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也谈机械能守恒的相对性_孙国标

也谈机械能守恒的相对性_孙国标
也谈机械能守恒的相对性_孙国标

也谈机械能守恒的相对性

孙国标1 杨丽芬2

(1.浙江省绍兴县柯桥中学,浙江绍兴 312030;2.浙江省绍兴县鲁迅中学,浙江绍兴 312000)

本刊2005年第12期刊登了《机械能守恒有相对性吗?》一文(以下简称[1]文),其中谈到“机械能具有相对性,但机械能守恒却不具有相对性,也就是说,在

一个惯性系中如果机械能守恒,那么在另一个惯性系中机械能也守恒.”笔者认为这一观点值得商榷,下面

从理论上加以分析.

1 机械能守恒定律的内容

对于一质点系,根据动能定理有:W外+W内=ΔE k,即系统的外力和内力做功之和等于系统动能的增量.对于内力来说,可分为非保守内力和保守内力(如重力和弹簧弹力)两部分,其中保守内力做功等于

系统势能增量的负值,于是可以得到系统的功能原理:

W外+W非内=ΔE k+ΔE p=ΔE.(1)即系统外力做功和系统非保守内力做功之和等于系统

机械能的变化量.

从上面的论述可以得到:如果系统只有保守内力

做功,或者说系统非保守内力和系统外力不做功或所做功之和为0,则系统内各物体只有动能和势能之间

的相互转化,系统机械能守恒.这是机械能守恒定律的严格表述.

若在某一惯性参考系中,有W外+W非内=0,则系统机械能守恒,那是否意味着在其他惯性系中,也有W外′+W非内′=0吗?系统机械能也守恒吗?下面分

别对非保守内力和外力在不同惯性系中做功的特点展开讨论.

2 不同惯性系中非保守内力做的功

为简单起见,设该系统由两个质点1和2组成,由

于系统的非保守内力总是成对出现的,其中质点1对2的作用力为F12,质点2对1的作用力为F21,根据牛顿第三定律,有F12=-F21,则系统非保守内力的做功之和为:W非内=∫F21·d r1+∫F12·d r2,则有W非内=∫F21·d r12,式中r12=r1-r2为两质点间的相对位移,虽然每个质点的位移和作用力做的功与参

考系选取有关,但质点间相对位移r12和F12却都不随参考系而变化,因而非保守内力做功与参考系选择无关,即对于不同的惯性系,其非保守内力做功均相同.如果对于刚体,d r12=0,则非保守内力做功均为0.

3 

不同惯性系中外力做的功

图1

对于两个惯

性参考系(K系和

K′系),其中K′系

相对于K系以恒

定的速度v运动,

如图1所示,对于

质点P在K系和

K′系中位矢分别

为r i和r i′,且r i′

=r i-R=r i-v t,设该质点受到的外力为F外i,则在两个惯性系中外力做功总和为:

K系:W外=∑(F外i·d r i)

K′系:W外′=∑(F外i·d r i′)=∑(F外i·d r i)-∑(F外i·d R)=∑(F外i·d r i)-v d t·∑F外i.由上面两式可以得到:

W外′=W外-v d t·∑F外i.(2)由(2)式表明:一般情形下,外力做功之和是不相等的,与参考系选取有关的,即W外′≠W外,只有当∑F外i=0,即系统不受外力或所受外力之和为0时,才有W外′=W外.

4 机械能守恒的相对性

根据上面的分析,对于不同的惯性系,系统非保守内力做功相同,而系统外力做功之和不一定相同,因此由(1)式可知系统机械能的变化量不一定相同,即机械能的变化量具有相对性.

若对于一惯性系,如果系统只有保守内力做功,系统非保守内力和外力不作功,或所做功之和为0,即W外+W非内=0,则系统中物体只有动能和势能的相互转化,系统机械能守恒;但对于另一惯性系,尽管非保守内力做功相同,可系统外力作功不一定相同,所以系统机械能不一定守恒,即机械能守恒具有相对性.只有当∑F外i=0,即系统不受外力或所受外力之和为0时,机械能才会在所有惯性系中都守恒.

5 实例分析

13

光子可以失去部分能量吗?

董井林 易继东

(湖南省石门县第一中学,湖南石门 415300)

人教版全日制普通高级中学教科书(必修加选修)《物理》第三册第48页关于康普顿效应的阅读材料中有这样几句话:“有些散射光的波长比入射光波的波长略长,他认为这是光子和电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子.”根据这一明确的论述,任何读者都可以得出结论:光子可以失去部分能量.在教学过程中学生也多次问过此问题,笔者认为这种观点是不正确的.

这一观点不仅出现在高中物理教科书中,在有些大学物理教材中也频繁出现.例如,“当碰撞时,入射光子把一部分能量传给电子,散射的光子能量就比入射的光子的能量低,因为光子的能量与频率之间有E =h ν的关系,所以散射光的频率要比入射光的频率低,即散射光的波长要比入射光的波长长一些.这就说明了散射光中会出现大于入射光波长的原因.”[1]

“在康普顿散射中,光子损失一部分能量.”[2]等说法,这些观点同近代有关电磁相互作用理论的观点是不一致的,这种不一致性主要体现在以下两方面.

首先,上述对康普顿效应的解释都(下转第19页) 例1.一个升降机从地面上开始匀速直线上升,速度为v 1,同时从升降机中底部以相对于升降机的速度v 0竖直上抛一个小球.忽略空气阻力,可以在升降机中抛多高?

本例中对小球(可视为刚体)和地球组成的系统分析,只受重力(保守内力)作用,只有保守内力对物体做功,又由于物体不受外力,按前面分析,其机械能应在K 系(以地面为参考系)和K ′系(以电梯为参考系)中都守恒,详细证明见[1]文.[1]文以此例作为“机械能守恒却不具有相对性”的证据,显然是片面的,论据不够充分的.

例2.固定在车厢内的光滑斜面,倾角为θ,车厢以速度v 0匀速前进,斜面上质量为m 的滑块从斜面顶端自由滑下,如图2所示.试分析:分别以地面为参考系和以车厢为参考系,滑块在下滑过程中机械能是否守恒

?

图2 图3

本例中物体除受重力(保守内力)外,还受斜面支持力N 作用,对物体和地球组成的系统来说,N 为外力.在车厢参考系中,N 跟位移垂直而不做功,有

F 外i =0和W 外+W 非内=0,其机械能应守恒,但

不一定在其他惯性系中也守恒;在地面参考系中,物体除有沿斜面向上的位移外,还有随车一起水平向右的位移,N 与合位移不再垂直而对物体做功.即W 外′≠0,因而W 外+W 非内≠0,故其机械能不守恒,下面具体加以证明:

在车厢参考系中,设斜面的长度为l ,且取斜面底端为零势能面,在斜面顶端时机械能为E 1=mgh =mgl sin θ,当滑块滑下来,相对于车箱做初速度为0,加速度为g sin θ的匀加速直线运动,滑到斜面底端时速度为v =2gl sin θ,机械能为E 2=1

2

mv 2=mgl sin θ,因此E 1=E 2,机械能守恒.

