《2016-2017学年高中物理 第4章 能量守恒与可持续发展章末分层突破教师用书 沪科版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2016-2017学年高中物理 第4章 能量守恒与可持续发展章末分层突破教师用书 沪科版必修2（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 能量守恒与可持续发展自我校对无关mghWG重力Ek 机械能守恒定律的适用对象及守恒条件1.研究对象可以以一个物体(其实是物体与地球构成的系统)，也可以以几个相互作用的物体组成的系统为研究对象2守恒条件(1)从能量特点看：只有系统动能和势能相互转化，无其他形式能量之间(如内能)转化，则系统机械能守恒如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)从机械能的定义看：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，机械能减少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)
2、从做功特点看：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(2016沈阳高一检测)如图41所示，倾角为的光滑斜面上有轻杆连接的A、B两个小物体，A的质量为m，B的质量为3m，轻杆长为L，A物体距水平地面的高度为h，水平地面光滑，斜面与水平地面的连接处是光滑圆弧，两物体从静止开始下滑求：图41(1)两物体在水平地面上运动时的速度大小；(2)在整个运动过程中，杆对B物体所做的功【解析】(1)A与B一起从斜面运动到水平地面的过程中，机械能守恒，设在水平地面上的共同速度为v，则mgh3mg(hLsin
3、 )(m3m)v2.解得v .(2)设在整个运动过程中，杆对B物体做的功为W，根据动能定理有3mg(hLsin )W3mv2解得WmgLsin .【答案】(1) (2)mgLsin 力学中的功能关系做功的过程就是能量转化的过程，做功的数值就是能的转化数量，这是功能关系的普遍意义不同形式的能的转化又与不同形式的功相联系，这是贯穿整个物理学的一个重要思想学会正确分析物理过程中的功能关系，对于提高解题能力是至关重要的力学领域中功能关系的主要形式：功能关系表达式物理意义正功、负功含义重力做功与重力势能WEp重力做功是重力势能变化的原因W0势能减少W0势能增加W0势能不变弹簧弹力做功与弹性势能WEp弹力
4、做功是弹性势能变化的原因W0势能减少W0势能增加W0势能不变合力做功与动能WEk合外力做功是物体动能变化的原因W0动能增加W0动能减少W0动能不变除重力或系统内弹力外其他力做功与机械能WE除重力或系统内弹力外其他力做功是机械能变化的原因W0机械能增加W0机械能减少W0机械能守恒如图42所示，一个质量为m的物体(可视为质点)以某一速度由A点冲上倾角为30 的固定斜面做匀减速直线运动，其加速度的大小为g，在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中，物体()图42A机械能损失了mghB重力势能增加了3mghC动能损失了mghD机械能损失了mgh【解析】重力做了mgh的负功，重力势能增加mgh，B错误
5、；由于物体沿斜面以加速度g做减速运动，由牛顿第二定律可知mgsin 30Ffmg，Ffmg，摩擦力做功为WFfFf2hmgh，机械能损失mgh，A正确，D错误；由动能定理得Ek2mgh，即动能损失了2mgh，C错误【答案】A解决动力学问题的方法解决动力学问题所用到的知识有受力分析、牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律等，涉及动力学的综合题应根据题目要求灵活选用公式和规律(1)涉及力和运动的瞬时性分析或恒力作用下物体做匀变速直线运动的问题时，可用牛顿运动定律(2)对于物体在恒力作用下的运动问题，运用动能定理比运用牛顿运动定律解题过程要简单(3)动能定理、机械能守恒定律和功能关系在
6、应用上有区别，在分不清的情况下，通常选用动能定理(4)涉及动能与势能的相互转化、单个物体或系统机械能守恒的问题，通常选用机械能守恒定律，应用时要注意两点：守恒条件；哪段过程机械能守恒如图43所示，半径为R0.45 m的光滑的1/4圆周轨道AB与粗糙水平面BC相连，质量m2 kg的物块由静止开始从A点滑下经B点进入动摩擦因数0.2的水平面，g取10 m/s2.求：图43 (1)物块经过B点时的速度大小vt和距水平面高度为3R/4时的速度大小v；(2)物块过B点后2 s内所滑行的距离s；(3)物块沿水平面运动过程中克服摩擦力做多少功？【解析】(1)选水平面BC为零势能面由机械能守恒定律得mgRmv
