2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第3節(jié) 能量守恒定律 第2課時(shí) 能量守恒定律學(xué)案 魯科版必修2

《2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第3節(jié) 能量守恒定律 第2課時(shí) 能量守恒定律學(xué)案 魯科版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第3節(jié) 能量守恒定律 第2課時(shí) 能量守恒定律學(xué)案 魯科版必修2（16頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2課時(shí)　能量守恒定律 　1.理解動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，知道機(jī)械能包括動(dòng)能和勢(shì)能．　2.掌握機(jī)械能守恒的條件，并學(xué)會(huì)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析問(wèn)題．　3.了解自然界存在多種形式的能量，知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一． [學(xué)生用書(shū)P28] 一、機(jī)械能守恒定律 1．機(jī)械能：物體的動(dòng)能和勢(shì)能之和．在一定條件下，物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化． 如圖所示，質(zhì)量為m的小球做自由落體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)，則 (1)重力做功與小球動(dòng)能的關(guān)系為WG＝mv－mv． (2)重力做功與小球重力勢(shì)能變化的關(guān)系為WG＝mgh1－mgh2． 由(1)(2)得出mv－mv＝mgh1－m

2、gh2或mv＋mgh1＝mv＋mgh2． 2．機(jī)械能守恒定律 (1)定義：在只有像重力那類(lèi)力做功的情況下，物體的動(dòng)能與勢(shì)能可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變． (2)適用條件：只有重力做功，其他力對(duì)物體不做功，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)． (3)表達(dá)式：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或mv＋mgh1＝mv＋mgh2 1．(1)機(jī)械能守恒時(shí)，物體一定只受重力和彈力作用．(　　) (2)物體的機(jī)械能守恒時(shí)，所受合力為零．(　　) (3)物體所受的合力不等于零，其機(jī)械能也可以守恒．(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)√ 二、能量守恒定律 1．常見(jiàn)的能量轉(zhuǎn)化：只有重力做功

3、時(shí)，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化；只有彈力做功時(shí)，物體的動(dòng)能和彈性勢(shì)能 相互轉(zhuǎn)化；在風(fēng)力或水力發(fā)電站中，風(fēng)能或水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能；物質(zhì)燃燒時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能… 2．能量守恒定律：能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量保持不變． 3．永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量卻能持續(xù)不斷地對(duì)外做功的機(jī)器． 2．(1)某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加．(　　) (2)某個(gè)物體的能減少，必然有其他物體的能增加．(　　) (3)不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器——永動(dòng)機(jī)不可能制成．(　　)

4、 提示：(1)√　(2)√　(3)√ 　機(jī)械能守恒定律的理解[學(xué)生用書(shū)P29] 1．研究對(duì)象 (1)當(dāng)只有重力做功時(shí)，可取一個(gè)物體(其實(shí)是物體與地球構(gòu)成的系統(tǒng))作為研究對(duì)象． (2)當(dāng)物體之間的彈力做功時(shí)，必須將這幾個(gè)物體包括彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)作為研究對(duì)象(使這些彈力成為系統(tǒng)內(nèi)力)． 2．機(jī)械能守恒的條件 “只有重力或彈力做功”可能有以下三種情況： (1)物體只受重力或彈力作用； (2)除重力和彈力外，其他力不做功； (3)除重力和彈力外，其他力做功的代數(shù)和為零． 　(1)機(jī)械能守恒的條件不是物體所受的合力為零，也不是合力做的功為零． (2)判斷單個(gè)物體的機(jī)械能是否守恒

5、從機(jī)械能的定義或做功的力的特點(diǎn)上分析較好，而對(duì)系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒的判斷，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析比較簡(jiǎn)單，即系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)械能沒(méi)有轉(zhuǎn)化為其他形式的能． 命題視角1　對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解 　(多選)下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的敘述正確的是(　　) A．做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能一定守恒 B．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能可能守恒 C．合外力對(duì)物體做功為零時(shí)，機(jī)械能一定守恒 D．只有重力對(duì)物體做功，物體機(jī)械能一定守恒 [解析]　做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，若重力做功，則還有其他力做功，此時(shí)機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，可能只受重力或只有重力做功(如自由落體運(yùn)動(dòng))，物體機(jī)械能

