第七章第9节 实验:验证机械能守恒定律
课时跟踪检测
【强化基础】
1.(多选)下面列举的各个实例中,机械能守恒的是()
A .一小球在粘滞性较大的液体中匀速下落
B .水平抛出的物体(不计空气阻力)
C .拉住一个物体沿光滑斜面匀速上升
D .物体在光滑斜面上自由下滑
解析:一小球在粘滞性较大的液体中匀速下落,动能不变,势能减小,机械能减小,选项A 错误;水平抛出的物体(不计空气阻力)只有重力做功,机械能守恒,选项B 正确;拉住一个物体沿光滑斜面匀速上升,动能不变,势能增加,故机械能变大,选项C 错误;物体在光滑斜面上自由下滑,只有重力做功,机械能守恒,选项D 正确.故选BD . 答案:BD
2.某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验,下列操作步骤中错误的是()
A .把打点计时器固定在铁架台上,用导线连接到低压交流电源
B .将连有重锤的纸带穿过限位孔,将纸带和重锤提升到一定高度
C .先释放纸带,再接通电源
D .更换纸带,重复实验,根据记录处理数据
解析:“在验证机械能守恒定律”的实验中,应先接通打点计时器的电源,打点计时器稳定工作后再释放纸带,故选项C 说法是错误的.
答案:C
3.在验证机械能守恒定律的实验中,需要直接测量的物理量是()
A .重锤的质量
B .重锤下落的时间
C .重锤下落的高度
D .重锤的瞬时速度
解析:在不需要求动能和势能值时,不必测出重物质量,只要12
(v 2-v 21)=g Δh 就能验证机械能守恒;重锤下落时间不需要测;重锤的瞬时速度不是直接测的物理量. 答案:C
4.“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示,实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能,其主要原因是()
A.重物的质量过大
B.重物的体积过小
C.电源的电压偏低
D.重物及纸带在下落时受到阻力
解析:本实验中重物增加的动能略小于减少的重力势能的原因是重物及纸带在下落时受到阻力,D选项正确.
答案:D
【巩固易错】
5.(多选)(2018·嘉兴模拟)如图实验器材中,能用于“探究小车速度随时间变化的规律”“探究加速度与力质量的关系”“探究做功与物体速度变化的关系”“验证机械能守恒定律”四个分组实验的是()
AB
CD
解析:“探究小车速度随时间的变化规律”需要的器材有:小车、打点计时器和纸带、钩码、刻度尺等;“探究加速度与力、质量的关系”需要的器材有:小车、打点计时器和纸带、天平、砝码、钩码、刻度尺等;“探究做功与物体速度变化的关系”需要的器材有:小车、打点计时器和纸带、橡皮筋、刻度尺等;“验证机械能守恒定律”需要的器材有:重锤、铁架台、打点计时器和纸带、刻度尺等,用于这四个实验都用到的器材是打点计时器和刻度尺,C、D选项正确.
答案:CD
6.(2018·湖南模拟)某同学用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”,他进行的部分操作步骤如下:
(1)将两光电门固定在铁架台上,如图甲;
(2)用螺旋测微器测量圆柱形重锤的高度L 如图乙所示,则L =________mm ;
(3)接通光电门电源;
(4)将重锤从光电门正上方由静止释放,让重锤下落并穿过两光电门;
(5)若重锤通过光电门1、光电门2时,计时器记录下的时间分别为Δt 1、Δt 2.重锤的高度用L 表示,若已知当地的重力加速度为g ,要验证重锤从光电门1到光电门2的过程中机械能守恒,还需要测量的物理量是________________(写出物理量并用相关字母表示).
(6)需要验证的表达式为__________________(用相关字母表示).
解析:(2)螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数,需估读.螺旋测微器的固定刻度读数为11 mm ,可动刻度读数为0.01×20.6 mm =0.206 mm ,则最终读数为11.206 mm.
(5)(6)根据极限的思想可知,极短时间内的平均速度等于瞬时速度,重锤通过两个光电
门的瞬时速度v 1=L Δt1,v 2=L Δt2,动能的增加量ΔE k =12mv 2-12mv 21=12m ? ????L Δt22-12m ? ??
??L Δt12.重力势能的减少量ΔE p =mgh .则需要验证的表达式是:mgh =12m ? ????L Δt22-12m ? ??
??L Δt12,即为:2gh =? ????L Δt22-? ??
??L Δt12,可知还需要测量的物理量是光电门1与光电门2之间的高度差h . 答案:(2)11.206(11.204~11.207)
(5)光电门1与光电门2之间的高度差h
(6)2gh =? ????L Δt22-? ??
