2019-2020年高二物理暑期輔導班 課題十一 機械能之機械能守恒定律教學案（無答案）.doc

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2019-2020年高二物理暑期輔導班 課題十一 機械能之機械能守恒定律教學案（無答案） 【走進考場】 1．重力勢能 (1)重力做功的特點 ：重力做功與________無關，只與初末位置的__________有關． (2)重力勢能 ①概念：物體由于________而具有的能． ②表達式：Ep＝________. ③矢標性：重力勢能是________，正負表示其________． (3)重力做功與重力勢能變化的關系 ①定性關系：重力對物體做正功，重力勢能就________；重力對物體做負功，重力勢能就________． ②定量關系：重力對物體做的功________物體重力勢能的減少量．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形變量及勁度系數有關，彈簧的形變量________，勁度系數________，彈簧的彈性勢能越大． (3)彈力做功與彈性勢能變化的關系類似于重力做功與重力勢能變化的關系，用公式表示：W＝________. 【學習目標】 ⒈正確理解機械能及機械能守恒定律的內容。 ⒉能判斷物體的機械能是否守恒。 ⒊掌握利用機械能守恒定律解題的基本方法。 【基礎知識】 機械能及其守恒定律 1．機械能 ________和________統(tǒng)稱為機械能，即E＝________，其中勢能包括____________和____________． 2．機械能守恒定律 (1)內容：在只有____________做功的物體系統(tǒng)內，動能與勢能可以互相轉化，而總的機械能____________． (2)表達式： 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.應用機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)根據研究對象所經歷的物理過程，進行受力、做功分析，判斷機械能是否守恒； (3)恰當地選取參考平面，確定研究對象在過程初、末狀態(tài)時的機械能； (4)選取適當的機械能守恒定律的方程形式(Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2、ΔEk＝－ΔEp或ΔEA＝－ΔEB)進行求解． 【方法探究】 例1升降機底板上放一質量為100 kg的物體，物體隨升降機由靜止開始豎直向上移動5 m時速度達到4 m/s，則此過程中(g取10 m/s2) (　　) A．升降機對物體做功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．物體的機械能增加800 J 【同步練習】當重力對物體做正功時，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 【強化練習】如圖所示，電梯質量為M，它的水平地板上放置一質量為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動。當上升高度為H時，電梯的速度達到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】如圖所示，光滑水平面AB與豎直面內的半圓形導軌在B點相接，導軌半徑為R.一個質量為m的物體將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放，在彈力作用下物體獲得某一向右速度后脫離彈簧，當它經過B點進入導軌瞬間對導軌的壓力為其重力的7倍，之后向上運動恰能完成半個圓周運動到達C點．試求： (1)彈簧開始時的彈性勢能； (2)物體從B點運動至C點克服阻力做的功； (3)物體離開C點后落回水平面時的動能． 【同步練習】如圖所示，光滑坡道頂端距水平面高度為h，質量為m的小物塊A從坡道頂端由靜止滑下，進入水平面上的滑道時無機械能損失，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．已知在OM段上物塊A與水平面間的動摩擦因數均為μ，其余各處的摩擦不計，重力加速度為g，求： (1)物塊滑到O點時的速度大??； (2)彈簧為最大壓縮量d時的彈性勢能(設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，當物體B到達半圓頂點時，求繩的張力對物體B所做的功． 【同步練習】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球質量為m，靜置于地面；b球質量為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可能達到的最大高度為 ( ) A．h　　　　　　 　B．1.5h C．2h D．2.5h 【強化練習】如圖所示，一固定的楔形木塊，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，跨過定滑輪的細線兩端分別與物塊A和B連接，A的質量為4m，B的質量為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A沿斜面下滑距離x后，細線突然斷了．求物塊B上升的最大高度H.(設B不會與定滑輪相碰) 　 【基礎回扣】 功和能的關系 不同的力做功 對應不同形 式能的變化 定量的關系 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＝Ek2－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 不引起機械能變化 機械能守恒 ΔE＝0 除重力和彈力之外的力做的功 機械能變化 除重力和彈力之外的力做多少正功，物體的機械能就增加多少；除重力和彈力之外的力做多少負功，物體的機械能就減 W除G、彈力外＝ΔE 一對滑動摩擦力的總功 內能變化 作用于系統(tǒng)的一對滑動摩擦力一定做負功，系統(tǒng)內能增加Q＝Ffl相對 【效果評估】 1.一蹦極運動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落，到最低點時距水面還有數米距離。假定空氣阻力可忽略，運動員可視為質點，下列說法正確的是（ ） A. 運動員到達最低點前重力勢能始終減小 B. 蹦極繩張緊后的下落過程中，彈性力做負功，彈性勢能增加 C. 蹦極過程中，運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒 D. 蹦極過程中，重力勢能的改變與重力勢能零點的選取有關 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，在物塊向上運動的過程中，下列說法正確的是（ ） A．物塊的機械能一定增加 B．物塊的機械能一定減小 C．物塊的機械能可能不變 D．物塊的機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量為2 kg的小球被一細線拴在墻上，球與墻之間有一根被壓縮的輕質彈簧．當燒斷細線時，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) (　　) 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，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做功為W1，產生熱量Q1.第二次讓B在光滑地面上自由滑動，F做功為W2，產生熱量為Q2，則應有 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．現有一可視為質點的小球從軌道ABC上距C點高為H的地方由靜止釋放．(g取10 m/s2) (1)若要使小球經C處水平進入軌道DEF且能沿軌道運動，H至少要有多高？ (2)若小球靜止釋放處離C點的高度h小于(1)中H的最小值，小球可擊中與圓心等高的E點，求h. 【困惑反思】