6、可能守恒，選項(xiàng)B正確；合外力對(duì)物體做功為零時(shí)，說(shuō)明物體的動(dòng)能不變，但勢(shì)能有可能變化，如降落傘在空氣中勻速下降，機(jī)械能減少，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D項(xiàng)符合機(jī)械能守恒的條件，選項(xiàng)D正確． [答案]　BD 命題視角2　機(jī)械能守恒條件的應(yīng)用 　如圖所示，下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是(　　) A．甲圖中，物體在不計(jì)空氣阻力時(shí)由A到B的擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒 B．乙圖中，A置于光滑水平面，物體B沿光滑斜面下滑，物體B機(jī)械能守恒 C．丙圖中，不計(jì)任何阻力時(shí)A加速下落，B加速上升過(guò)程中，A、B系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D．丁圖中，小球沿水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球的機(jī)械能不守恒 [解析]　甲圖中重力和

7、彈力做功，物體和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但物體A機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)誤．乙圖中物體B除受重力外，還受彈力，彈力對(duì)B做負(fù)功，機(jī)械能不守恒，但從能量特點(diǎn)看A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，B錯(cuò)誤．丙圖中繩子張力對(duì)A做負(fù)功，對(duì)B做正功，代數(shù)和為零，A、B系統(tǒng)機(jī)械能守恒，C正確．丁圖中動(dòng)能不變，勢(shì)能不變，機(jī)械能守恒，D錯(cuò)誤． [答案]　C 判斷機(jī)械能是否守恒的方法 判斷機(jī)械能是否守恒，可以從各力的做功情況著手分析，也可以從能量轉(zhuǎn)化情況著手分析；要根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇合適的分析方法．　 　機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用[學(xué)生用書(shū)P29] 1．常見(jiàn)的表達(dá)式 (1)Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，即初狀態(tài)

8、的動(dòng)能與勢(shì)能之和等于末狀態(tài)的動(dòng)能與勢(shì)能之和．用此式必須選擇參考平面． (2)ΔEk＝－ΔEp或ΔEp＝－ΔEk，即動(dòng)能(或勢(shì)能)的增加量等于勢(shì)能(或動(dòng)能)的減少量．用此式不必選擇參考平面． (3)ΔEA＝－ΔEB，即A物體機(jī)械能的增加量等于B物體機(jī)械能的減少量．用此式不必選擇參考平面． 2．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的思路 命題視角1　單個(gè)物體的機(jī)械能守恒 　以20 m/s的速度將一物體豎直上拋，若忽略空氣阻力，g取10 m/s2，試求： (1)物體上升的最大高度； (2)以水平地面為參考平面，物體在上升過(guò)程中重力勢(shì)能和動(dòng)能相等的位置． [解題探究]　(1)機(jī)械能守恒的條件是

9、什么？ (2)忽略空氣阻力，物體的上拋運(yùn)動(dòng)機(jī)械能守恒嗎？ [解析]　(1)設(shè)物體上升的最大高度為H，在物體整個(gè)上升過(guò)程中應(yīng)用機(jī)械能守恒定律，有mgH＝mv 解得H＝＝ m＝20 m. (2)設(shè)物體重力勢(shì)能和動(dòng)能相等的位置距地面的高度為h，此時(shí)物體的速度為v，則有mgh＝mv2 在物體被拋出到運(yùn)動(dòng)至該位置的過(guò)程中應(yīng)用機(jī)械能守恒定律，有mgh＋mv2＝mv 由以上兩式解得h＝＝ m＝10 m. [答案]　(1)20 m　(2)距地面高10 m處 命題視角2　多個(gè)物體的機(jī)械能守恒 　質(zhì)量分別為m和2m的兩個(gè)小球P和Q，中間用輕質(zhì)桿固定連接，桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，在離P球處有一個(gè)光滑固定軸O，