在地面参考系中,在斜面顶端时机械能为E 1=1

2

mv 02+mgl sin θ,当滑块到达斜面底端时,如图3所示,相对于地面的速度为

v =

v 02

+(2gl sin θ)2

+2v 0cos θ2gl sin θ,

此时机械能为

E 2=1

2

mv 02+mgl sin θ+m v 0cos θ2gl sin θ,

从而可知E 1

参考文献:

1 顾召军.机械能守恒有相对性吗?物理教师,2005,26

(12).

2 冯键.滑块的机械能还守恒吗.物理教学探讨,2006,24(259).

3 程守洙,江之永.普通物理学.第5版.北京:高等教育出版

社,1998.

(收稿日期:2006-05-19)

14—

第4章 功和能 机械能守恒定律习题

第4章 功和能 机械能守恒定律习题 4-5 如图所示,A 球的质量为m ,以速度 v 飞行,与一静止的球B 碰撞后,A 球 的速度变为1 v ,其方向与 v 方向成90°角。B 球的质量为5m ,它被碰撞后以速 度2 v 飞行,2 v 的方向与 v 间夹角为arcsin(35)θ=。求: (1)两球相碰后速度1 v 、2 v 的大小; (2)碰撞前后两小球动能的变化。 解:(1)由动量守恒定律 12A A B m v m v m v =+ 即 12 12255c o s 5s i n m v i m v j m v m v j m v i m v j θθ=-+=-++ 于是得 2125cos 5sin mv mv mv mv θθ=??=? 21215cos 4335sin 5454v v v v v v v θθ= ====??= (2)A 球动能的变化 222 221111317()2224232 kA E mv mv m v mv mv ?=-=-=- B 球动能的变化 2222111505()22432 kB B E m v m v mv ?=-=?=

碰撞过程动能的变化 2222 12111222232 k B E mv m v mv mv ?=+-=- 或如图所示,A 球的质量为m ,以速度u 飞行,与一静止的小球B 碰撞后,A 球的速度变为1v 其方向与u 方向成090,B 球的质量为5m ,它被撞后以速度2v 飞行,2v 的方向与u 成θ (5 3arcsin =θ)角。求: (1)求两小球相撞后速度12υυ、的大小; (2)求碰撞前后两小球动能的变化。 解 取A 球和B 球为一系统,其碰撞过程中无外力作用,由动量守恒定律得 水平: 25cos mu m υθ= (1) 垂直: 2105sin m m υθυ=- (2) 联解(1)、(2)式,可得两小球相撞后速度大小分别为 134 u υ= 214u υ= 碰撞前后两小球动能的变化为 22232 7214321mu mu u m E KA -=-??? ??=? 22 32504521mu u m E KB =-?? ? ????=? 4- 6在半径为R 的光滑球面的顶点处,一物体由静止开始下滑,则物体与顶点的高度差h 为多大时,开始脱离球面? 解:根据牛顿第二定律 2 2c o s c o s v m g N m R v N m g m R θθ-==- 物体脱离球面的条件是N=0,即 2 c o s 0v m g m R θ-= 由能量守恒 图

判断系统机械能守恒的方法

判断系统机械能守恒的方法 河南省南阳市社旗一高牟长华 摘要:从系统的受力情况、系统受力的做功情况,对系统机械能守恒条件进行了总结,介绍了判断系统机械能守恒的方法,应用判断守恒方法解析具体的例题;对系统所受内力的做功情况进行了分析。 关键词:系统机械能守恒内力 在高中物理教材中机械能守恒定律的内容是“在只有重力、弹力做功的情形下,物体的动能和势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变。”此表述不够全面,容易误导学生认为如果有除了重力、弹力的其他力做功的话,则机械能不守恒。在教学过程中应加以扩展,通过设计的专题使学生对机械能守恒定律有更深入的认识。 物理学中把势能和动能统称机械能,势能存在于具有相互作用的物体之间,也就是说势能应该是相互作用的两个物体共同所有,比如重力势能是物体和地球共有,弹性势能是弹簧和使之发生形变的物体 共有。在讨论势能时必须是多个物体组成的系统,所以在讨论机械能时也应该选一个系统作为研究对象。如在讨论重力势能时就要选物体和地球为系统,在讨论弹性势能时就要选发生弹性形变的物体和使之发生形变的物体为系统。对一个系统的受力情况,可以根据施力物体和受力物体是否在所选的系统内,把系统受的力分为外力和内力。施力物体在所选系统外,而受力物体在系统内,相对系统来说此力就可叫外力,如果施力物体和受力物体都在所选系统内,则此力叫内力。在讨论重力势能和弹性势能的时候,重力和弹力就是系统所受的内力。在判断系统机械能是否守恒时可以通过系统内能量的转化来判断,也可以分析内力、外力的做功情况来判断系统的机械能是否守恒。现把分析内力、外力的做功情况来判断系统的机械能是否守恒的方法介绍如下: 一、系统机械能守恒条件 如果系统所受的外力满足其中一条,则系统机械能有可能守恒,判断机械能是否守恒不光分析系统所受外力情况,还要看所受内力情况。如果系统所受外力满足以上条件之一,而系统所受内力又满足以下其中一条,则系统机械能就守恒。 用系统所受内力、外力的做功情况来判断系统的机械能守恒时,外力和内力要同时满足以上条件,机械能才守恒。 二、应用举例