??L Δt12 【能力提升】
7.在“验证机械能守恒定律”的实验中(所用电源频率为50 Hz):
(1)某同学用如甲图所示的装置进行实验,得到如乙图所示的纸带,把第一个点(初速度为零)记作O 点,测出点O 、A 间的距离为89.36 cm ,点A 、C 间的距离为17.24 cm ,点C 、E 间的距离为18.76 cm ,已知当地重力加速度为9.80 m/s 2,重锤的质量为m =1.0 kg ,则打点计时器在打O 点到C 点的这段时间内,重锤动能的增加量为________ J ,重力势能的减少量为________ J .(计算结果保留三位有效数字)
能量守恒定律与能源 【教学目标】 1.理解能量守恒定律,知道能源和能量耗散。 2.通过对生活中能量转化的实例分析,理解能量守恒定律的确切含义。 3.用能量的观点分析问题应该深入学生的心中,因为这是最本质的分析方法。 4.感知我们周围能源的耗散,树立节能意识。 5.学生在学习了机械能守恒定律之后拓展到能量守恒是不难接受的,特别是学生通过对自然界的认识、生物课的学习、化学课的学习,都学到了很多种类的能量,在这节课中把这些能量间的关系综合起来是有很大意义的。 【教学重点】 1.能量守恒定律的内容。 2.应用能量守恒定律解决问题。 【教学难点】 1.理解能量守恒定律的确切含义。 2.能量转化的方向性。 【教学思路】 通过阅读让学生体会自然界中能量的确良转化与守恒关系,鼓励学生得出问题,理解能量品质、能量耗散等概念。新课程更多地与社会实际相联系,鼓励学生提出问题。本节“思考与讨论”对能源问题做了讨论,这是一个质疑的范例。它引导我们考虑能量转化和转移的方向性。从物理学的角度研究宏观过程的方向性,在现阶段只需用一些简单的实例,让学生初步地体会一下就可以了。例如:摩擦力做功的过程,要损耗机械能而生热,产生的热不可能全部转化为机械功。在其他的宏观过程中也是如此,例如:两种气体放到一个容器内,总会均匀地混合到一起,但不会再自发地分离开来。通过实例说明。在能量的转化和转移过程中,能量是守恒的,但能量的品质却降低了,可被人直接利用的能在逐渐减少,这是能量耗散现象。所以,能量虽然守恒,但我们还要节约能源。 【教学方法】 教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。 【教学准备】 玻璃容器、沙子、小铁球、水、小木块。
实验:验证机械能守恒定律 1.下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中,正确的是 ( ) A .重物质量的称量不准会造成较大误差 B .重物质量选用得大些,有利于减小误差 C .重物质量选用得较小些,有利于减小误差 D .纸带下落和打点不同步不会影响实验 2.用如图所示装置验证机械能守恒定律,由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上,使纸带通过时受到较大的阻力,这样实验造成的结果是( ) A .重力势能的减少量明显大于动能的增加量 B .重力势能的减少量明显小于动能的增加量 C .重力势能的减少量等于动能的增加量 D .以上几种情况都有可能 3.有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A 、B 、C 、D ,其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。为找出该纸带,某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点,用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s 1、s 2、s 3。请你根据下列s 1、s 2、s 3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791 m/s 2) ( ) A .61.0 mm 65.8 mm 70.7 mm B .41.2 mm 45.1 mm 53. 0mm C .49.6 mm 53.5 mm 57.3 mm D .60.5 mm 61.0 mm 60.6 mm
4.如图是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带.有关尺寸在图中已注明.我们选中n 点来验证机械能守恒定律.下面举一些计算n 点速度的方法,其中正确的是( ) A .n 点是第n 个点,则v n =gnT B .n 点是第n 个点,则v n =g (n -1)T C .v n =s n +s n +1 2T D .v n =h n +1-h n -1 2T 5.某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz ,查得当地的重力加速度g =9.80 m/s 2。测得所用重物的质量为1.00 kg 。 (1)下面叙述中正确的是________。 A .应该用天平称出重物的质量 B .可选用点迹清晰,第一、二两点间的距离接近2 mm 的纸带来处理数据 C .操作时应先松开纸带再通电 D .打点计时器应接在电压为4~6 V 的交流电源上 (2)实验中甲、乙、丙三学生分别用同一装置得到三条点迹清晰的纸带,量出各纸带上第一、二两点间的距离分别为0.18 cm 、0.19 cm 、0.25 cm ,则可肯定________同学在操作上有错误,错误是________。若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点A 、B 、C 到第一个点O 间的距离分别为15.55 cm 、19.20 cm 和23.23 cm 。则当打点计时器打点B 时重物的瞬时速度v =________ m/s ;重物由O 到B 过程中,重力势能减少了________J ,动能增加了________J(保留3位有效数字), 6.在“验证机械能守恒定律”的实验中,图(甲)是打点计时器打出的一条纸带,选取
高2014级物理必修2期末机械能单元复习 一、单项选择题 1. 下列物体运动过程中满足机械能守恒的是( ) A .跳伞运动员张开伞后,在空中匀速下降 B .忽略空气阻力,物体竖直上抛 C .火箭升空 D .拉着物体沿光滑斜面匀速上升 2. 如图所示,在两个质量分别为m 和2m 的小球a 和b 之间,用一根长 为L 的轻杆连接(杆的质量可不计),而小球可绕穿过轻杆中心O 的水平轴无 摩擦转动,现让轻杆处于水平位置,然后无初速度释放,重球b 向下,轻球 a 向上,产生转动,在杆转至竖直的过程中( ) A .a 球的机械能守恒 B .b 球的机械能守恒 C .a 球和b 球的总机械能守恒 D .a 球和b 球的总机械能不守恒 3.如图所示,质量相同的物体分别自斜面AC 和BC 的顶端由静止开 始下滑,物体与斜面间的动摩擦因数都相同,物体滑到斜面底部C 点时 的动能分别为E k1和E k2,下滑过程中克服摩擦力所做的功分别为W 1和 W 2,则( ) A .E k1>E k2 W 1
机械能习题 1.水平面上有一物体,受一水平方向的力的作用,由静止开始无摩擦地运动,经过路程 S1,速度达到 V,又 经过路程 S2,速度达到 2V,则在 S1 和 S2 两段路程中该力所做功之比是 A 1:1 B 1:2 C 1:3 D 1:4