10、如圖所示．現(xiàn)在把桿置于水平位置后自由釋放，在Q球順時(shí)針擺動(dòng)到最低位置時(shí)，求： (1)若已知運(yùn)動(dòng)過(guò)程中Q的速度大小是P的2倍，小球P的速度大?。? (2)在此過(guò)程中小球P機(jī)械能的變化量． [解析]　(1)兩球和桿組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，設(shè)小球Q擺到最低位置時(shí)P球的速度為v，Q球的速度為2v.由機(jī)械能守恒定律得2mg·L－mg·L＝mv2＋2m(2v)2 解得v＝. (2)小球P機(jī)械能增加量為 ΔE＝mg·L＋mv2＝mgL [答案]　(1)　(2)增加mgL 【通關(guān)練習(xí)】 1．如圖所示，質(zhì)量m＝50 kg的跳水運(yùn)動(dòng)員從距水面高h(yuǎn)＝10 m的跳臺(tái)上以v0＝5 m/s的速度斜向上起

11、跳，最終落入水中，若忽略運(yùn)動(dòng)員的身高，取g＝10 m/s2.求： (1)運(yùn)動(dòng)員在跳臺(tái)上時(shí)具有的重力勢(shì)能(以水面為參考平面)． (2)運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)的動(dòng)能． (3)運(yùn)動(dòng)員入水時(shí)的速度大小． 解析：(1)以水面為零重力勢(shì)能參考平面，則運(yùn)動(dòng)員在跳臺(tái)上時(shí)具有的重力勢(shì)能為Ep＝mgh＝5 000 J. (2)運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)的速度為v0＝5 m/s，則運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)的動(dòng)能為Ek＝mv＝625 J. (3)運(yùn)動(dòng)員從起跳到入水過(guò)程中，只有重力做功，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能守恒，則mgh＋mv＝mv2，即v＝15 m/s. 答案：(1)5 000 J　(2)625 J　(3)15 m/s 2．如圖所示，有一

12、輕質(zhì)桿OA可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在桿的另一端A點(diǎn)和中點(diǎn)B各固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球，桿長(zhǎng)為L(zhǎng).開(kāi)始時(shí)，桿靜止在水平位置，求釋放桿后，當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)vA＝2vB，則A、B兩小球的速度各是多少？ 解析：把A、B兩小球和桿看成一個(gè)系統(tǒng)，桿對(duì)A、B兩小球的彈力為系統(tǒng)的內(nèi)力，對(duì)系統(tǒng)而言，只有重力對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒． 以A球在最低點(diǎn)所處的水平面為零勢(shì)能參考平面，則 初狀態(tài)：系統(tǒng)動(dòng)能Ek1＝0，重力勢(shì)能Ep1＝2mgL 末狀態(tài)(即桿轉(zhuǎn)到豎直位置)：系統(tǒng)動(dòng)能Ek2＝mv＋mv，重力勢(shì)能Ep2＝mgL 由機(jī)械能守恒定律得 2mgL＝mgL＋mv＋mv ① 其中vA＝2vB

13、② 聯(lián)立①②式解得vA＝ ＝2 ，vB＝ . 答案：2 　 　對(duì)能量守恒定律的理解[學(xué)生用書(shū)P30] 1．做功與能量的轉(zhuǎn)化 功 能量轉(zhuǎn)化 關(guān)系式 重力做功 重力勢(shì)能的改變 W合＝－ΔEp 彈力做功 彈性勢(shì)能的改變 W合＝－ΔEp 合外力做功 動(dòng)能的改變 W合＝ΔEk 除重力、系統(tǒng)內(nèi) 彈力以外的 其他力做功 機(jī)械能的改變 W＝ΔE機(jī) 2.表達(dá)式及含義 (1)表達(dá)式：ΔE減＝ΔE增． (2)含義 ①某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量一定和增加量相等． ②某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等．

14、 命題視角1　做功與能量轉(zhuǎn)化關(guān)系 　(多選)如果質(zhì)量為m的物體，從靜止開(kāi)始，以2g的加速度豎直下落高度h，那么(　　) A．物體的機(jī)械能守恒 B．物體的機(jī)械能增加了mgh C．物體的重力勢(shì)能減少了mgh D．物體的機(jī)械能增加了mgh [解題探究]　(1)物體下落過(guò)程中受幾個(gè)力的作用？ (2)各力的做功分別是多大？ [解析]　由于加速度大于g，則物體下落過(guò)程中受到外力，外力做正功，因此機(jī)械能增加，由功能關(guān)系知除重力、系統(tǒng)內(nèi)的彈力以外的力做功等于機(jī)械能的變化，而根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)＋mg＝m·2g，所以F＝mg，即機(jī)械能增加了mgh.由于重力做正功，所以重力勢(shì)能減少了mgh.