7、解得vt m/s3 m/s又由机械能守恒定律得mgRmgRmv2解得v m/s1.5 m/s.(2)物块做减速运动的加速度大小为ag0.210 m/s22 m/s2因为物块经过B点后运动的时间t停1.5 s2 s所以s t停t停2.25 m.(3)物块克服摩擦力所做的功为Wfsmgs0.22102.25 J9 J.【答案】(1)3 m/s1.5 m/s(2)2.25 m(3)9 J1.(2016全国甲卷)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图44所示将两球由静止释放在各自轨迹的最低点，()图44AP球
8、的速度一定大于Q球的速度BP球的动能一定小于Q球的动能CP球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力DP球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度【解析】两球由静止释放到运动到轨迹最低点的过程中只有重力做功，机械能守恒，取轨迹的最低点为零势能点，则由机械能守恒定律得mgLmv2，v，因LPLQ，则vPmQ，则两球的动能无法比较，选项A、B错误；在最低点绳的拉力为F，则Fmgm，则F3mg，因mPmQ，则FPFQ，选项C正确；向心加速度a2g，选项D错误【答案】C2(2016四川高考)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力
9、对他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J韩晓鹏在此过程中()A动能增加了1 900 JB动能增加了2 000 JC重力势能减小了1 900 JD重力势能减小了2 000 J【解析】根据动能定理得韩晓鹏动能的变化EWGWf1 900 J100 J1 800 J0，故其动能增加了1 800 J，选项A、B错误；根据重力做功与重力势能变化的关系WGEp，所以EpWG1 900 J0，故韩晓鹏的重力势能减小了1 900 J，选项C正确，选项D错误【答案】C3(2016全国甲卷)如图45所示，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中
10、经过了N点已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且ONMOMN.在小球从M点运动到N点的过程中，()图45A弹力对小球先做正功后做负功B有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零D小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差【解析】在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且ONMOMN，则小球在M点时弹簧处于压缩状态，在N点时弹簧处于拉伸状态，小球从M点运动到N点的过程中，弹簧长度先缩短，当弹簧与竖直杆垂直时弹簧达到最短，这个过程中弹力对小球做负功，然后弹簧再伸长，弹力对小球开始做正功，当弹簧达到自然伸长状态时，弹力为零，再随着弹簧的伸长弹力
11、对小球做负功，故整个过程中，弹力对小球先做负功，再做正功，后再做负功，选项A错误在弹簧与杆垂直时及弹簧处于自然伸长状态时，小球加速度等于重力加速度，选项B正确弹簧与杆垂直时，弹力方向与小球的速度方向垂直，则弹力对小球做功的功率为零，选项C正确由机械能守恒定律知，在M、N两点弹簧弹性势能相等，在N点的动能等于从M点到N点重力势能的减小值，选项D正确【答案】BCD4(2016全国丙卷)如图46所示，在竖直平面内有由圆弧AB和圆弧BC组成的光滑固定轨道，两者在最低点B平滑连接AB弧的半径为R，BC弧的半径为.一小球在A点正上方与A相距处由静止开始自由下落，经A点沿圆弧轨道运动图46 (1)求小球在B、A两点的动能之比；(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点【解析】(1)设小球的质量为m，小球在A点的动能为EkA，由机械能守恒定律得EkAmg设小球在B点的动能为EkB，同理有EkBmg由式得5.(2)若小球能沿轨道运动到C点，则小球在C点所受轨道的正压力N应满足N0设小球在C点的速度大小为vC，由牛顿第二定律和向心加速度公式有Nmgm由式得，vC应满足mgm由机械能守恒定律得mgmv由式可知，小球恰好可以沿轨道运动到C点【答案】(1)5(2)能沿轨道运动到C点我还有这些不足：(1) (2) 我的课下提升方案：(1) (2) 8