(完整版)动能定理和机械能守恒定律的综合应用.docx

第 15 讲动能定理和机械能守恒定律的综合应用4、如图所示,一固定的楔形木块,其斜面倾角θ=30°,另一边与地面垂直,顶上有一定滑轮, 、如图所示,竖直平面内放一直角杆AOB,杆的水平部分粗糙,动摩擦因数μ =0.2 ,杆的竖直部一条细绳将物块 A 和 B 连接, A 的质量为 4m, B 的质量为 m,开始时将 B 按在地面上不动,然后 1 分光滑 . 两部分各套有质量均为 1 kg 的小球 A 和 B,A、B 球间用细绳相连 . 此时 A、B 均处于静止放开手,让 A 沿斜面下滑而 B 上升,物块 A 与斜面间无摩擦,设当 A 状态,已知: OA=3 m,OB=4 m.若 A 球在水平拉力 F 的作用下向右缓慢地移动 1 m(取 g=10 m/s2) , 沿斜面下滑 x 距离后,细绳突然断了,求物块 B 上升的最大高度 H. 那么 (1)该过程中拉力 F 做功多少? (2)若用 20 N 的恒力拉 A 球向右移动 1 m 时, A 的速度达 到了 2 m/s ,则此过程中产生的内能为多少? 、如图所示,跨过定滑轮的轻绳两端的物体 A 和 B 的质量分别为 M和 m,物体 A 在水平面上 .A由 A、 B,直角尺的顶点 O 2、如图所示,质量分别为 2m 和 3m 的两个小球固定在一根直角尺的两端 5 静止释放,当 B 沿竖直方向下落 h 时,测得 A 沿水平面运动的速度为 v ,这时细绳与水平面的夹角 处有光滑的固定转动轴 .AO、BO 的长分别为 2L 和 L.开始时直角尺的AO 部分处于水平位置而 B 在 O 为θ,试分析计算 B 下降 h 过程中, A 克服地面摩擦力做的功 .( 滑轮的质量和摩擦均不计 ) 的正下方 .让该系统由静止开始自由转动,求: (1)当 A 到达最低点时, A 小球的速度大小v; (2)开始转动后 B 球可能达到的最大高度h。 3、如图所示,AB是倾角为θ的粗糙直轨道,BCD是光滑的圆弧轨道,AB恰好在 B 点与圆弧相切, 圆弧半径为R. 一个质量为m的物体 ( 可以看做质点 ) 从直轨道上的P 点由静止释放,结果它能在两 轨道间做往返运动. 已知 P 点与圆弧的圆心O 等高,物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ. 求: (1)物体做往返运动的整个过程中在AB轨道上通过的总路程; (2)最终当物体通过圆弧轨道最低点 E 时,对圆弧轨道的压力; 、一质量为 1kg 的物体被人用手由静止向上提升1m 时,物体的速度是2m/s,下列说法中错误的6 (3)为使物体能顺利到达圆弧轨道的最高点D,释放点距 B 点的是( g 是 10m/s 2)() 距离 L′应满足什么条件? A.提升过程中手对物体做功 12JB.提升过程中合外力对物体做功12J - 1 -

高一物理机械能守恒定律教案

高一物理机械能守恒定 律教案 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】

机械能守恒定律 ★新课标要求 (一)知识与技能 1、知道什么是机械能,知道物体的动能和势能可以相互转化; 2、会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒,理解机械能守恒定律的内容,知道它的含义和适用条件; 3、在具体问题中,能判定机械能是否守恒,并能列出机械能守恒的方程式。 (二)过程与方法 1、学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒; 2、初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象,分析问题。 (三)情感、态度与价值观 通过能量守恒的教学,使学生树立科学观点,理解和运用自然规律,并用来解决实际问题。 ★教学重点 1、掌握机械能守恒定律的推导、建立过程,理解机械能守恒定律的内容; 2、在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出定律的数学表达式。 ★教学难点 1、从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件; 2、能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒,能正确分析物体系统所具有的机械能,尤其是分析、判断物体所具有的重力势能。 ★教学方法 演绎推导法、分析归纳法、交流讨论法。 ★教学工具 投影仪、细线、小球、带标尺的铁架台、弹簧振子。 ★教学过程 (一)引入新课 教师活动:我们已学习了重力势能、弹性势能、动能。这些不同形式的能 是可以相互转化的,那么在相互转化的过程中,他们的总量是 否发生变化这节课我们就来探究这方面的问题。 (二)进行新课 1、动能与势能的相互转化 教师活动:演示实验1:如右图,用 细线、小球、带有标尺的 铁架台等做实验。 把一个小球用细线悬挂起来,把小球拉到一定高度 的A 点,然后放开,小球在摆动过程中,重力势能和动能相互 转化。我们看到,小球可以摆到跟A 点等高的C 点,如图甲。 如果用尺子在某一点挡住细线,小球虽然不能摆到C 点,但摆 到另一侧时,也能达到跟A 点相同的高度,如图乙。 A 甲 乙

多物体系统的机械能守恒

例题2:如图所示,左侧为一个半径为R 的半球形的碗固定在水平桌面上,碗口水平,O 点为球心,碗的内表面及碗口光滑。右侧是一个固定光滑斜面,斜面足够长,倾角θ=30°。一根不可伸长的不计质量的细绳跨在碗口及光滑斜面顶端的光滑定滑轮两端上,绳的两端分别系有可视为质点的小球m 1和m 2,且m 1>m 2。开始时m 1恰在右端碗口水平直径A 处,m 2在斜面上且距离斜面顶端足够远,此时连接两球的细绳与斜面平行且恰好伸直。当m 1由静止释放运动到圆心O 的正下方B 点时细绳突然断开,不计细绳断开瞬间的能量损失。 (1)求小球m 2沿斜面上升的最大距离x ; (2)若已知细绳断开后小球m 1沿碗的内侧上升的最大高度为R 2,求m 1m 2 。 [审题指导] 解答本题时应注意以下两点: (1)两球的速度大小之间的关系。(2)两球一起运动时,高度变化的关系。 [尝试解题] (1)设重力加速度为g ,小球m 1到达最低点B 时m 1、m 2的速度大小分别为v 1、v 2,由运动的合成与分解得v 1= 2v 2① 对m 1、m 2系统由机械能守恒定律得m 1gR -m 2gh =12m 1v 21+12 m 2v 22② 由几何关系得h = 2R sin 30°③ 设细绳断后m 2沿斜面上升的距离为x ′,对m 2由机械能守恒定律得m 2gx ′ sin 30°=12 m 2v 22-0④ 小球m 2沿斜面上升的最大距离x = 2R +x ′⑤ 联立得x =( 2+2m 1- 2m 22m 1+m 2 )R ⑥ (2)对小球m 1由机械能守恒定律得12m 1v 21=m 1g ·R 2 ⑦ 联立①②③⑦式得m 1m 2=2 2+12 [答案] (1)x =( 2+ 2m 1- 2m 22m 1+m 2 )R (2)m 1m 2=2 2+12