15、 [答案]　CD 命題視角2　能量守恒定律的應(yīng)用 　如圖所示，在光滑的水平面上，有一質(zhì)量為M的長(zhǎng)木塊以一定的初速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，將質(zhì)量為m的小鐵塊無(wú)初速度地輕放到長(zhǎng)木塊右端，小鐵塊與長(zhǎng)木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)小鐵塊在長(zhǎng)木塊上相對(duì)長(zhǎng)木塊滑動(dòng)L時(shí)與長(zhǎng)木塊保持相對(duì)靜止，此時(shí)長(zhǎng)木塊對(duì)地的位移為l，求這個(gè)過(guò)程中 (1)小鐵塊增加的動(dòng)能； (2)長(zhǎng)木塊減少的動(dòng)能； (3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量； (4)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量． [解題探究]　(1)小鐵塊放在長(zhǎng)木塊上后受哪些力作用？有哪些力做功？ (2)小鐵塊的動(dòng)能是哪種形式的能轉(zhuǎn)化的？ (3)摩擦力對(duì)小鐵塊做的功與摩擦力對(duì)長(zhǎng)木塊做的功相等嗎

16、？ [解析]　畫(huà)出這一過(guò)程兩物體位移示意圖，如圖所示．設(shè)木板的初速度為v0，相對(duì)靜止的共同速度為v. (1)根據(jù)動(dòng)能定理有μmg(l－L)＝mv2－0① 即摩擦力對(duì)小鐵塊做的正功等于小鐵塊動(dòng)能的增加量． (2)摩擦力對(duì)長(zhǎng)木塊做負(fù)功，根據(jù)動(dòng)能定理： μmgl＝Mv－Mv2② 即長(zhǎng)木塊減少的動(dòng)能等于長(zhǎng)木塊克服摩擦力做的功μmgl. (3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量ΔE＝μmgl－μmg(l－L)， 得ΔE＝μmgL. (4)根據(jù)能量守恒定律，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量，即Q＝ΔE＝μmgL 即系統(tǒng)機(jī)械能的減少量等于摩擦力乘以相對(duì)位移． [答案]　(1)μmg(l－L)　

17、(2)μmgl　(3)μmgL　(4)μmgL 利用能量守恒定律解題的基本思路 (1)分清有哪幾種形式的能(如機(jī)械能、內(nèi)能等)在變化． (2)分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式． (3)列等式ΔE減＝ΔE增求解．　 　 如圖所示，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶以速度v勻速傳動(dòng)，一質(zhì)量為m的小木塊靜止放在傳送帶上(傳送帶足夠長(zhǎng))，若小木塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)小木塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，求： (1)小木塊獲得的動(dòng)能； (2)摩擦過(guò)程產(chǎn)生的熱量； (3)傳送帶克服摩擦力所做的功； (4)電動(dòng)機(jī)輸出的總能量． 解析：木塊剛放上時(shí)速度為零，必然受到傳送帶的滑動(dòng)

18、摩擦力作用做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，達(dá)到與傳送帶相同速度后不再有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，整個(gè)過(guò)程中木塊獲得一定的動(dòng)能，系統(tǒng)要產(chǎn)生摩擦熱．對(duì)木塊：相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，a＝μg，達(dá)到相對(duì)靜止所用的時(shí)間為t＝，木塊的位移l1＝vt＝，傳送帶的位移l2＝vt＝，木塊相對(duì)傳送帶的位移Δl＝l2－l1＝. (1)小木塊獲得的動(dòng)能Ek＝mv2. (2)產(chǎn)生的熱量Q＝FfΔL＝Ff(l2－l1)＝μmg(l2－l1)＝mv2. (3)傳送帶克服摩擦力所做的功W＝μmgl2＝mv2. (4)電動(dòng)機(jī)輸出的總能量轉(zhuǎn)化為小木塊的動(dòng)能和系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量E＝Ek＋Q＝mv2. 答案：(1)mv2　(2)mv2　(3)mv2　(4)mv2