2.某同学身高 1.8M,在运动会上他参加跳高比赛,起跳后身体横着越过了 1.8M 高的横杆,据此可估算出他 起跳时竖直向上的速度大约是 b5E2RGbCAP A 2M/S B 4M/S C 6M/S D 8M/S p1EanqFDPw )
3.关于汽车在水平路面上的运动,下面说法中正确的是(
A.汽车启动后以额定功率行驶,在速率未达到最大以前,加速度是不断增大的 B.汽车启动后以额定功率行驶,在速率未达到最大以前,牵引力应是不断减小的 C.汽车以最大速度行驶后,若再减小速率,可减小牵引功率行驶 D.汽车以最大速度行驶后,若再减小牵引力,速率一定减小 4.关于功率,下面说法中正确的是 ( )
A.根据 P=W/t 可知,机器做功越多,其功率就越大 B.根据 P=Fv 可知,汽车的牵引力一定与速度成反比 C.根据 P=W/t 可知,只要知道时间 t 内机器所做的功,就可以求得这段时间内任一时刻机器做功的功率。 D.根据 p=Fv 可知,发动机的功率一定时,交通工具的牵引力与运动速度成反比 5.设飞机在飞行中所受空气阻力与它的速度平方成正比,当飞机以速度 v 水平匀速飞行时,发动机的功率 为 p,若飞机以速度 3v 水平匀速飞行,发动机的功率应为( A.3p B.9p C.18p D.27p )DXDiTa9E3d
6.质量为 2t 的汽车,发动机的牵引功率为 30kW,在水平公路上能达到的最大速度为 15m/s,则当汽车的速 度为 10m/s 时的加速度数值应为 ( )RTCrpUDGiT
A.0.5m/s2 B.1m/s2 C.1.5m/s2 D.2m/s2 7.“神舟五号”飞船在发射和返回的过程中,哪些阶段中返回舱的机械能是守恒的? A 飞船升空的阶段。 B 飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段
C 进入大气层并运动一段时间后,降落伞张开,返回舱下降。 D 在太空中返回舱与轨道舱分离,然后在大气层以外向着地球做无动力飞行。 8.下列说法正确的是
机械能守恒定律知识点总结 一、功 1概念:一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移,这个力就对物体做了功。功是能量转化的量度。 2条件:. 力和力的方向上位移的乘积 3公式:W=F S cos θ W ——某力功,单位为焦耳(J ) F ——某力(要为恒力) ,单位为牛顿(N ) S ——物体运动的位移,一般为对地位移,单位为米(m ) θ——力与位移的夹角 4功是标量,但它有正功、负功。 某力对物体做负功,也可说成“物体克服某力做功”。 当)2 ,0[πθ∈时,即力与位移成锐角,功为正;动力做功; 当2π θ=时,即力与位移垂直功为零,力不做功; 当],2 (ππ θ∈时,即力与位移成钝角,功为负,阻力做功; 5 功是一个过程所对应的量,因此功是过程量。 6功仅与F 、S 、θ有关,与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。 7几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。 即W 总=W1+W2+…+Wn 或W 总= F 合Scos θ 8 合外力的功的求法: 方法1:先求出合外力,再利用W=Flcos α求出合外力的功。 方法2:先求出各个分力的功,合外力的功等于物体所受各力功的代数和。
1概念:功跟完成功所用时间的比值,表示力(或物体)做功的快慢。 2公式:t W P =(平均功率) θυc o s F P =(平均功率或瞬时功率) 3单位:瓦特W 4分类: 额定功率:指发动机正常工作时最大输出功率 实际功率:指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率,P 实≤P 额。 5分析汽车沿水平面行驶时各物理量的变化,采用的基本公式是P=Fv 和F-f = ma 6 应用: (1)机车以恒定功率启动时,由υF P =(P 为机车输出功率,F 为机车牵引力,υ为机车前进速度)机车速度不断增加则牵引力不断减小,当牵引力f F =时,速度不再增大达到最大值m ax υ,则f P /max =υ。 (2)机车以恒定加速度启动时,在匀加速阶段汽车牵引力F 恒定为f ma +,速度不断增加汽车输出功率υF P =随之增加,当额定P P =时,F 开始减小但仍大于f 因 此机车速度继续增大,直至f F =时,汽车便达到最大速度m ax υ,则f P /max =υ。 三、重力势能 1定义:物体由于被举高而具有的能,叫做重力势能。 2公式:mgh E P = h ——物体具参考面的竖直高度
实验:验证机械能守恒定律 班级: 姓名: 时间: 2017年4月20 [实验目的] 1.验证机械能守恒定律。 2.掌握实验数据处理方法,能定性分析误差产生的原因。 [实验原理] 当物体自由下落时,只有重力做功,物体的重力势能和动能互相转化,机械能守恒。若某一时刻 物体下落的瞬时速度为v ,下落高度为h ,则应有:21mg m 2 h v =。借助打点计时器,测出重物某时刻的下落高度h 和该时刻的瞬时速度 v ,即可验证机械能是否守恒,实验装置如图1所示。 测定第n 点的瞬时速度的方法是: T 2h -h 1 -n 1n n +=v [实验器材] 铁架台(带铁夹)、打点计时器、纸带、交流电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、刻度尺等。 [实验步骤] 图 1 图2
1.按如图1装置把打点计时器安装在铁架台上,并使两限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。用导线把打点计时器与交流电源连接好。 2.把纸带的一端在重锤上用夹子固定好,另一端穿过计时器限位孔,用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。 3.先接通电源,再松开纸带,让重锤带着纸带自由下落。 4.重复几次,得到3~5条打好点的纸带。 5.在打好点的纸带中挑选点迹清晰且第1、2两计时点间的距离接近2mm 的一条纸带,在起始点标上0,再在距离0点较远处开始选取相邻的几个计数点依次标上1、2、3……用刻度尺测出对应下落的高度h 1、h 2、h 3…… 6.应用公式T 2h -h 1 -n 1n n += v 计算各点对应的瞬时速度v 1、v 2、v 3…… 7.计算各点对应的重力势能减少量mgh n 和动能的增加量2 2 1n mv , 进行比较,并讨论如何减小误差。 [数据处理及误差分析]
机械能守恒定律计算题(基础练习) 班别:姓名: 1.如图5-1-8所示,滑轮和绳的质量及摩擦不计,用力F开始提升原来静止的质量为m=10kg的物体,以大小为a=2m/s2的加速度匀加速上升,求头3s内力F做的功.(取g=10m/s2) 图5-1-8 2.汽车质量5t,额定功率为60kW,当汽车在水平路面上行驶时,受到的阻力是车重的0.1倍,: 求:(1)汽车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少?(2)若汽车从静止开始,保持以0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?
