D先释放纸带后接通电源会造成较大误差,答案：BD,例1 如图457所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是 ( ),图457,A甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，机械能守恒 B乙图中，物体B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，机械能守恒 C丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升的过程中，A、B组成的系统机械能守恒 D丁图中，小球沿水平面做均匀圆锥摆运动时，机械能守恒,思路点拨 解答本题时应注意以下三点： (1)判断机械能守恒的研究对象； (2)判断机械能守恒的研究过程； (3)

10、机械能守恒应满足的条件。,解析 甲图中重力和弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A机械能不守恒，A错误；乙图中物体B除受重力外，还受支持力、拉力、摩擦力，但当拉力与摩擦力相等时，除重力之外的三个力做功的代数和为0，故物体B机械能守恒，B正确；丙图中绳子的张力对A做负功，对B做正功，两者代数和为0，又不计任何阻力，故A、B机械能守恒，C正确；丁图中小球的动能不变，势能不变，故机械能守恒，D正确。 答案 BCD,借题发挥 机械能守恒的条件不是合外力的功等于零，也不是合外力等于零；对于单个物体和地球构成的系统，从做功的力的特点去分析，对于多个物体构成的系统，从能量转化的角度去分析相对比

11、较简单。,1(2011新课标全国卷)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 解析：运动员在下落过程中，重力做正功，重力势能减小，故A正确。蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力向上，位移向下，弹性力做负功，弹性势能增加，故B正确。选取运动员、地球和蹦极绳为一系统，在蹦极过程中，只有重力和系

12、统内弹力做功，这个系统的机械能守恒，故C正确。重力势能改变的表达式为Epmgh，由于h是绝对的，与选取的重力势能参考零点无关，故D错。 答案：ABC,例2 如图458所示，质量为m的木 块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边 的定滑轮与质量为M的砝码相连。已知M 2m，让绳拉直后使砝码从静止开始下降h(此 时竖直绳长小于桌高)的距离，木块仍在桌面 上，则此时砝码的速度为多大？ 思路点拨 对木块和砝码组成的系统，因只有砝码重力做功，系统的机械能守恒。,图458,借题发挥 对于多个物体组成的系统，研究对象的选取是解题的关键环节，若选单个物体为研究对象时，机械能可能不守恒，但选此物体与其他几个物体组

13、成的系统为研究对象时，机械能却是守恒的。,2如图459所示，质量为m的物体，以某一 初速度v0从A点向下在光滑的轨道中运动，不 计空气阻力，若物体通过半圆形轨道 最低点B点时的速度为3，求： (1)物体在A点时的速度v0。 (2)物体离开C点后还能上升多高？,图459,例3 在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50 Hz，当地重力加速度的值为9.80 m/s2，测得所用重物的质量为1.0 kg。甲、乙、丙三个学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18 cm、0.18 cm和0.25 cm，可看出其中肯定有一个学生在操作上出现了问题，出现

14、的问题是_。若按实验要求正确地选出纸带如图4510所示(相邻计数点的时间间隔为0.02 s)，那么：,图4510,(1)纸带的_端与重物相连(填“左”或“右”)； (2)打点计时器打下计数点B时，重物的速度vB_； (3)从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量Ep_，此过程中重物动能的增加量Ek_；,(4)通过计算，数值上Ep_Ek(填“”“”或“”)，这是因为_； (5)实验的结论是_； (6)若实验中所用电源的频率f50 Hz，实验结果将会受到什么影响？ 解析 如果重物做自由落体运动，第1、2两点间的距离应接近于0.2 cm，而丙同学的纸带上第1、2两点间的距离远大于这个值，说

15、明重物在打第1点时已有速度，故丙同学在操作时出现的问题是先释放纸带后接通电源。,答案 先释放纸带后接通电源 (1)左 (2)0.98 m/s (3)0.49 J 0.48 J (4) 实验中存在阻力，重物的重力势能不能完全转化为动能 (5)在误差允许的范围内重物的机械能守恒 (6)Ek可能大于Ep,3如图4511是某同学探究“动能与重力势能的转化和 守恒”的实验装置及打出的一条纸带的一部分：,图4511,(1)已知打点计时器的周期为0.02 s，当地的重力加速度为g9.8 m/s2，图中数字为各点距起点O的距离，设重锤质量为m0.1 kg，当打到B点时，重锤的重力势能减少了_J，动能增加了_J。(保留三位有效数字) (2)若当地的重力加速度未知，则可利用此实验来测量当地的重力加速度，请写出测量值与当地重力加速度的值总有差异的一个原因：_。,答案：(1)0.191 0