19、 [隨堂檢測(cè)][學(xué)生用書(shū)P31] 1．下列幾種情況中，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒的是(　　) A．圖甲中一顆彈丸在碗內(nèi)做速率不變的螺旋運(yùn)動(dòng) B．圖乙中運(yùn)動(dòng)員在蹦床上越跳越高 C．圖丙中小車(chē)上放一木塊，小車(chē)的左側(cè)由彈簧與墻壁相連．小車(chē)在左右振動(dòng)時(shí)，木塊相對(duì)于小車(chē)無(wú)滑動(dòng)(車(chē)輪與地面摩擦不計(jì)) D．圖丙中如果小車(chē)振動(dòng)時(shí)，木塊相對(duì)于小車(chē)有滑動(dòng) 解析：選C.彈丸在碗內(nèi)做速率不變的螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)，除重力做功外，還會(huì)有其它力做功，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，故A錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員越跳越高，表明她不斷做功，機(jī)械能不守恒，故B錯(cuò)誤；由于一對(duì)靜摩擦力做的總功為零，故系統(tǒng)中只有彈簧彈力做功，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故C正確；滑動(dòng)摩擦力

20、做功，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，故D錯(cuò)誤． 2．(多選) 如圖所示，一物體在直立彈簧的上方h處下落，然后又被彈回，若不計(jì)空氣阻力，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．物體在任何時(shí)刻的機(jī)械能都跟初始時(shí)刻的機(jī)械能相等 B．物體和彈簧組成的系統(tǒng)任何兩時(shí)刻機(jī)械能相等 C．在重力和彈簧的彈力相等時(shí)，物體的速度最大 D．物體在把彈簧壓縮到最短時(shí)，它的機(jī)械能最小 解析：選BCD.物體與彈簧接觸前，自由下落，其機(jī)械能守恒，但與彈簧接觸后，彈簧彈力對(duì)物體做功，物體機(jī)械能不守恒，物體與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選項(xiàng)A說(shuō)法錯(cuò)誤，選項(xiàng)B說(shuō)法正確；物體與彈簧接觸后加速下落，彈簧彈力不斷增大，物體下落的加速度不斷

21、減小，當(dāng)彈簧彈力等于物體重力時(shí)，加速度減為零，速度達(dá)到最大，選項(xiàng)C說(shuō)法正確；根據(jù)能量守恒可知，彈簧被壓縮至最短時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大，物體的機(jī)械能最小，選項(xiàng)D說(shuō)法正確． 3．如圖所示，一小孩從公園中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的變化情況是(　　) A．重力勢(shì)能減少，動(dòng)能不變，機(jī)械能減少 B．重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，機(jī)械能減少 C．重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，機(jī)械能增加 D．重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，機(jī)械能守恒 解析：選B.小孩在下滑過(guò)程中總能量守恒，但摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能減少，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和內(nèi)能，即重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，故選項(xiàng)B正確． 4．如圖所示，小球的質(zhì)量為m，自光

22、滑的斜槽的頂端無(wú)初速度滑下，沿虛線軌跡落地，不計(jì)空氣阻力，則小球著地瞬間的動(dòng)能和重力勢(shì)能分別是(選取斜槽末端切線所在平面為參考平面)(　　) A．mg(h＋H)，－mgh　　　 B．mg(h＋H)，mgh C．mgH，0 D．mgH，－mgH 解析：選A.選取斜槽末端切線所在平面為零勢(shì)能參考平面，小球初始狀態(tài)的重力勢(shì)能為Ep1＝mgH，落地時(shí)的重力勢(shì)能為Ep2＝－mgh，小球下落過(guò)程機(jī)械能守恒，則有mgH＝Ek＋(－mgh)，即Ek＝mg(h＋H)，選項(xiàng)A正確，其他選項(xiàng)均錯(cuò)誤． [課時(shí)作業(yè)][學(xué)生用書(shū)P107(單獨(dú)成冊(cè))] 一、單項(xiàng)選擇題 1. 如圖所示，某同學(xué)利用橡皮