机械能守恒条件的理解及应用范例

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/f14298235.html, 机械能守恒条件的理解及应用范例 作者:周敏 来源:《教育界·上旬》2018年第07期 【摘要】机械能守恒是力学中的一个重要定律,但关于守恒条件的阐述,不同的编者著述各不相同。文章希望通过理论与范例结合的方式一步一步对机械能守恒条件做阐释,希望对同行的教学和学生的学习有所帮助。 【关键词】机械能;守恒条件;系统;应用 从长期的教学实践中可以发现,高中学生对机械能守恒条件的理解还不到位,导致解决问题时要么不敢用机械能守恒定律,要么盲目地使用。一直以来,都有不少同行对这个问题做过研究,我个人认为这些研究要么太过专业以至于学生理解困难,要么仅仅是习题化的范例,没有总结出精髓,没有直击要点。 教育科学出版社出版的《普通高中课程标准实验教科书物理(必修2)》中的第四章第5节对机械能守恒条件的表述为:“在只有重力或者弹力做功的物体系统内,动能和重力势能会发生相互转化,但机械能的总量保持不变。” 各个教学参考书中对机械能守恒条件的解读情况如下。第一种表述:若只有重力对物体做功,则物体与地球组成的系统机械能守恒,如自由落体运动。第二种表述:若物体除受重力外还受其他力作用,但只有重力做功而其他力不做功,则物体与地球组成的系统机械能守恒,如物体沿固定光滑斜面或沿固定光滑曲面运动。第三种表述:若物体同时受几个力作用,但只有弹簧弹力做功,其他力不做功,此时物体与弹簧组成的系统机械能守恒,如水平方向的弹簧振子;第四种表述:对由两个或两个以上物体(包括弹簧在内)组成的系统,若系统内只有重力、弹力做功,其他力不做功,则由物体、弹簧和地球组成的系统机械能守恒。 机械能守恒是能量守恒的一种表现形式,只涉及动能与势能的相互转化。要弄清机械能守恒的条件,我们只有先从能量守恒说起。能量守恒定律是指在一个封闭(孤立)系统的动能、势能和其他能三者总量保持不变,即能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会转化或者转移。从这个表述看,我们研究能量守恒问题时,首先圈定一个范围内的所有研究对象为一个系统,其次看这个系统外力是否做功或者系統与外界是否有热交换,如果系统外力不做功且系统与外界没有热交换,即为封闭系统。在这个封闭系统内,能量只会在系统内从一个物体转移到另外一个物体或者从一种形式的能转化为另一种形式的能,能量总和保持不变。 从能量守恒来看,如果要应用机械能守恒定律解决问题,首先要选一个与外界没有能量交换的封闭系统(由于势能是系统共有能量,选择系统时若考虑重力势能系统应包含地球,若考虑弹性势能系统应包含弹力装置),即选定的系统所受外力不做功且系统与外界没有热交换。

机械能守恒定理动能和动能定理

第七章机械能守恒定律第七节动能和动能定理 学习目标: 1.准确理解外力做功与物体动能变化之间的关系,灵活应用动能定理分析解决实际问题; 2.自主学习、合作探究,通过动能定理的推导学会演绎推理的方法; 3.激情投入、全力以赴,感受生活中能量的转化,体会功能关系的桥梁作用。 重点:动能定理的推导和应用 难点:变力做功与动能改变的关系 预习案 使用说明及学法指导: 1.先通读教材,掌握动能的表达式和动能定理的内容以及公式,再完成教材助读设置的问题,依据发现的问题,然后再读教材或查阅资料,解决问题。 2.独立完成,限时15分钟。 一、知识准备 1.什么是功,功的计算公式有哪些? 2.怎样描述物体的运动状态? 二、教材助读 1.动能:情景:篮球场上迎面飞来一个篮球、绿茵场上飞来的足球,它们具有怎样的能量?根据以上情景,结合第六节内容谈谈你对动能的理解(提示:从表达式、影响大小的因素、单位、标失量等): (1)表达式 (2)单位 (3)标(失)量性 2. 动能定理: (1)内容 (2)表达式 (3)各个物理符号的含义 3.教材例题我来做!(比比谁规范)三、预习自测 学习建议:自测题体现一定的基础性,又有一定的思维含量,只有“细心才对,思考才会”。 1.关于动能和动能定理的理解,下列说法正确的是 ( ) A.质量一定的物体速度变化时,动能一定发生变化 B.质量一定的物体速度变化时,动能不一定发生变化 C.有力对物体做功,物体的动能就会变化 D.合力不做功,物体的动能就不变 答案:BD 2.若物体在运动过程中受到的合外力不为零,则() A.物体的动能不可能总是不变的 B.物体的加速度一定变化 C.物体的速度方向一定变化 D.物体所受合外力做的功可能为零 答案:D 3.质量m=500 g的物体,原来的速度v1=2 m/s,受到一个与运动方向相同的力F=4 N的作用,发生的位移是s=2 m,物体的末动能是多大?(不考虑其他外力做功) 解:力F对物体所做的功为W=Fs=8 J.根据动能定理可得:W=E k2-E k1,而E k1= 2 1 mv12=1 J,所以E k2=W+E k1=8 J+1 J=9 J. 四、我的疑问——请将预习中未能解决的问题和疑惑写下来,准备课堂上与老师和同学探究解决。 五、信息链接 近代实验科学的先驱者——伽利略 伽利略(Galileo Galilei,1564-1642),意大利物理学家、天文学家和哲学家,近代实验科学的先驱者。 1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验,从此推翻了亚里斯多德“物体下落速度和重量成比例”的学说,纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。 1609年,伽利略创制了天文望远镜(后被

机械能守恒教案

“机械能守恒”教学设计 【教材分析】 机械能守恒定律一节的内容与本章的各节内容有紧密的逻辑关系,是全章知识链中重要的一环,机械能守恒定律的探究建立在前面所学知识的基础上,而机械能守恒定律又是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况,教材通过“做一做”小实验展示了与探究守恒量的联系,通过多个具体实例,先猜测动能和势能的相互转化的关系,引出对机械能守恒定律及守恒条件的探究,联系重力势能和重力做功及弹性势能与弹力做功的关系的学习,由定性分析到定量计算,逐步深入,最后得出结论,并通过应用使学生领会定律在解决实际问题时的优越性。在教学设计时,要根据教材内在的逻辑关系和学生认知的发展规律来设计教学活动的基本流程,力求达到最优化的组合。 本设计力图通过生活实例和物理实验,展示相关情景,激发学生的求知欲,引出对机械能守恒定律的探究,体现从“生活走向物理”的理念,通过建立物理模型,由浅入深进行探究,让学生领会科学的研究方法,并通过规律应用巩固知识,体会物理规律对生活实践的作用。【教学目的】 ㈠知识与技能 1、知道什么是机械能,理解物体的动能和势能可以相互转化; 2、理解机械能守恒定律的内容和适用条件; 3、会判定具体问题中机械能是否守恒,能运用机械能守恒定律分析实际问题 ㈡过程与方法 1、学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法 2、初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。 ㈢情感、态度与价值观 体会科学探究中的守恒思想,养成探究自然规律的科学态度,领悟机械能守恒规律解决问题的优点,形成科学价值观。 【教学重点】 1、机械能守恒定律的推导与建立,以及机械能守恒定律含义的理解; 2、机械能守恒定律的条件和机械能守恒定律的实际应用。 【教学难点】 1、机械能守恒的条件及对机械能守恒定律的理解。

