高中物理第四章第4节机械能守恒定律教案1粤教版必修2

第4节 机械能守恒定律
教学过程
（一）．动能与势能之间的相互转化
１．机械能：动能与势能（包括重力势能和弹性势能） ２．动能与势能之间的相互转化
先让学生观摩课本Ｐ７５ 图片后思考（用多煤体找出图片） 如图４－４－３的能量转化：动能→弹性势能→重力势能
（二）．机械能守恒定律的理论推导：
推导过程：如下：
设一个质量为m 的物体自由下落，经过高度为h 1的A 点时速度为v 1，下落到高度h 2为的B 点时速度为v 2，在自由落体运动中，小球只受到重力作用，重力做 正功．设重力所做的功为
G
W
，则由动能定理可得
2
1222
121mv mv W G -= ①
上式表示，重力所做的功等于小球动能的增加． 由重力所做的功等于小球重力势能变化的关系可知：
12mgh mgh W G -= ② 图１
上式表示，重力所做的功等于小球重力势能的减少． 由①和②式可得：
122
1222
121mgh mgh mv mv -=- ③ 可见，在自由落体运动中，重力做了多少功，就有多少重力势能转化为等量的动能． 把③移项得：
12
12222
121mgh mv mgh mv +=+ ④ 或
2
211P K P K E
E E E +=+ ⑤
上式表示，小球在自由落体运动过程中，动能与重力势能之和不变，亦即它的机械能保持不变．从而得出结论：
机械能守恒定律：①在只有重力做功的条件下，物体的动能和重力势能相互转化，但机械能的总量保
持不变。

②在只有弹力做功的条件下，物体的动能和弹性势能相互转化，但机械能的总量保持不变
（三）．机械能守恒定律的条件：
h 1 h 2
A
B v 1
v 2
只有重力或弹力做功,而没有受到其他外力作用.
（1）．从做功的角度看，只有重力（或弹力）做功，机械能守恒．
a ．只有重力做功，单个物体的动能和重力势能相互转化，物体的机械能守恒．
b ．只有弹簧的弹力做功，物体的动能和弹簧的弹性势能相互转化，物体与弹簧组成的系统机械能守恒．
c ．只有重力和弹簧的弹力做功，物体的动能和重力势能与弹簧的弹性势能相互转化，物体和弹簧组成的系统机械能守恒．
（２）．从能量转化角度看，只有系统内动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化，系统机械能守恒．
（３）．合外力为零，机械能不一定守恒． （４）．合外力做功为零，机械能不一定为零．
（四）．机械能守恒定律的应用 １．基本解题思路： ①．选取研究对象
②．根据研究对象所经历的物理过程，进行受力，做功分析，判断机械能是否守恒． ③．恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初末时刻的机械能． ④根据机械能守恒定律列方程，进行求解． ２．例题：
一跳水运动员站在h ＝１０m 的高台上做跳水表演，已知运动员跳离跳台时速度
v
＝５m/s ，求运动
员落至水面时速度v 的大小，忽略运动员身高的影响和空气阻力．（2
10/g m s =）
解：以运动员为研究对象，从跳离跳台到落至水面，因为只有重力做功，机械能守恒，所以有：
2
201122
mgh m mv v +=
所以运动员落至水面时速度v 的大小为：
2
202210105/15/v gh m s m s v =+=⨯⨯+=
（五）小结
1、我们说机械能守恒的关键是：只有重力或弹力做功；
2、在具体判断机械能是否守恒时，一般从以下两方面考虑：
①对于某个物体，若只有重力做功，而其他力不做功，则该物体的机械能守恒。

②对于由两个或两个以上物体（包括弹簧在内组成的系统，如果系统只有重力做功或弹力做功，物体间只有动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统与外界没有机械能的转移，系统内部没有机械能与其他形式能的转化系统的机械能守恒。

3、如果物体或系统除重力或弹力之外还有其他力做功，那么机械能就要改变
（六）板书设计
机械能守恒
内容只有重力做功，单个物
体的动能和重力势能
相互转化，物体的机械
能守恒
只有弹簧的弹力做
功，物体的动能和弹
簧的弹性势能相互
转化，物体与弹簧组
成的系统机械能守
恒．
只有重力和弹簧的
弹力做功，物体的动
能和重力势能与弹
簧的弹性势能相互
转化，物体和弹簧组
成的系统机械能守
恒．
条件只有有重力做功只有弹力做功只有重力和弹力做
功
表达式
2211
P K P K
E E E E
+=+
k p
E E
∆=-∆
E
∆=
△Ｅ＝０△Ｅ＝０
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示，真空中两等量异种点电荷+q、–q固定在y轴上。

abcd为等腰梯形，ad、bc边与y轴垂直且被y轴平分。

下列说法正确的是（）
A．b、c点场强相同
B．a点电势高于d点电势
C．将质子从a点移动到c点，电场力做负功
D．将电子从d点移动到b点，电势能增加
2．如图所示，倾角为30°的粗糙绝缘斜面固定在水平面上，在斜面的底端A和顶端B分别固定等量的同种正电荷。

