2022年高二物理暑期輔導(dǎo)班 課題十一 機(jī)械能之機(jī)械能守恒定律教學(xué)案（無答案）

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1、2022年高二物理暑期輔導(dǎo)班 課題十一 機(jī)械能之機(jī)械能守恒定律教學(xué)案（無答案） 【走進(jìn)考場】 1．重力勢能 (1)重力做功的特點(diǎn) ：重力做功與________無關(guān)，只與初末位置的__________有關(guān)． (2)重力勢能 ①概念：物體由于________而具有的能． ②表達(dá)式：Ep＝________. ③矢標(biāo)性：重力勢能是________，正負(fù)表示其________． (3)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 ①定性關(guān)系：重力對物體做正功，重力勢能就________；重力對物體做負(fù)功，重力勢能就________． ②定量關(guān)系：重力對物體做的功________物體重力勢能的

2、減少量．即WG＝－(Ep2－Ep1)＝________. 2．彈性勢能 (1)概念：物體由于發(fā)生____________而具有的能． (2)大?。簭椈傻膹椥詣菽艿拇笮∨c形變量及勁度系數(shù)有關(guān)，彈簧的形變量________，勁度系數(shù)________，彈簧的彈性勢能越大． (3)彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系類似于重力做功與重力勢能變化的關(guān)系，用公式表示：W＝________. 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 ⒈正確理解機(jī)械能及機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容。 ⒉能判斷物體的機(jī)械能是否守恒。 ⒊掌握利用機(jī)械能守恒定律解題的基本方法。 【基礎(chǔ)知識】 機(jī)械能及其守恒定律 1．機(jī)械能 ________和___

3、_____統(tǒng)稱為機(jī)械能，即E＝________，其中勢能包括____________和____________． 2．機(jī)械能守恒定律 (1)內(nèi)容：在只有____________做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能____________． (2)表達(dá)式： ①Ek1＋Ep1＝________________.(要選零勢能參考平面) ②ΔEk＝________.(不用選零勢能參考平面) ③ΔE增＝________.(不用選零勢能參考平面) 3.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的基本思路 (1)選取研究對象——物體或系統(tǒng)； (2)根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程，進(jìn)行受力、做功分析

4、，判斷機(jī)械能是否守恒； (3)恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在過程初、末狀態(tài)時的機(jī)械能； (4)選取適當(dāng)?shù)臋C(jī)械能守恒定律的方程形式(Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2、ΔEk＝－ΔEp或ΔEA＝－ΔEB)進(jìn)行求解． 【方法探究】 例1升降機(jī)底板上放一質(zhì)量為100 kg的物體，物體隨升降機(jī)由靜止開始豎直向上移動5 m時速度達(dá)到4 m/s，則此過程中(g取10 m/s2) (　　) A．升降機(jī)對物體做功5800 J B．合外力對物體做功5800 J C．物體的重力勢能增加500 J D．物體的機(jī)械能增加800 J 【同步練習(xí)】當(dāng)重力

5、對物體做正功時，物體的（ ） A．重力勢能一定增加，動能一定減小 B．重力勢能不一定減小，動能一定增加 C．重力勢能一定減小，動能不一定增加 D．重力勢能一定增加，動能一定增加 【強(qiáng)化練習(xí)】如圖所示，電梯質(zhì)量為M，它的水平地板上放置一質(zhì)量為m的物體，電梯在鋼索的拉力作用下由靜止開始豎直向上加速運(yùn)動。當(dāng)上升高度為H時，電梯的速度達(dá)到v，則在這段過程中，下列說法中正確的是( ) A.電梯地板對物體的支持力所做的功等于 B.電梯地板對物體的支持力所做的功大于 C.鋼索的拉力所做的功等于 D.鋼索的拉力所做的功大于 【例2】如圖

6、所示，光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點(diǎn)相接，導(dǎo)軌半徑為R.一個質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點(diǎn)后由靜止釋放，在彈力作用下物體獲得某一向右速度后脫離彈簧，當(dāng)它經(jīng)過B點(diǎn)進(jìn)入導(dǎo)軌瞬間對導(dǎo)軌的壓力為其重力的7倍，之后向上運(yùn)動恰能完成半個圓周運(yùn)動到達(dá)C點(diǎn)．試求： (1)彈簧開始時的彈性勢能； (2)物體從B點(diǎn)運(yùn)動至C點(diǎn)克服阻力做的功； (3)物體離開C點(diǎn)后落回水平面時的動能． 【同步練習(xí)】如圖所示，光滑坡道頂端距水平面高度為h，質(zhì)量為m的小物塊A從坡

7、道頂端由靜止滑下，進(jìn)入水平面上的滑道時無機(jī)械能損失，為使A制動，將輕彈簧的一端固定在水平滑道延長線M處的墻上，另一端恰位于坡道的底端O點(diǎn)．已知在OM段上物塊A與水平面間的動摩擦因數(shù)均為μ，其余各處的摩擦不計，重力加速度為g，求： (1)物塊滑到O點(diǎn)時的速度大??； (2)彈簧為最大壓縮量d時的彈性勢能(設(shè)彈簧處于原長時彈性勢能為零)； (3)若物塊A能夠被彈回到坡道上，則它能夠上升的最大高度是多少？ 【例3】如圖是一個橫截面為半圓、半徑為R的光滑柱面，一根不可伸長的細(xì)線兩端分別系物體A、B，且mA＝2mB，從圖示位置由靜止開始釋放A物體，當(dāng)物體B到達(dá)半圓頂點(diǎn)時，求繩的張力