机械能守恒习题(带答案)

功能关系能量守恒定律 考纲解读1.知道功是能量转化的量度,掌握重力的功、弹力的功、合力的功与对应的能量转化关系.2.知道自然界中的能量转化,理解能量守恒定律,并能用来分析有关问题. 1.[功能关系的理解]用恒力F向上拉一物体,使其由地面处开始加速上升到某一高度.若该过程空气阻力不能忽略,则下列说法中正确的是() A.力F做的功和阻力做的功之和等于物体动能的增量 B.重力所做的功等于物体重力势能的增量 C.力F做的功和阻力做的功之和等于物体机械能的增量 D.力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物体机械能的增量 答案 C

2.[能的转化与守恒定律的理解]如图1所示,美国空军X-37B无人航天飞机于2010年4月首飞,在X-37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中() 图1 A.X-37B中燃料的化学能转化为X-37B的机械能 B.X-37B的机械能要减少 C.自然界中的总能量要变大 D.如果X-37B在较高轨道绕地球做圆周运动,则在此轨道上其机械能不变 答案AD 解析在X-37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中,必须启动助推器,对X-37B做正功,X-37B的机械能增大,A对,B错.根据能量守恒定律,C错.X-37B在确定轨道上绕地球做圆周运动,其动能和重力势能都不会发生变化,所以机械能不变,D 对. 3.[能量守恒定律的应用]如图2所示,ABCD是一个盆式容器,盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧,B、C在水平线上,其距离d=0.5 m.盆边缘的高度为h=0.3 m.在A处放一个质量为m的小物块并让其由静止下滑.已知盆内侧壁是光滑的,而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ=0.1.小物块在盆内来回滑动,最后停下来,则停下的位置到B的距离为()

机械能守恒定律

机械能守恒定律 一、教法建议 抛砖引玉 我们建议:本单元的数学采用下述的三个步骤顺序进行 第一步:通过演示实验使学生认识到机械能的转化与守恒是客观存在的。 演示的项目可以选用下列一些内容: ①将小球竖直上抛——让学生观察动能转化为重力势能的过程;当小球达到最高点后自由落下——让学生观察重力势能转化为动能的过程。 ②用细绳拴小球构成“单摆”,使单摆往复摆动——让学生观察摆球在竖直面内沿圆弧线摆动过程中重力势能与动能之间的交替转化。 ③旋动“麦克斯韦滚摆”——使学生观察“滚摆”的重力热能与动能之间的交替转化。在此过程中既有因滚摆重心上下变化的移动动能的变化,也有滚摆绕轴的转动动能的变化,可以开阔学生的眼界,提高学生的兴趣,但不必对其中的转动动能作定量讲述。(注:在很多中学的物理实验室中都有“麦克斯韦滚摆”这种数学仪器。如果没有,借一成品进行仿制也不很困难。) ④拨动“弹簧振子”——使学生观察弹性势能与动能之间的相互转化。不必对弹性势能作定量的讲述。 作这些演示实验的目的是为了使学生认识到:“机械能守恒定律”是在科学实验的基础上总结出来的,是客观存在的,并不是单纯依靠数理推导得出的。 第二步:在“功能原理”的基础上,推导出“机械能守恒定律”的数学表达形式,并说明此定律成立的条件。 在本章第二单元中,我们导出“功能原理“最简单的数学表达形式: W F =ΔE 在此基础上,我们就可以导出下面的“机械能守恒定律”的最简单的数学表达形式: 当W F =0时——定律的条件 则ΔE=0——定律的结论 这种表达形式虽然简单,但是不便于应用,因此我们可以再写出本章第二单元中导出的“功能原理”的展开形式: ?? ? ??+-??? ??+=-02022121mgh mv mgh mv fs Fs i i 将W F =Fs-fs 代入上式可得: ?? ? ??+-??? ??+=02022121mgh mv mgh mv W i i F 在此基础上,我们就可以导出“机械能守恒定律”的展开形式: 当W F =0时——定律的条件 则 02022 121mgh mv mgh mv t i +=+ (注:关于W F =0的物理意义,我们将在后面“指点迷津”中作专题说明。) 第三步:通过例题和习题,使学生更深入具体地理解定律的物理意义,并能正确灵活地用于解答有关的物理问题。 我们将在后面的“学海导航”中讲述少量的例题,并在“智能显示”中提供大量的习题。请同学们不要先看答案,而应独立思考,求解以后再进行核对,并从中总结出思维方法来。 指点迷津 1.W F =0的物理意义是什么?在W F 中包括什么?不包括什么? 首先说明:这个论题有些超过了课本中讲述的内容,但是对于物理基础较好的学生是很有益处的,可以提高他们的理解能力;对于物理基础较差的学生也可作尝试性阅读,若感觉困难,可以不学。 在本章第二单元的推导过程和专题论述中,同学们已经知道:“功能原理”中的W F 是不包含重力做功W G 的。因此W F =0的意义就有下列两种说法(注意:说法虽不同,但本质相同):

2【同步练习】机械能守恒的条件判定试题汇编分类

机械能守恒的条件判定试题汇编分类 条件表述:只有重力、弹簧弹力做功,机械能守恒,其它力做功会引起机械能的变化。 一、不同形式的运动 1.【江苏省南通市】1.在下列几种运动过程中,机械能守恒的是 A.物体沿粗糙斜面下滑 B.小球作自由落体运动 C.雨滴在空中匀速下落 D.汽车在水平路面上做减速运动 【答案】B 2.【江苏省南通市】3.“神舟”六号飞船发射升空后不久,将在离地面某一高度上沿着圆形轨道运行,由于飞船受稀薄空气的摩擦阻力,轨道高度会逐渐降低.在这种情况下,关于飞船的有关物理量的变化情况是 A.运行速度逐渐减小B.运行加速度逐渐减小 C.机械能逐渐减小D.机械能不变 【答案】C 3.【广东省湛江一中】5.在下列的几种运动中,机械能一定不守恒的是: A、质点做匀速圆周运动 B、物体做匀速直线运动 C、物体做匀变速运动 D、子弹打入木块的过程 【答案】D 4.【广东省从化市】3.下列几种运动中,遵守机械能守恒定律的运动是 A.自由落体运动B.雨点匀速下落 C.物体沿斜面匀速下滑D.汽车刹车的运动 【答案】A 5.【福建三明市】5.在下列实例中,不计空气阻力,机械能不守恒 ...的是:………() A、做斜抛运动的手榴弹 B、沿竖直方向自由下落的物体 C、起重机将重物体匀速吊起 D、沿光滑竖直圆轨道运动的小球 【答案】C 二、不同说法的判断 6.【江苏省扬州市】18.下列叙述中正确的是 A.物体所受的合力为零,其机械能一定守恒 B.做匀变速直线运动的物体的机械能一定守恒; C.合外力对物体做功为零,其机械能一定守恒; D.只有重力对物体做功时,物体的机械能一定守恒 【答案】D 7.【江西南昌市】1、下列说法正确的是:() A、物体机械能守恒时,一定只受重力和弹力的作用。 B、物体处于平衡状态时机械能一定守恒。