图5-3-1 3.质量是2kg 的物体,受到24N 竖直向上的拉力,由静止开始运动,经过5s ;求: ①5s 内拉力的平均功率 ②5s 末拉力的瞬时功率(g 取10m/s 2) 4.一个物体从斜面上高h 处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止,测得停止处对开始运动处的水平距离为S ,如图5-3-1,不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用,并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同.求动摩擦因数μ. F mg 图5-2-5
h 1 h 2 图5-4-4 5.如图5-3-2所示,AB 为1/4圆弧轨道,半径为R =0.8m ,BC 是水平轨道,长S =3m ,BC 处的摩擦系数为μ=1/15,今有质量m =1kg 的物体,自A 点从静止起下滑到C 点刚好停止.求物体在轨道AB 段所受的阻力对物体做的功. 6. 如图5-4-4所示,两个底面积都是S 的圆桶, 用一根带阀门的很细的管子相连接,放在水平地面上,两桶内装有密度为ρ的同种液体,阀 门关闭时两桶液面的高度分别为h 1和h 2,现将 连接两桶的阀门打开,在两桶液面变为相同高度的过程中重力做了多少功? 图5-3-2
机械能知识点总结 一、功 1概念:一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生 了一段位移,这个力就对物体做了功。功是能 量转化的量度。 2条件:. 力和力的方向上位移的乘积 3公式:W=F S cos θ W ——某力功,单位为焦耳(J ) F ——某力(要为恒力) ,单位为牛顿(N ) S ——物体运动的位移,一般为对地位移,单位为米(m ) θ——力与位移的夹角 4功是标量,但它有正功、负功。 某力对物体做负功,也可说成“物体克服某力做功”。 当)2 ,0[πθ∈时,即力与位移成锐角,功为正;动力做功; 当2π θ=时,即力与位移垂直功为零,力不做功; 当],2 (ππ θ∈时,即力与位移成钝角,功为负,阻力做功; 5功是一个过程所对应的量,因此功是过程量。 6功仅与F 、S 、θ有关,与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。 7几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。 即W 总=W 1+W 2+…+Wn 或W 总= F 合Scos θ 8 合外力的功的求法: 方法1:先求出合外力,再利用W =Fl cos α求出合外力的功。
方法2:先求出各个分力的功,合外力的功等于物体所受各力功的代数和。 二、功率 1概念:功跟完成功所用时间的比值,表示力(或物体)做功的快慢。 2公式:t W P =(平均功率) θυcos F P =(平均功率或瞬时功率) 3单位:瓦特W 4分类: 额定功率:指发动机正常工作时最大输出功率 实际功率:指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率,P 实≤P 额。 5分析汽车沿水平面行驶时各物理量的变化,采用的基本公式是P =Fv 和F-f = ma 6 应用: (1)机车以恒定功率启动时,由υF P =(P 为机车输出功率,F 为机车牵引力,υ为机车前进速度)机车速度不断增加则牵引力不断减小,当牵引力f F =时,速度不再增大达到最大值m ax υ,则f P /max =υ。 (2)机车以恒定加速度启动时,在匀加速阶段汽车牵引力F 恒定为f ma +,速度不断增加汽车输出功率υF P =随之增加,当额定P P =时,F 开始减小但仍大于f 因 此机车速度继续增大,直至f F =时,汽车便达到最大速度m ax υ,则f P /max =υ。 三、重力势能 1定义:物体由于被举高而具有的能,叫做重力势能。 2公式:mgh E P =
授课班级: 计划课时: 功 教学三维目标 1、知识与技能 (1)理解功的概念,知道力和物体在力的方向发生位移是做功的两个不可缺少的因素; (2)理解正功和负功的概念,知道在什么情况下力做正功或负功; (3)知道在国际单位制中,功的单位是焦耳(J),知道功是标量; (4)掌握合力做功的意义和总功的含义; (5)掌握公式W=Fs cosα的应用条件,并能进行有关计算。 2、过程与方法:理解正负功的含义,并会解释生活实例。 3、情感、态度与价值观:功与生活联系非常密切,通过探究功来探究生活 实例。 教学重难点: (1)重点使学生掌握功的计算公式,理解力对物体做功的两个要素; (2)难点是物体在力的方向上的位移与物体运动方向的位移容易混淆,需要讲透、讲白; (3)使学生认识负功的意义较困难,也是难点之一。 教学方法:教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。 教学工具: 教学过程: 第二节 功 (一)引入新课 初中我们学过做功的两个因素是什么?(一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上移动的距离。) 扩展:高中我们已学习了位移,所以做功的两个要素我们可以认为是:①作用在物体上的力;②物体在力的方向上移动的位移。 导入:一个物体受到力的作用,且在力的方向上移动了一段位移,这时,我们就说这个力对物体做了功。在初中学习功的概念时,强调物体运动方向和力的方向的一致性,如果力的方向与物体的运动方向不一致呢?相反呢?力对物体做不做功?若做了功,又做了多少功?怎样计算这些功呢?本节课我们来继续学习有关功的知识,在初中的基础上进行扩展。 (二)教学过程设计 1、推导功的表达式 由于物体所受力的方向与运动方 向成一夹角α,可根据力F 的作用效果把F 沿两个方向分解:即跟位移方向一致的分力F1,跟位移方向垂直的分力F2,如图所示: αcos 1F F = αsin 2F F = 据做功的两个不可缺少的因素可知:分力F 1对物体所做的功等于F 1s 。而分力F 2的方向跟位移的方向垂直,物体在F 2的方向上没有发生位移,所以分力 F 2所做的功等于零。所以,力F 所做的功W =W 1+W 2=W 1=F 1s=Fs cos α 授课备注(教学班级的授课具体时间、教 师自由调整内容、课堂教学记录等。) 1