23、條將模型飛機(jī)彈出，在彈出過(guò)程中，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．橡皮條收縮，彈力對(duì)飛機(jī)做功 B．模型飛機(jī)的動(dòng)能增加 C．橡皮條的彈性勢(shì)能減少 D．模型飛機(jī)的重力勢(shì)能減小，轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的動(dòng)能 解析：選D.在飛機(jī)彈出過(guò)程中，橡皮條對(duì)飛機(jī)做正功，彈性勢(shì)能減少，模型飛機(jī)的動(dòng)能增加． 2．如圖是安裝在列車(chē)車(chē)廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖，圖中①和②為楔塊，③和④為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車(chē)廂相互撞擊使彈簧壓縮的過(guò)程中(　　) A．緩沖器的機(jī)械能守恒 B．摩擦力做功消耗機(jī)械能 C．墊板的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 解析：選B.由于車(chē)廂相互撞擊使彈簧

24、壓縮的過(guò)程中存在克服摩擦力做功，所以緩沖器的機(jī)械能減少，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；彈簧壓縮的過(guò)程中，墊板的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈簧的彈性勢(shì)能，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤． 3．在物體自由下落過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．動(dòng)能增大，勢(shì)能減小，機(jī)械能增大 B．動(dòng)能減小，勢(shì)能增大，機(jī)械能不變 C．動(dòng)能增大，勢(shì)能減小，機(jī)械能不變 D．動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小 解析：選C.在自由下落過(guò)程中，只有重力做功，物體的機(jī)械能守恒，重力勢(shì)能不斷減小，動(dòng)能不斷增大，選項(xiàng)C正確． 4．運(yùn)動(dòng)會(huì)中的投擲鏈球、鉛球、鐵餅和標(biāo)槍等體育比賽項(xiàng)目都是把物體斜向上拋出的運(yùn)動(dòng)，如圖所示，若不計(jì)空氣阻力，這些物體從被拋出到落地的

25、過(guò)程中(　　) A．物體的機(jī)械能先減小后增大 B．物體的機(jī)械能先增大后減小 C．物體的動(dòng)能先增大后減小，重力勢(shì)能先減小后增大 D．物體的動(dòng)能先減小后增大，重力勢(shì)能先增大后減小 解析：選D.若不計(jì)空氣阻力，這些物體被拋出后只有重力做功，故機(jī)械能均守恒，A、B均錯(cuò)誤；因物體均被斜向上拋出，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力先做負(fù)功再做正功，因此重力勢(shì)能先增大后減小，而動(dòng)能先減小后增大，D正確，C錯(cuò)誤． 5．如圖所示，質(zhì)量為m的物體，以速度v離開(kāi)高為H的桌子，當(dāng)它落到距地面高為h的A點(diǎn)時(shí)，在不計(jì)空氣阻力的情況下，下列判斷正確的是(　　) A．若取桌面為零勢(shì)能面，物體在A點(diǎn)具有的機(jī)械能是mv2

26、＋mgH B．若取桌面為零勢(shì)能面，物體在A點(diǎn)具有的機(jī)械能是mv2－mg(H－h(huán)) C．物體在A點(diǎn)具有的動(dòng)能是mv2＋mg(H－h(huán)) D．物體在A點(diǎn)具有的動(dòng)能大小與零勢(shì)能面的選取有關(guān)，因此是不確定的 解析：選C.以桌面為零勢(shì)能面時(shí)，物體最初機(jī)械能只有動(dòng)能E1＝mv2，由于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，故A點(diǎn)的機(jī)械能為mv2，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理知物體在A點(diǎn)的動(dòng)能為EkA＝mv2＋mg(H－h(huán))，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤． 6. 水平傳送帶以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，一質(zhì)量為m的小木塊A由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，如圖所示，在小木塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，轉(zhuǎn)