动能定理和机械能守恒的区别

能量是贯穿整个高中物理的一条主线,也是解决动力学问题的三大主要观点之一,动能定理和机械能守恒定律是能量里的两个最基本的定律,也是高中物理中最重要的定律之一,是每年高考必考的知识点,也是高中物理的一个难点。 动能定理:合力对物体所做的功等于物体动能的变化! 机械能守恒:在只有重力做功的情况下,物体的动能和重力势能发生相互转化,而机械能的总量保持不变! 【例1】如图1所示,光滑的倾斜轨道与半径为R的圆形轨道相连接,质量为m的小球在倾斜轨道上由静止释放,要使小球恰能通过圆形轨道的最高点,小球释放点离圆形轨道最低点多高 解析: 方法1:小球在运动过程中,受到重力和轨道支持力,轨道支持力对小球不做功,只有重力做功,小球机械能守恒。取轨道最低点为零重力势能面,因小球恰能通过圆轨道的最高点C,说明此时,轨道对小球作用力为零,只有重力提供向心力,根据牛顿第二定律可列,由此可得:。在圆轨道最高点小球机械能为,在释放点,小球机械能为。根据机械能守恒定律,即。解得

方法2:设小球释放点离圆形轨道最低点高为h ,从小球释放点到圆轨道的最高点C ,由动能定理得:mg(h-2R)=m ,解得: 【点评】通过例题1我们可以看出,在研究对象为一个物体(地球除外),且符合机械能守恒条件时,动能定理和机械能守恒定律都可以。;否则,动能定理还可以用,机械能守恒定律就不能用了。 【例2】如图2,质量为m 1的物体A 经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2 的物体B 相连,弹簧的劲度系数为k ,A 、B 都处于静止状态。一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体A ,另一端连一轻挂钩。开始时各段绳都处于伸直状态,A 上方的一段绳沿竖直方向。现在挂钩上挂一质量为m 3的物体C 并从静止状态释 放,已知它恰好能使B 离开地面但不继续上升。若将C 换成另一个质量为(m 1+m 3)的物体D ,仍从上述初始位置由静止状态释放,则这次B 刚离地面时D 的速度的大小是多少已知重力加速度为g 。 方法1:开始时,A 、B 静止,设弹簧压缩量为x 1,有k x 1=m 1g ,挂C 并释放后, C 向下运动,A 向上运动,设B 刚要离地时弹簧伸长量为x 2,有k x 2=m 2g ;B 不再上 升,表示此时A 和C 的速度为零,C 已降到其最低点。由机械能守恒与初始状态相比,弹簧性势能的增加量为△E=m 3g(x 1+x 2)-m 1g(x 1+x 2);C 换成D 后,当B 刚离地 时弹簧势能的增量与前一次相同,由能量关系得 。解得: 方法2:开始时,A 、B 静止,设弹簧压缩量为x 1,k x 1=m 1g 。挂C 并释放后,C 向下运动,A 向上运动,设B 刚要离地时弹簧伸长量为x 2,有k x 2=m 2g 。B 不再上

高一物理-机械能守恒(讲解及练习)

机械能守恒 模块一机械能守恒定律 知识导航 1.机械能的定义 力做功的过程,也是能量从一种形式转化为另一种形式的过程。我们把物体 的动能,重力势能和弹性势能统称为机械能,用E 表示,单位是J 重力做功 或弹簧弹力做功可以使机械能从一种形式转化为另一种形式。 2.机械能守恒定律 在只有重力或弹簧弹力做功的物体系统内,动能和势能可以互相转化,而系统的机械能保持不变这叫做机械能守恒定律。 由于势能是一个系统内物体所共有的能量,所以机械能守恒定律适用的是一个物体系统而不是单个物体。 对机械能守恒定律同学们可以从两个不同角度理解 (1)初态的机械能等于末态的机械能(需要选择零势能参考平面) (2)系统内动能的减小量等于势能的增加量(或者势能的减小量等于动能的增加量) 3.机械能守恒的条件除了重力、弹力以外没有其他 力除了重力、弹力以外还受其他力,但其他力不 做功 除了重力、弹力以外还受其他力,且其他力也做功,但做功的代数和为零 实战演练 【例1】下列关于机械能是否守恒的说法中正确的是() A.做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒B.做匀加 速直线运动的物体的机械能不可能守恒C.运动物体只要 不受摩擦阻力的作用,其机械能一定守恒D.物体只发生 动能和势能的相互转化,其机械能一定守恒

【例2】下列运动中满足机械能守恒的是()A.手 榴弹从手中抛出后的运动(不计空气阻力) B.子弹射穿木块 C.细绳一端固定,另一端拴着一个小球,使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动 D.吊车将货物匀速吊起 E.物体沿光滑圆弧面从下向上滑动F.降落伞在 空中匀速下降 【例3】如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是() 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 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 【例4】如图所示,一轻弹簧的一端固定于O 点,另一端系一重物,将重物从与悬点O 在同一水平面且弹簧保持原长的A 点无初速度释放,让它自由下摆,不计空气阻力,则在重物由A 点摆向最低点B 的过程中() A.弹簧与重物的总机械能守恒B.弹簧的 弹性势能增加C.重物的机械能定恒 D.重物的机械能增加

机械能守恒条件的判定方法及注意事项(物理天地)