一、单个物体的机械能守恒 判断一个物体的机械能是否守恒有两种方法:(1)物体在运动过程中只有重力做功,物体的机械能守恒。 物体在运动过程中不受媒质阻力和摩擦阻力,物体的机械能守恒。 所涉及到的题型有四类:(1)阻力不计的抛体类。(2)固定的光滑斜面类。(3)固定的光滑圆弧类。(4)悬点固定的摆动类。 (1)阻力不计的抛体类 包括竖直上抛;竖直下抛;斜上抛;斜下抛;平抛,只要物体在运动过程中所受的空气阻力不计。那么物体在运动过程中就只受重力作用,也只有重力做功,通过重力做功,实现重力势能与机械能之间的等量转换,因此物体的机械能守恒。 例:在高为h 的空中以初速度v 0抛也一物体,不计空气阻力,求物体落地时的速度大小 分析:物体在运动过程中只受重力,也只有重力做功,因此物体的机械能 守恒,选水平地面为零势面,则物体抛出时和着地时的机械能相等 】 2202 121t mv mv mgh =+ 得:gh v v t 220+= (2)固定的光滑斜面类 在固定光滑斜面上运动的物体,同时受到重力和支持力的作用,由于支持力和物体运动的方向始终垂直,对运动物体不做功,因此,只有重力做功,物体的机械能守恒。 例,以初速度v 0 冲上倾角为光滑斜面,求物体在斜面上运动的距离是多少 分析:物体在运动过程中受到重力和支持力的作用,但只有重力做功,因此物体的机械能守恒,选水平地面为零势面,则物体开始上滑时和到达最高时的机械能相等 θsin 2120?==mgs mgh mv 得:θ sin 220g v s = (3)固定的光滑圆弧类 在固定的光滑圆弧上运动的物体,只受到重力和支持力的作用,由于支持力始终沿圆弧的法线方向而和物体运动的速度方向垂直,对运动物体不做功,故只有重力做功,物体的机械能守恒。 例:固定的光滑圆弧竖直放置,半径为R ,一体积不计的金属球在圆弧的最低点至少具有多大的速度才能作一个完整的圆周运动 分析:物体在运动过程中受到重力和圆弧的压力,但只有重力做功,因此物体的机械能守恒,选物体运动的最低点为重力势能的零势面,则物体在最低和最高点时的机械能相等 — 2202 1221t mv R mg mv += 要想使物体做一个完整的圆周运动,物体到达最高点时必须具有的最小速度为: Rg v t = 所以 gR v 50= (4)悬点固定的摆动类 和固定的光滑圆弧类一样,小球在绕固定的悬点摆动时,受到重力和拉力的作用。由于悬线的拉力自始至
《验证机械能守恒定律》学习材料 教学目的:验证机械能守恒定律 实验器材: 铁架台、铁夹子、重锤、毫米刻度尺、纸带、打点计时器(若选用电磁打点计时器,还需要低压交流电源) 实验原理: 在只有重力做功的自由落体运动中,重力势能和动能相互转化,转化过程中机械能守恒,即重力势能的减少量等于动能的增加量。若物体由静止下落的高度h 时,其速度为v ,则有 2 12 mgh mv 在实验过程中,测出重锤由静止下落高度h 时的速度v ,算出gh 是否等于212v ,则可得出mgh 是否等于21 2mv , 若在实验误差允许范围内二者相等,则机械能守恒定律得到验证。 实验步骤: 1、把打点计时器安装在铁架台上,并连接到电源上。 2、把重锤用夹子固定在纸带的一端,纸带的另一端穿过计时器的限位孔,用手竖直提起纸带,使重锤停靠在打点计时器附近。 3、先接通电源,后松开纸袋带,让重锤带着纸带自由下落,打点计时器便在纸带上打下一系列的点迹。 4、重复3次,得到3条打上点的纸带。 5、从三条打上点的纸带中挑选出点迹清晰且第一、二点间的距离接近2mm 的纸带。 6、在挑选出的纸带中,记下第一个点的位置O ,并在纸带上离O 点较远的任意点开始,依次选取连续的几个点,并依次标上1、2、3、4、5,分别测出1、2、3、4、5各点到O 点的距离h 1、h 2、h 3、h 4、h 5,并把记在下面表格中,这些距离分别是打下1、2、3、4、5个点时重锤下落的高度。
7、利用匀变速直线运动在一段时间内的平均速度等于这段时间内中点时刻的速度的规律,应 用公式12n n n h h V T +-= (此处T=0.02s ),分别算出2、3、4各点对应得速度2V 、3V 、4V 。 8、计算2、3、4各点对应的n gh 和212n V ,并进行比较,从而得出n mgh 与21 2 mV 是否相等。 9、得出实验结论。 注意事项: 1、铁架台上固定打点计时器的夹子不可伸出太长,以防铁架台翻倒。 2、打点计时器应夹紧在铁架台上,确保在实验过程中不会晃动。计时器的两个限位孔必须在同一竖直线上,以减少纸带与限位孔间的摩擦阻力。 3、打点前纸带必须平直,不要卷曲,纸带上端要用手提着静止,重锤应停靠在打点计时器附近。 4、实验时先通电源,让打点计时器稳定后才松开纸带 5、选用纸带时应尽量挑选第一、二点的距离接近2mm 的纸带(因为自由落体运动的最初0.02s 内下落的距离2211 9.80.02 1.9622 S gT m m = =??=) 6、选取得各个计数点1、2、3……离起始点应适当远些,以减小测量下落高度h 时的相对误差。 7、实验过程中不需要测重锤的质量m 8、为减少阻力的影响,重物应选用密度大些的便于夹紧纸带的物体。 误差分析 (1)本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功,故动能的增加量ΔEk 稍 重力势能的减少量ΔEp ,即ΔEk <ΔEp ,这属于系统误差.改进的办法是调整器材的安装,尽可能地减小阻力. (2)本实验的另一个误差来源于长度的测量,属偶然误差.减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起,一次将各打点对应的下落高度测量完.或者多次测量取平均值来减小误差.