8、對物體B所做的功． 【同步練習(xí)】如圖所示，一很長的、不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質(zhì)量為m，靜置于地面；b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時輕繩剛好拉緊．從靜止開始釋放b后，a可能達(dá)到的最大高度為 ( ) A．h　　　　　　 　B．1.5h C．2h D．2.5h 【強(qiáng)化練習(xí)】如圖所示，一固定的

9、楔形木塊，其斜面的傾角為θ＝30°， 另一邊與水平地面垂直，頂端有一個定滑輪，跨過定滑輪的細(xì)線兩端分別與物塊A和B連接，A的質(zhì)量為4m，B的質(zhì)量為m.開始時，將B按在地面上不動，然后放開手，讓A沿斜面下滑而B上升，所有摩擦均忽略不計．當(dāng)A沿斜面下滑距離x后，細(xì)線突然斷了．求物塊B上升的最大高度H.(設(shè)B不會與定滑輪相碰) 　 【基礎(chǔ)回扣】 功和能的關(guān)系 不同的力做功 對應(yīng)不同形 式能的變化 定量的關(guān)系 合外力的功(所有外力的功) 動能變化 合外力對物體做功等于物體動能的增量 W合＝Ek

10、2－Ek1 重力的功 重力勢能變化 重力做正功，重力勢能減少；重力做負(fù)功，重力勢能增加 WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 彈簧彈力的功 彈性勢能變化 彈力做正功，彈性勢能減少；彈力做負(fù)功，彈性勢能增加 W彈＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 只有重力、彈簧彈力的功 不引起機(jī)械能變化 機(jī)械能守恒 ΔE＝0 除重力和彈力之外的力做的功 機(jī)械能變化 除重力和彈力之外的力做多少正功，物體的機(jī)械能就增加多少；除重力和彈力之外的力做多少負(fù)功，物體的機(jī)械能就減 W除G、彈力外＝ΔE 一對滑動摩擦力的總功 內(nèi)能變化 作用于系統(tǒng)的一對滑動摩擦力一定做負(fù)功，系統(tǒng)內(nèi)能增加Q＝Ff·l

11、相對 【效果評估】 1.一蹦極運(yùn)動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落，到最低點(diǎn)時距水面還有數(shù)米距離。假定空氣阻力可忽略，運(yùn)動員可視為質(zhì)點(diǎn)，下列說法正確的是（ ） A. 運(yùn)動員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢能始終減小 B. 蹦極繩張緊后的下落過程中，彈性力做負(fù)功，彈性勢能增加 C. 蹦極過程中，運(yùn)動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D. 蹦極過程中，重力勢能的改變與重力勢能零點(diǎn)的選取有關(guān) 2.如圖所示，具有一定初速度的物塊，沿傾角為30°的粗糙斜面向上運(yùn)動的過程中，受一個恒定的沿斜面向上的拉力F作用，這時物塊的加速度大小為4 m/s2，方向沿斜面向下，那么，在物塊向上運(yùn)動的過

12、程中，下列說法正確的是（ ） A．物塊的機(jī)械能一定增加 B．物塊的機(jī)械能一定減小 C．物塊的機(jī)械能可能不變 D．物塊的機(jī)械能可能增加也可能減小 3.如圖所示，在高1.5 m的光滑平臺上有一個質(zhì)量為2 kg的小球被一細(xì)線拴在墻上，球與墻之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧．當(dāng)燒斷細(xì)線時，小球被彈出，小球落地時的速度方向與水平方向成60°角，則彈簧被壓縮時具有的彈性勢能為(g＝10 m/s2)

13、 (　　) A．10 J B．15 J C．20 J D．25 J 4.如圖所示，A物體放在B物體的左側(cè)，用水平恒力F將A拉至B的右端，第一次B固定在地面上，F(xiàn)做功為W1，產(chǎn)生熱量Q1.第二次讓B在光滑地面上自由滑動，F(xiàn)做功為W2，產(chǎn)生熱量為Q2，則應(yīng)有 A．W1＜W2，Q1＝Q2 B．W1＝W2，Q1＝Q2 C．W1＜W2，Q1＜Q2 D．W1＝W2，Q1＜Q2 5.如圖所示，ABC和DEF是在同一豎直平面內(nèi)的兩條光滑軌道，其中ABC的末端水平，DEF是半徑為r＝0.4 m的半圓形軌道，其直徑DF沿豎直方向，C、D可看作重合的點(diǎn)．現(xiàn)有一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球從軌道ABC上距C點(diǎn)高為H的地方由靜止釋放．(g取10 m/s2) (1)若要使小球經(jīng)C處水平進(jìn)入軌道DEF且能沿軌道運(yùn)動，H至少要有多高？ (2)若小球靜止釋放處離C點(diǎn)的高度h小于(1)中H的最小值，小球可擊中與圓心等高的E點(diǎn)，求h. 【困惑反思】