机械能守恒条件的判定方法及注意事项 王 佃 彬 (河北省唐山市丰南区第一中学 063300) 机械能守恒定律是高中物理中的一个重要守恒定律,是高考的重点内容,考查的特点是应用范围广,能力要求高,而灵活应用机械能守恒定律解题的前提是如何判断物体或系统是否满足守恒定律。 一.判定方法: 1.用做功判定: ⑴对物体:机械能守恒的条件是只有重力对 物体做功。 ⑵对系统:机械能守恒的条件是只有重力或弹簧弹力对物体做功。 例1.一物体从某一高度自由落下,落在直立于地面的轻弹簧上,如图1所示,在A 点,物体开始与弹簧接触,到B 点时,物体速度为零,然后被弹回。下列说法中正确的是: A .物体与弹簧作用过程中,物体的机械能守恒; B .物体与弹簧作用过程中,物体与弹簧组成的系统机械能守恒; C .物体从A 下降到B 的过程中,物体的动能和重力势能之和不断减小; . D 物体从A 下降到B 的过程中,物体的动能不断减小。 解析:物体与弹簧作用过程中,由于弹簧弹力对物体做功,所以物体的机械能不守恒,A 错。在该过程中,对物体和弹簧组成的系统,只有重力和弹簧弹力对系统做功,所以系统机械能守恒,B 正确。物体从A 下降到B 的过程中,物体的机械能(动能和重力势能之和)减小量转化为弹簧的弹性势能,C 正确。当物体受力平衡(弹簧弹力和物体重力大小相等)时,动能最大,所以从从A 下降到B 的过程中,物体的动能先增大后减小,D 错。答案:B 、C 。 2.用能量转化判定: 若组成系统的物体间只有动能和重力势能(或弹性势能)相互转化,系统跟外界没有发生机械能转变成其他形式的能,系统的机械能守恒。 例2.如图2所示,一辆小车静止在光滑的水平面上,小车立柱上固定一条长为L 栓有小球的细绳,小球由和悬点在同一水平面处释放(绳刚拉直),小球在下摆过程中,不计一切阻力,下列说法正确的是: A .小球机械能守恒; B .小球机械能减小; C .小球和小车的总机械能守恒; . D 小球和小车的总机械能减小。 解析:小球在下摆过程中,小车会运动,小车的动能来自小球机械能的减小量, 所以A 错,B 正确。而对小球和小车组成的系统,其机械能没有和其他形式能转化, 所以系统机械能守恒,C 正确,D 错。答案:B 、C 。 二.注意事项: 1.判定物体机械能是否守恒,不能根据物体做什么运动判定: 例3.下列关于机械能守恒说法正确的是: A .做匀速直线运动的物体,其机械能一定守恒; B .做匀加速直线运动的物体,其机械能一定不守恒; C .做匀速圆周运动的物体,其机械能一定守恒; .D 以上说法都不正确。 解析:物体做匀速运动时,可能有除重力外的其他力对物体做功,例如:物体沿固定的粗糙斜面匀速下滑,有摩擦力对物体做功,物体机械能不守恒,A 错。匀加速运动的物体,所受力是恒力,若该恒力是重力,机械能守恒,例如做平抛运动的物体机械能守恒,B 错。做匀速圆周运动的物体动能不变,但势能可能变化,故其机械能也可能不守恒,C 错。答案:D 。 2.系统合外力为零不是机械能守恒的条件: 例4.如图3所示,一轻弹簧左端固定在长木板M 的左端,右端与小木块m 连接,且m 与M 及M 与地面间接触光滑。开始时,m 与M 均静止,现同时对m 、M 施加等大反向的水平恒力1F 和2F ,在两物体开始运动以后的整个过程中,对m 、M 和弹簧组成的系统(整个过程弹簧形变不超过其弹性程度),正确的说法是: 图1 B A 图2

动能定理机械能守恒定律知识点例题

动能定理机械能守恒定律知识点例题(精) 1. 动能、动能定理 2. 机械能守恒定律 【要点扫描】 动能动能定理 -、动能 如果-个物体能对外做功,我们就说这个物体具有能量.物体由于运动而具 有的能.E k=mv2,其大小与参照系的选取有关.动能是描述物体运动状态的物理量.是相对量。 二、动能定理 做功可以改变物体的能量.所有外力对物体做的总功等于物体动能的增量.W1+W2+W3+……=?mv t2-?mv02 1、反映了物体动能的变化与引起变化的原因——力对物体所做功之间的因果关系.可以理解为外力对物体做功等于物体动能增加,物体克服外力做功等于物体动能的减小.所以正功是加号,负功是减号。 2、“增量”是末动能减初动能.ΔE K>0表示动能增加,ΔE K<0表示动能减小. 3、动能定理适用于单个物体,对于物体系统尤其是具有相对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理.由于此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能(比如内能)的转化.在动能定理中.总功指各外力对物体做功的代数和.这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场力等. 4、各力位移相同时,可求合外力做的功,各力位移不同时,分别求各力做的功,然后求代数和.

5、力的独立作用原理使我们有了牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律的分量表达式.但动能定理是标量式.功和动能都是标量,不能利用矢量法则分解.故动能定理无分量式.在处理-些问题时,可在某-方向应用动能定理. 6、动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的.但它也适用于外力为变力及物体作曲线运动的情况.即动能定理对恒力、变力做功都适用;直线运动与曲线运动也均适用. 7、对动能定理中的位移与速度必须相对同-参照物. 三、由牛顿第二定律与运动学公式推出动能定理 设物体的质量为m,在恒力F作用下,通过位移为s,其速度由v0变为v t,则: 根据牛顿第二定律F=ma……① 根据运动学公式2as=v t2―v02……② 由①②得:Fs=mv t2-mv02 四、应用动能定理可解决的问题 恒力作用下的匀变速直线运动,凡不涉及加速度和时间的问题,利用动能定理求解-般比用牛顿定律及运动学公式求解要简单得多.用动能定理还能解决-些在中学应用牛顿定律难以解决的变力做功的问题、曲线运动的问题等. 机械能守恒定律 -、机械能 1、由物体间的相互作用和物体间的相对位置决定的能叫做势能.如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等. (1)物体由于受到重力作用而具有重力势能,表达式为 E P=mgh.式中h 是物体到零重力势能面的高度.