质量为m、带电荷量为＋q的物块从斜面上的M点由静止释放，物块向下运动的过程中经过斜面中点O时速度达到最大值v，运动的最低点为N(图中没有标出)，则下列说法正确的是
A．物块向下运动的过程中加速度先增大后减小
B．物块和斜面间的动摩擦因数μ=
C．物块运动的最低点N到O点的距离小于M点到O点的距离
D．物块的释放点M与O点间的电势差为
3．如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形
成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）．则一下说法中正确的是（）
A．a光的频率比b光大
B．水对a光的折射率比b光大
C．a光在水中的传播速度比b光大
D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄
4．如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。

下列说法正确的是：（）
A．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同
B．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同
C．卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度
D．卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量(动量P=mv，v为瞬时速度)
5．一列车队从同一地点先后开出n辆汽车在平直的公路上排成直线行驶，各车均由静止出发先做加速度为a的匀加速直线运动，达到同一速度v后改做匀速直线运动，欲使n辆车都匀速行驶时彼此距离均为x，则各辆车依次启动的时间间隔为(不计汽车的大小)
( )
A． B． C． D．
6．粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电。

让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动。

已知磁场方向垂直纸面向里。

以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是（）
A．B．C．D．
二、多项选择题
7．以下关于热现象的说法中正确的是___________。

A．物体的温度不变，其内能一定不变
B．气体的内能是气体所有分子热运动的动能和分子间的势能之和
C．布朗运动就是液体分子的热运动
D．热量可以从低温物体传到高温物体
E.若两分子间距离增大，分子势能可能增大
8．下列说法正确的是___________
A．在一定条件下，热量可能从低温物体传递到高温物体
B．“油膜法估测分子大小”的实验中，估算油酸分子直径用的是油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积C．不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力大于液体分子之间的吸引力
D．雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果
E. 第二类永动机违背了热力学第二定律
9．如图所示，一倾角为30º的斜面固定在水平地面上，一轻弹簧左端拴接在质量为m的物体P上，右端连接一轻质细绳，细绳跨过光滑的定滑轮连接质量为m的物体Q，整个系统处于静止状态。

对Q施加始终与右侧悬绳垂直的拉力F，使Q缓慢移动至悬绳水平，弹簧始终在弹性限度内。

则
A．拉力F先变大后变小
B．弹簧长度先增加后减小
C．P所受摩擦力方向先向下后向上
D．斜面对P的作用力先变小后变大
10．下列关于物体运动的情况中，可能存在的是（）
A．物体具有加速度，而其速度为零
B．物体具有恒定的速率，但仍有变化的速度
C．物体具有恒定的速度，但仍有变化的速率
D．物体具有沿x轴正方向的加速度，沿x轴负方向的速度
三、实验题
11．如图，半径R=0.5m的光滑半圆弧轨道固定在竖直平面内，AB是轨道的竖直直径，轨道下端点B上静止着质量m=2kg的小物块，轨道在B点与倾角θ=30°的传送带(轮子半径很小)上端点相切：电动机带动传送带以v=8m/s的速度逆时针匀速运动，传送带下端点C与水平面CDO平滑连接，B、C间距L=4m；一轻质弹簧的右端固定在O处的挡板上，质量M=10kg的物体靠在弹簧的左端D处。

现将M压缩弹簧一定距离后由静止释放，M在传送带上一直做匀加速直线运动，在轨道上B点M与m正碰(碰撞时间不计)，碰后两物体粘在一起且恰好能沿圆轨道通过A点。

上述过程中，M经C点滑上和经B点离开传送带时，速度大小
不变，方向分别变为沿传送带向上和水平向左。

已知M与传送带间的动摩擦因数为μ=，且m、M均可
视为质点，重力加速度大小g=10m/s2，则：
(1)在圆弧轨道的B点，m、M碰后粘在一起的瞬间对轨道的压力大小；
(2)M在传送带上运动的过程中，求系统由于摩擦产生的热量Q及带动传送带的电动机由于运送M多输出的电能E。