高中物理机械能守恒定律知识点总结(一) 一、功 1.公式和单位:,其中是F和l的夹角.功的单位是焦耳,符号是J. 2.功是标量,但有正负.由,可以看出: (1)当0°≤<90°时,0<≤1,则力对物体做正功,即外界给物体输送能量,力是动力; (2)当=90°时,=0,W=0,则力对物体不做功,即外界和物体间无能量交换. (3)当90°<≤180°时,-1≤<0,则力对物体做负功,即物体向外界输送能量,力是阻力.3、判断一个力是否做功的几种方法 (1)根据力和位移的方向的夹角判断,此法常用于恒力功的判断,由于恒力功W=Flcosα,当α=90°,即力和作用点位移方向垂直时,力做的功为零. (2)根据力和瞬时速度方向的夹角判断,此法常用于判断质点做曲线运动时变力的功.当力的方向和瞬时速度方向垂直时,作用点在力的方向上位移是零,力做的功为零. (3)根据质点或系统能量是否变化,彼此是否有能量的转移或转化进行判断.若有能量的变化,或系统内各质点间彼此有能量的转移或转化,则必定有力做功. 4、各种力做功的特点 (1)重力做功的特点:只跟初末位置的高度差有关,而跟运动的路径无关. (2)弹力做功的特点:对接触面间的弹力,由于弹力的方向与运动方向垂直,弹力对物体不做功;对弹簧的弹力做的功,高中阶段没有给出相关的公式,对它的求解要借助其他途径如动能定理、机械能守恒、功能关系等. (3)摩擦力做功的特点:摩擦力做功跟物体运动的路径有关,它可以做负功,也可以做正功,做正功时起动力作用.如用传送带把货物由低处运送到高处,摩擦力就充当动力.摩擦力
的大小不变、方向变化(摩擦力的方向始终和速度方向相反)时,摩擦力做功可以用摩擦力乘以路程来计算,即W=F·l. (1)W总=F合lcosα,α是F合与位移l的夹角; (2)W总=W1+W2+W3+?为各个分力功的代数和; (3)根据动能定理由物体动能变化量求解:W总=ΔEk. 5、变力做功的求解方法 (1)用动能定理或功能关系求解. (2)将变力的功转化为恒力的功. ①当力的大小不变,而方向始终与运动方向相同或相反时,这类力的功等于力和路程的乘积,如滑动摩擦力、空气阻力做功等; ②当力的方向不变,大小随位移做线性变化时,可先求出力对位移的平均值=2F1+F2,再由W=lcosα计算,如弹簧弹力做功; ③作出变力F随位移变化的图象,图线与横轴所夹的?°面积?±即为变力所做的功; ④当变力的功率P一定时,可用W=Pt求功,如机车牵引力做的功. 二、功率 1.计算式 (1)P=tW,P为时间t内的平均功率. (2)P=Fvcosα 5.额定功率:机械正常工作时输出的最大功率.一般在机械的铭牌上标明. 6.实际功率:机械实际工作时输出的功率.要小于等于额定功率. 方恒定功率启动恒定加速度启动
人教版物理必修二
第七章 <机械能守恒定律>重难点解析 第七章 课文目录 1.追寻守恒量 2.功 3.功率 4.重力势能 5.探究弹性势能的表达式 6.实验:探究功与速度变化的关系 7.动能和动能定理 8.机械能守恒定律 9.实验:验证机械能守恒定律 10.能量守恒定律与能源
【重点】 1、理解动能、势能的含义。 2、理解功的概念及正负功的意义。 3、理解功率的概念及物理意义;功率的两个计算式; 4、正确计算物体或物体系的重力势能,用重力势能的变化求重力的功。 5、探究弹性势能公式的过程和所用方法。 6、学习探究功与速度变化关系的物理方法,并会利用图象法处理数据。 7、动能定理及其应用。 8、从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件,判断研究对象在所经历的过程中机 械能是否守恒。 9、能量守恒定律的内容,应用能量守恒定律解决问题。
【难点】 1、在动能和势能转化的过程中体会能量守恒。 2、利用功的定义式解决有关问题。 3、理解功率与力、速度的关系,瞬时功率和平均功率的计算。 4、灵活运用动能定理解决实际问题。 5、推导拉伸弹簧时,用微分思想和积分思想求解拉力所做功的表达式。
6、图像法寻求功与速度变化的关系。 7、对动能定理的理解和应用。
8、机械能守恒定律的应用。 9、理解能量守恒定律的确切含义,能量转化的方向性。
一、追寻守恒量 1.重力势能的大小与哪些因素有关?
根据势能的概念可知:相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能.故重力势能的 大小与物体的位置的高低有关.物体的位置越高,重力势能越大,位置越低,重力势能越小. 不同的物体,其重力势能的大小还与物体质量(或重力)有关. 2.动能的大小与哪些因素有关?