机械能守恒定律典型分类例题

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。 (2)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。 (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。 (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。 (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终都沿法线方向,和物体运动的速度方向垂直而对运动物体不做功。因此只有重力做功,物体的机械能守恒。 作题方法: 一般选取物体运动的最低点作为重力势能的零势参考点,把物体运动开始时的机械能和物体运动结束时的机械能分别写出来,并使之相等。 注意点:在固定的光滑圆弧类和悬点定的摆动类两种题目中,常和向心力的公式结合使用。这在计算中是要特别注意的。 习题: 1、三个质量相同的小球悬挂在三根长度不等的细线上,分别把悬线拉至水平位置后轻轻释放小球,已知线长L a L b L c,则悬线摆至竖直位置时,细线中张力大小的关系是() A T c T b T a B T a T b T c C T b T c T a D T a=T b=T c 4、一质量m = 2千克的小球从光滑斜面上高h = 3.5米高处由静止滑下斜面底端紧接着一个半径R = 1米的光滑圆环(如图)求: (1)小球滑至圆环顶点时对环的压力; (2)小球至少要从多高处静止滑下才能越过圆环最高点; (3)小球从h0 = 2米处静止滑下时将在何处脱离圆环(g =9.8米/秒2)。 二、系统的机械能守恒 由两个或两个以上的物体所构成的系统,其机械能是否守恒,要看两个方面 (1)系统以外的力是否对系统对做功,系统以外的力对系统做正功,系统的机械能就增加,做负功,系统的机械能就减少。不做功,系统的机械能就不变。 (2)系统间的相互作用力做功,不能使其它形式的能参与和机械能的转换。 系统内物体的重力所做的功不会改变系统的机械能 系统间的相互作用力分为三类: 1)刚体产生的弹力:比如轻绳的弹力,斜面的弹力,轻杆产生的弹力等 2)弹簧产生的弹力:系统中包括有弹簧,弹簧的弹力在整个过程中做功,弹性势能参与机械能的转换。 3)其它力做功:比如炸药爆炸产生的冲击力,摩擦力对系统对功等。 在前两种情况中,轻绳的拉力,斜面的弹力,轻杆产生的弹力做功,使机械能在相互作用的两物体间进行等量的转移,系统的

2021届高三物理一轮复习力学功和能机械能守恒定律功能关系专题练习

2021届高三物理一轮复习力学功和能机械能守恒定律功能关系专题练习一、填空题 1.在雅典奥运会上,我国举重运动员取得了骄人的战绩.在运动员举起杠铃过程中,是___________能转化为杠铃的___________能. 2.如图所示,某兴趣小组希望通过实验求得连续碰撞中的机械能损失,做法如下:在光滑水平面上,依次有质量为m,2m,3m……10m的10个小球,排列成一直线,彼此间有一定的距离,开始时后面的九个小球是静止的,第一个小球以初速度v0向着第二个小球碰去,结果它们先后全部粘合到一起向前运动.求全过程中系统损失的机械能为__________, 3.一小物体以100J的初动能滑上斜面,当动能减少80J时,机械能减少32J,则当物体滑回原出发点时动能为__________ J 4.在某一高度用细绳提着一质量m=0.2kg的物体,由静止开始沿竖直方向运动过程中物体的机械能与位移关系的E,x图象如图所示,图中两段图线都是直线.取g=10m/s2,物体在0,6m过程中,速度一直_______(增加、不变、减小);物体在x=4m时的速度大小为________, 5.重为20N的物体从某一高度自由落下,在下落过程中所受的空气阻力为2N,则物体在下落1m的过程中,物体的重力势能减少了________,克服阻力做功________,物体动能增加了_________, 6.如图所示,一个质量为m的小球用细线悬挂于O点,用手拿着一根光滑的轻质细杆靠着线的左侧水平向右以速度v匀速移动了距离L,运动中始终保持悬线竖直,这个过程中小球的速度为是_________,手对轻杆做的功为是_________. 7.一只排球在A点被竖直抛出,此时动能为20 J,上升到最大高度后,又回到A点,动能变为12 J,假设排球在整个运动过程中受到的阻力大小恒定,A点为零势能点,则在整个运动过程中,排球的动能变为10 J 时,其重力势能的可能值为________,_________, 8.如图所示,水平传送带的运行速率为v,将质量为m的物体轻放到传送带的一端,物体随传送带运动到另一端。若传送带足够长,则整个传送过程中,物体动能的增量为_________,由于摩擦产生的内能为 _________,

机械能守恒定律一

机械能守恒定律一 1. 下列所述的实例中(均不计空气阻力),机械能守恒的是() A.水平路面上汽车刹车的过程 B.投出的实心球在空中运动的过程 C.人乘电梯加速上升的过程 D.木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程 2. 将地面上静止的货物竖直向上吊起,货物由地面运动至最高点的过程中,图象如图所示.以下判断正确的是() A.前内货物处于失重状态 B.最后内货物处于失重状态 C.货物的总位移为 D.前内与最后内货物的平均速度相同 3. 下列关于功和能的说法正确的是() A.作用力做正功,反作用力一定做负功 B.物体在合外力作用下做变速运动,动能一定发生变化 C.若物体除受重力外,还受到其他力作用时,物体的机械能也可能守恒 D.竖直向上运动的物体重力势能一定增加,动能一定减少 4. 一个人站在阳台上,以相同的速率分别把三个球竖直向下、竖直向上、水平抛出,不计空气阻力,则三球落地时的速率() A.上抛球最大 B.下抛球最大 C.平抛球最大 D.一样大 5. 一个质量为的滑块以初速度沿光滑斜面向上滑行,重力加速度为,以斜面底端为参考平面,当滑块从斜面底端滑到高为的地方时,滑块的机械能为() A. B. C. D. 6. 把、两小球在离地面同一高度处以相同大小的初速度分别沿水平方向和竖直方向抛出,不计空气阻力,如图所示,则下列说法正确的是() A.两小球落地时速度相同 B.两小球落地时,重力的瞬时功率相同 C.从开始运动至落地,重力对两小球做的功相同 D.从开始运动至落地,重力对两小球做功的平均功率相同 7. 下列叙述中正确的是() A.物体所受的合外力为零时,物体的机械能守恒 B.物体只受重力、弹力作用,物体的机械能守恒 C.在物体系内,只有重力、弹力做功,物体系机械能守恒 D.对一个物体系,它所受外力中,只有弹力做功,物体系机械 能守恒 8. 图示为儿童蹦极的照片,儿童绑上安全带,在两根弹性绳的 牵引下上下运动。在儿童从最高点下降到最低点的过程中() A.重力对儿童做负功 B.合力对儿童做正功 C.儿童的机械能守恒 D.绳的弹性势能增大 9. 下列遵守机械能守恒定律的运动是() A.平抛物体的运动 B.雨滴匀速下落 C.物体沿斜面匀速下滑 D.竖直平面内匀速运动的物体 10. 如图所示,斜坡式自动扶梯将质量为的小华从地面送 到高的二楼,取,在此过程中小华的() A.重力做功为,重力势能增加了 B.重力做功为,重力势能增加了 C.重力做功为,重力势能减小了 D.重力做功为,重力势能减小了 11. 在下列所述实例中,若不计空气阻力,机械能守恒的是() A.抛出的铅球在空中运动的过程 B.木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程 C.汽车在关闭发动机后自由滑行的过程 D.电梯加速上升的过程 12. 如图所示,踢毽子是一项深受大众喜爱的健身运动项目。 在某次踢毽子的过程中,毽子离开脚后,恰好沿竖直方向向上 运动,毽子在运动过程中受到的空气阻力不可忽略。毽子在上 升的过程中,下列说法正确的是()

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