27、化為內(nèi)能的能量為(　　) A．mv2 B．2mv2 C.mv2 D.mv2 解析：選D.小木塊所受的滑動(dòng)摩擦力為f＝μmg 小木塊的加速度a＝＝μg 加速至v的時(shí)間t＝＝ 小木塊對(duì)地運(yùn)動(dòng)的位移sA＝vt＝ 這段時(shí)間內(nèi)傳送帶向前運(yùn)動(dòng)的位移s帶＝vt＝ 則小木塊相對(duì)于傳送帶向后滑動(dòng)的位移為 s相對(duì)＝s帶－sA＝ 根據(jù)能量守恒定律得ΔE內(nèi)＝fs相對(duì)＝＝mv2. 二、多項(xiàng)選擇題 7. 如圖所示，A和B兩個(gè)小球固定在一根輕桿的兩端，此桿可繞穿過(guò)其中心的水平軸O無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)．現(xiàn)使輕桿從水平狀態(tài)無(wú)初速度釋放，發(fā)現(xiàn)桿繞O沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，則桿從釋放起轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過(guò)程中(　　

28、) A．B球的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加 B．A球的重力勢(shì)能增加，動(dòng)能減少 C．A球的重力勢(shì)能和動(dòng)能都增加了 D．A球和B球的總機(jī)械能是守恒的 解析：選ACD.桿繞水平軸O順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故mB>mA，則系統(tǒng)的總勢(shì)能減少，減少的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為A、B的動(dòng)能．對(duì)于A、B來(lái)說(shuō)，桿的彈力和重力對(duì)其做功，使得B球的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加；A球的動(dòng)能、重力勢(shì)能都增加；但對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)桿做的功為0，故系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．故選項(xiàng)A、C、D正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤． 8．節(jié)日燃放禮花彈時(shí)，要先將禮花彈放入豎直的炮筒中，然后點(diǎn)燃發(fā)射部分，通過(guò)火藥劇烈燃燒產(chǎn)生高壓燃?xì)?，將禮花彈由筒底射向空中．若禮花彈在由筒底發(fā)射至筒口的過(guò)程中，

29、克服重力做功為W1，克服炮筒阻力及空氣阻力做功為W2，高壓燃?xì)鈱?duì)禮花彈做功為W3，則禮花彈在筒中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(設(shè)它的質(zhì)量不變)(　　) A．動(dòng)能變化量為W3－W2－W1 B．動(dòng)能變化量為W1＋W2＋W3 C．機(jī)械能增加量為W3－W2－W1 D．機(jī)械能增加量為W3－W2 解析：選AD.動(dòng)能變化量取決于合外力做的功，即重力、阻力、推動(dòng)力做功的代數(shù)和，所以動(dòng)能變化量為W3－W2－W1，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；機(jī)械能增加量取決于除重力外的其他力做的功，所以機(jī)械能增加量為W3－W2，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確． 9．如圖所示，上表面有一段光滑圓弧的質(zhì)量為M的小車(chē)A置于光滑水平面上，在一質(zhì)量為m的物體B自

30、圓弧上端自由滑下的同時(shí)釋放A，則 (　　) A．在B下滑過(guò)程中，B的機(jī)械能守恒 B．軌道對(duì)B的支持力對(duì)B不做功 C．在B下滑的過(guò)程中，A和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加 D．A、B和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 解析：選CD.由于A不固定，所以在B下滑的過(guò)程中A向左運(yùn)動(dòng)，軌道對(duì)B的支持力與B的運(yùn)動(dòng)方向不再垂直，軌道支持力對(duì)B做負(fù)功，B的機(jī)械能減少，故A、B均錯(cuò)誤．B對(duì)A的壓力做正功，所以A的機(jī)械能增加，故C正確．對(duì)于A、B及地球組成的整體，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力做功，所以機(jī)械能守恒，故D正確． 三、非選擇題 10． 如圖所示，在大型露天游樂(lè)場(chǎng)中翻滾過(guò)山車(chē)的質(zhì)量為1 t，從軌道一側(cè)的