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验证机械能守恒定律 [实验目的] 验证机械能守恒定律。 [实验原理] 当物体自由下落时,只有重力做功,物体的重力势能和动能互相转化,机械能守恒。若某一时刻物体下落的瞬时速度为v ,下落高度为h ,则应有:2 1mg m 2 h v = 。借助打点计时器,测出重物某时刻的下落高度h 和该时刻的瞬时速度v ,即可验证机械能是否守恒,实验装置如图1所示。 测定第n 点的瞬时速度的方法是: T 2h -h 1 -n 1n n ?= +v [实验器材] 铁架台(带铁夹)、打点计时器、学生电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、米尺。 [实验步骤] 1.按如图装置把打点计时器安装在铁架台上,用导线把打点计时器与学生电源连接好。 2.把纸带的一端在重锤上用夹子固定好,另一端穿过计时器限位孔,用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。 3.接通电源,松开纸带,让重锤自由下落。 4.重复几次,得到3~5条打好点的纸带。 5.在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm ,且点迹清晰的 一条纸带,在起始点标上0,以后各依次标上1,2,3……,用刻度尺测出对应下落高度h 1 、h 2、h 3……。 6.应用公式T 2h -h 1 -n 1n n ?= +v 计算各点对应的即时速度v 1、v 2、v 3……。 7.计算各点对应的势能减少量mgh n 和动能的增加量 mv n 2/2,进行比较。 [注意事项] 1、打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上,以减少摩擦阻力。 2、实验时,需保持提纸带的手不动,待接通电源,让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落,以保证第一个点是一个清晰的点. 3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间接运2 mm 的纸带. 4、打点计时器必须接50 Hz 交流低压电源. 图1 图2
高一物理必修一机械能公式大全1.功 (1)做功的两个条件: 作用在物体上的力. 物体在里的方向上通过的距离. (2)功的大小: W=Fscosa 功是标量功的单位:焦耳(J) 1J=1N*m 当 0<= a <派/2 w>0 F做正功 F是动力 当 a=派/2 w=0 (cos派/2=0) F不作功 当派/2<= a <派 W<0 F做负功 F是阻力 (3)总功的求法: W总=W1+W2+W3……Wn W总=F合Scosa 2.功率 (1) 定义:功跟完成这些功所用时间的比值. P=W/t 功率是标量功率单位:瓦特(w) 此公式求的是平均功率 1w=1J/s 1000w=1kw (2) 功率的另一个表达式: P=Fvcosa 当F与v方向相同时, P=Fv. (此时cos0度=1) 此公式即可求平均功率,也可求瞬时功率 1)平均功率: 当v为平均速度时 2)瞬时功率: 当v为t时刻的瞬时速度 (3) 额定功率: 指机器正常工作时最大输出功率 实际功率: 指机器在实际工作中的输出功率 正常工作时: 实际功率≤额定功率 (4) 机车运动问题(前提:阻力f恒定) P=Fv F=ma+f (由牛顿第二定律得) 汽车启动有两种模式 1) 汽车以恒定功率启动 (a在减小,一直到0) P恒定 v在增加 F在减小尤F=ma+f 当F减小=f时 v此时有最大值 2) 汽车以恒定加速度前进(a开始恒定,在逐渐减小到0) a恒定 F不变(F=ma+f) V在增加 P实逐渐增加最大 此时的P为额定功率即P一定 P恒定 v在增加 F在减小尤F=ma+f 当F减小=f时 v此时有最大值 3.功和能 (1) 功和能的关系: 做功的过程就是能量转化的过程 功是能量转化的量度 (2) 功和能的区别: 能是物体运动状态决定的物理量,即过程量 功是物体状态变化过程有关的物理量,即状态量 这是功和能的根本区别. 4.动能.动能定理
学案16 机械能守恒定律 【学习目标】 1.通过习题掌握规律 2.深入认识功 【学习任务】 【概念规律练】 知识点一机械能守恒的判断 1.机械能守恒的条件是“只有重力对物体做功”这句话的意思是( ) A.物体只能受重力的作用,而不能受其他力的作用 B.物体除受重力以外,还可以受其他力的作用,但其他力不做功 C.只要物体受到的重力做了功,物体的机械能就守恒,与其他力做不做功无关 D.以上说法均不正确 2.如图4所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( ) 图4 A.甲图中,物体A将弹簧压缩的过程中,A机械能守恒 B.乙图中,在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时,物体B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,小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时,小球的机械能守恒 知识点二机械能守恒定律 3.如图5所示, 图5 在地面上以速度v0抛出质量为m的物体,抛出后物体落到比地面低h的海平面.若以地面为参考平面且不计空气阻力,则( ) A.物体落到海平面时的重力势能为mgh
B.重力对物体做的功为mgh C.物体在海平面上的动能为1 2 mv20+mgh D.物体在海平面上的机械能为1 2 mv20 图6 4.假设过山车在轨道顶点A无初速度释放后,全部运动过程中的摩擦均可忽略,其他数据如图6所示,求过山车到达B点时的速度.(g取10 m/s2) 【方法技巧练】 一、链条类问题的分析方法 5.如图7所示, 图7 总长为L的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻小滑轮,开始时下端A、B相平齐,当略有扰动时其一端下落,则当铁链刚脱离滑轮的瞬间,铁链的速度为多大?
1、(9分)某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”,设计了如下实验,他的操作步 骤是: ①按图(a )摆好实验装置,其中小车质量M=0.20kg ,钩码总质量m=0.05kg . ②释放小车,然后接通打点计时器的电源(电源频率为f =50Hz ),打出一条纸带. ③他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条,如图(b )所示.把打下的第一点记作0,然后依次取若干个计数点,相邻计数点间还有4个点未画出,用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为10.41d m =,20.055d m =,30.167d m =,40.256d m =,50.360d m =,60.480d m =…,他把钩码重力(当地重力加速度g=10m/s 2)作为小车所受合力, 算出打下0点到打下第5点合力做功.W= J (结果保留三位有效数字), 用正确的公式k E = (用相关数据前字母列式)把打下第5点时小车动能作为小车动能的改变量,算得0.125k E J =. ④此次实验探究的结果,他没能得到“合力对物体做的功,等于物体动能的增量”,且误差很大。通过反思,他认为产生误差的原因如下,其中正确的是 . A .钩码质量太大,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 B .没有平衡摩擦力,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 C .释放小车和接通电源的次序有误,使得动能增量的测量值比真实值偏小 D .没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因 2. 用如图a 所示的装置“验证机械能守恒定律” ①下列物理量需要测量的是________、通过计算得到的是_______(填写代号) A .重锤质量 B .重力加速度 C .重锤下落的高度 D .与下落高度对应的重锤的瞬时速度 ②设重锤质量为m 、打点计时器的打点周期为T 、重力加速度为g .图b 是实验得到的一条纸带,A 、B 、C 、D 、E 为相邻的连续点.根据测得的s 1、s 2、s 3、s 4写出重物由B 点到D 点势能减少量的表达式__________,动能增量的表达式__________.由于重锤下落时要克服阻力做功,所以该实验的动能增量总是__________(填“大于”、“等于”或“小于”)重力势能的减小量. a 图(b )
高中物理机械能守恒定 律知识点总结 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
高中物理机械能守恒定律知识点总结(一)一、功 1.公式和单位:,其中是F和l的夹角.功的单位是焦耳,符号是J. 2.功是标量,但有正负.由,可以看出: (1)当0°≤<90°时,0<≤1,则力对物体做正功,即外界给物体输送能量,力是动力; (2)当=90°时,=0,W=0,则力对物体不做功,即外界和物体间无能量交换. (3)当90°<≤180°时,-1≤<0,则力对物体做负功,即物体向外界输送能量,力是阻力. 3、判断一个力是否做功的几种方法 (1)根据力和位移的方向的夹角判断,此法常用于恒力功的判断,由于恒力功W=Flcosα,当α=90°,即力和作用点位移方向垂直时,力做的功为零. (2)根据力和瞬时速度方向的夹角判断,此法常用于判断质点做曲线运动时变力的功.当力的方向和瞬时速度方向垂直时,作用点在力的方向上位移是零,力做的功为零. (3)根据质点或系统能量是否变化,彼此是否有能量的转移或转化进行判断.若有能量的变化,或系统内各质点间彼此有能量的转移或转化,则必定有力做功. 4、各种力做功的特点 (1)重力做功的特点:只跟初末位置的高度差有关,而跟运动的路径无关. (2)弹力做功的特点:对接触面间的弹力,由于弹力的方向与运动方向垂直,弹力对物体不做功;对弹簧的弹力做的功,高中阶段没有给出相关的公式,对它的求解要借助其他途径如动能定理、机械能守恒、功能关系等.