31、頂點(diǎn)A處由靜止釋放，到達(dá)底部B處后又沖上環(huán)形軌道，使乘客頭朝下通過(guò)C點(diǎn)，再沿環(huán)形軌道到達(dá)底部B處，最后沖上軌道另一側(cè)的頂端D處，已知D與A在同一水平面上．A、B間的高度差為20 m，圓環(huán)半徑為5 m，如果不考慮車(chē)與軌道間的摩擦和空氣阻力，g取10 m/s2.試求： (1)過(guò)山車(chē)通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能． (2)過(guò)山車(chē)通過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度． (3)過(guò)山車(chē)通過(guò)D點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能．(取過(guò)B點(diǎn)的水平面為零勢(shì)能面) 解析：(1)過(guò)山車(chē)由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，由機(jī)械能守恒定律ΔEk增＝ΔEp減可得過(guò)山車(chē)在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能 mv－0＝mghAB EkB＝mv＝mghAB＝103×10×20 J＝2×105 J.

32、 (2)同理可得，過(guò)山車(chē)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)有 mv－0＝mghAC 解得vC＝＝ m/s ＝10 m/s. (3)由機(jī)械能守恒定律可知，過(guò)山車(chē)在D點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能就等于在A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能，取過(guò)B點(diǎn)的水平面為零勢(shì)能面，則有ED＝EA＝mghAB＝103×10×20 J＝2×105 J. 答案：(1)2×105 J　(2)10 m/s　(3)2×105 J 11．如圖所示，質(zhì)量m＝70 kg的運(yùn)動(dòng)員以10 m/s的速度，從高h(yuǎn)＝10 m的滑雪場(chǎng)A點(diǎn)沿斜坡自由滑下，AB段光滑．(取g＝10 m/s2) (1)求運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)的速度大??； (2)若運(yùn)動(dòng)員繼續(xù)沿右邊斜坡向上運(yùn)動(dòng)，在向

33、上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中克服阻力做功3 500 J，求他能到達(dá)的高度． 解析：(1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律得： mv＋mgh＝mv 解得vB＝10 m/s. (2)據(jù)動(dòng)能定理得： －mgH－W阻＝0－mv 解得：H＝10 m 運(yùn)動(dòng)員能到達(dá)的高度為10 m. 答案：(1)10 m/s　(2)10 m 12. 如圖所示，地面上豎直放置一根帶有托盤(pán)的輕質(zhì)彈簧(托盤(pán)和彈簧的質(zhì)量忽略不計(jì))，其下端與地面固定連接，上端的托盤(pán)內(nèi)放有質(zhì)量為m＝2 kg的物體P.彈簧的勁度系數(shù)為k＝400 N/m，原長(zhǎng)為l0＝0.50 m．有一根輕細(xì)繩兩端分別與托盤(pán)和地面拴接，使得彈簧處于壓縮狀態(tài)，此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為l

34、＝0.30 m，具有的彈性勢(shì)能為Ep＝8 J．現(xiàn)將繩子剪斷，此后一段時(shí)間內(nèi)物體P將向上運(yùn)動(dòng)，g取10 m/s2，試求(不計(jì)空氣阻力)： (1)物體P在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)物體P的速率； (2)物體P相對(duì)于地面所能夠達(dá)到的最大高度H. 解析：(1)彈簧和物體P組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，當(dāng)彈簧恢復(fù)到原長(zhǎng)時(shí)，彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為物體P的動(dòng)能和重力勢(shì)能．設(shè)物體P剛要離開(kāi)托盤(pán)時(shí)的速率為v，則Ep＝mg(l0－l)＋mv2 解得v＝2 m/s. (2)法一：由系統(tǒng)機(jī)械能守恒可知，當(dāng)物體P上升到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧所儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為物體P的重力勢(shì)能，可得Ep＝mg(H－l) 解得H＝＋l＝0.7 m. 法二：物體P離開(kāi)托盤(pán)后做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)其做豎直上拋運(yùn)動(dòng)上升的高度為h，則h＝＝0.2 m 所以物體P相對(duì)于地面所能夠達(dá)到的最大高度 H＝h＋l0＝0.7 m. 答案：(1)2 m/s　(2)0.7 m 16