(3)摩擦力做功的特点:摩擦力做功跟物体运动的路径有关,它可以做负功,也可以做正功,做正功时起动力作用.如用传送带把货物由低处运送到高处,摩擦力就充当动力.摩擦力的大小不变、方向变化(摩擦力的方向始终和速度方向相反)时,摩擦力做功可以用摩擦力乘以路程来计算,即W=F·l. (1)W总=F合lcosα,α是F合与位移l的夹角; (2)W总=W1+W2+W3+?为各个分力功的代数和; (3)根据动能定理由物体动能变化量求解:W总=ΔEk. 5、变力做功的求解方法 (1)用动能定理或功能关系求解. (2)将变力的功转化为恒力的功. ①当力的大小不变,而方向始终与运动方向相同或相反时,这类力的功等于力和路程的乘积,如滑动摩擦力、空气阻力做功等; ②当力的方向不变,大小随位移做线性变化时,可先求出力对位移的平均值=2F1+F2,再由W=lcosα计算,如弹簧弹力做功; ③作出变力F随位移变化的图象,图线与横轴所夹的?°面积?±即为变力所做的功; ④当变力的功率P一定时,可用W=Pt求功,如机车牵引力做的功. 二、功率 1.计算式 (1)P=tW,P为时间t内的平均功率. (2)P=Fvcosα 5.额定功率:机械正常工作时输出的最大功率.一般在机械的铭牌上标明. 6.实际功率:机械实际工作时输出的功率.要小于等于额定功率.
习题 图5-3-15 1如图5-3-15所示,质量相等的甲、乙两小球从一光滑直角斜面的顶端同时由静止释放,甲小球沿斜面下滑经过a点,乙小球竖直下落经过b点,a、b两点在同一水平面上,不计空气阻力,下列说法中正确的是() A.甲小球在a点的速率等于乙小球在b点的速率 B.甲小球到达a点的时间等于乙小球到达b点的时间 C.甲小球在a点的机械能等于乙小球在b点的机械能(相对同一个零势能参考面) D.甲小球在a点时重力的功率等于乙小球在b点时重力的功率 2. ¥ 图5-3-16 一根质量为M的链条一半放在光滑的水平桌面上,另一半挂在桌边,如图5-3-16(a)所示.将链条由静止释放,链条刚离开桌面时的速度为v1.若在链条两端各系一个质量均为m的小球,把链条一半和一个小球放在光滑的水平桌面上,另一半和另一个小球挂在桌边,如图5-3-16(b)所示.再次将链条由静止释放,链条刚离开桌面时的速度为v2,下列判断中正确的是() A.若M=2m,则v1=v2 B.若M>2m,则v1<v2 C.若M<2m,则v1>v2 D.不论M和m大小关系如何,均有v1>v2 3. 图5-3-17 : 在奥运比赛项目中,高台跳水是我国运动员的强项.质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,设水对他的阻力大小恒为F,那么在他减速下降高度为h的过程中,下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)() A.他的动能减少了Fh B.他的重力势能增加了mgh C.他的机械能减少了(F-mg)h D.他的机械能减少了Fh 4.
图5-3-18 如图5-3-18所示,静止放在水平桌面上的纸带,其上有一质量为m=kg的铁块,它与纸带右端的距离为L=m,铁块与纸带间、纸带与桌面间动摩擦因数均为μ=.现用力F水平向左将纸带从铁块下抽出,当纸带全部抽出时铁块恰好到达桌面边缘,铁块抛出后落地点离抛出点的水平距离为s=m.已知g=10 m/s2,桌面高度为H=m,不计纸带质量,不计铁块大小,铁块不滚动.求: (1)铁块抛出时速度大小;(2)纸带从铁块下抽出所用时间t1;(3)纸带抽出过程产生的内能E. — 5. 图5-3-19 如图5-3-19所示为某同学设计的节能运输系统.斜面轨道的倾角为37°,木箱与轨道之间的动摩擦因数μ=.设计要求:木箱在轨道顶端时,自动装货装置将质量m=2 kg的货物装入木箱,木箱载着货物沿轨道无初速滑下,当轻弹簧被压缩至最短时,自动装货装置立刻将货物御下,然后木箱恰好被弹回到轨道顶端,接着再重复上述过程.若g取10 m/s2,sin 37°=,cos 37°=.求: (1)离开弹簧后,木箱沿轨道上滑的过程中的加速度大小;(2)满足设计要求的木箱质量. 图5-3-20 如图5-3-20所示,一个质量为m的小铁块沿半径为R的固定半圆轨道上边缘由静止滑下,到半圆底部时,轨道所受压力为铁块重力的倍,则此过程中铁块损失的机械能为() · mgR mgR mgR mgR 2. 图5-3-21 如图5-3-21所示,斜面置于光滑水平地面上,其光滑斜面上有一物体由静止下滑,在物体下滑过程中,下列说法正确的是() A.物体的重力势能减少,动能增加B.斜面的机械能不变 C.斜面对物体的作用力垂直于接触面,不对物体做功D.物体和斜面组成的系统机械能守恒