12．如图所示一足够长的斜面倾角为370，斜面BC与水平面AB圆滑连接质量m=2kg的物体静止于水平面上的M点，M点距B点之间的距离L=9m，物体与水平面和斜面间的动摩擦因素均为μ=0.5现使物体受到一水平向右的恒力F=14N作用，运动至B点时撤去该力(sin370=0.6，cos370=0.8，取g=10m/s2)则：
（1）物体在恒力作用下运动时的加速度是多大？
（2）物体到达B点时的速度是多大？
（3）物体沿斜面向上滑行的最远距离是多少？
四、解答题
13．一端开口的极细玻璃管开口朝下竖直立于水银槽的水银中，初始状态管内外水银面的高度差为
l0=62cm，系统温度27℃．因怀疑玻璃管液面上方存在空气，现从初始状态分别进行两次试验如下：①保持系统温度不变，将玻璃管竖直向上提升2cm（开口仍在水银槽液面以下），结果液面高度差增加1cm；②将系统温度升到77℃，结果液面高度差减小1cm．已知玻璃管内粗细均匀，空气可看成理想气体，热力学零度可认为为-273℃．求：
（1）实际大气压为多少cmHg？
（2）初始状态玻璃管内的空气柱有多长？
14．如图所示，介质1、真空、介质2相互间隔，它们的各个界面为一组同心圆，圆心为O。

一束细单色光从介质1的下界面的A点入射到真空，入射角为，经过介质2的上表面B点后恰好在其下表面C处发
生全反射，己知两介质的折射率均为n=，∠COB=∠BOA=15°，求角的正弦值。

【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6
答案 C D C B D A
二、多项选择题
7．BDE
8．ADE
9．CD
10．ABD
三、实验题
11．(1)720N (2)180J 480J
12．(1) (2) (3)
四、解答题
13．（1）75cmHg （2）12cm
14．
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
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2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，如图所示．下面说法正确的是( )
A．地球在金星与太阳之间
B．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点
C．以太阳为参考系，金星绕太阳一周位移不为零
D．以太阳为参考系，可以认为金星是运动的
2．下面关于重力的说法不正确的是（）
A．物体对悬绳的拉力或对支持面的压力的大小可以不等于重力
B．质量一定的物体，其重心位置不仅与形状有关．还与质量分布情况有关
C．赤道上各处的重力加速度都相同
D．某地的重力加速度是9.79m/s2，则此地做是由落体运动的物体速度毎秒增加9.79m/s
3．2018年12月8日，我国探月工程“嫦娥四号”探测器成功发射，开启了人类首次月球背面软着陆探测之旅。

为了确定月球背面软着陆位置，在此之前，我国发射了多颗绕月勘测卫星。

假定某颗绕月勘测卫星在距月球表面h=260km的圆形轨道上绕月飞行一周的时间T=8000s，已知月球的半径R=1738km，由此可计算出月球的第一宇宙速度约为
A．1.2km/s B．1.7km/s C．3.9km/s D．7.9km/s
4．如图所示电路中，定值电阻R1=4Ω，R2=2Ω，滑动变阻器的最大阻值为10Ω，输入的电流I1=1A，I2=2A．检测时发现a点电势为0，b点电势为4V，则下列说法正确的是（）
A．流过电流表的电流为1A，方向向右
B．滑动变阻器的滑片置于中间位置时，图示部分的等效电阻为
C．向左移动滑动变阻器的滑片时接入电路中的电阻变小
D．改变滑动变阻器的滑片的位置，不影响通过电阻的电流
5．下列说法正确的是
A．放射性元素的半衰期与元素所处环境的温度有关
B．α、β、γ三种射线中，γ射线的电离能力最强
C．卢瑟福过实验发现质子的核反应万程为He+N→O+H
D．聚变是裂变的逆反应
6．下列说法正确的是（）
A．布朗运动反映了液体分子在永不停息的做无规则热运动
B．气体分子的平均动能增大，压强也一定增大
C．不同温度下，水的饱和汽压都是相同的
D．完全失重状态下悬浮的水滴呈球状是液体表面张力作用的结果
E. 分子动理论认为，单个分子的运动是无规则的，但是大量分子的运动仍然有一定规律
二、多项选择题
7．两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动则它们的( )
A．运动周期相同
B．运动的线速度相同
C．运动的角速度不同
D．向心加速度相同
8．一质点在xOy平面内运动轨迹如图所示，下列判断正确的是( )
A．质点沿x方向可能做匀速运动
B．质点沿y方向可能做变速运动
C．若质点沿y方向始终匀速运动，则x方向可能先加速后减速
D．若质点沿y方向始终匀速运动，则x方向可能先减速后反向加速
9．如图所示，空间某处存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一个带负电的金属小球从M点水平射入场区，经一段时间运动到N点，关于小球由M到N的运动，下列说法正确的是( )
A．小球可能做匀变速运动 B．小球一定做变加速运动
C．小球动能可能不变 D．小球机械能守恒
10．一球形行星对其周围物体的万有引力使物体产生的加速度用a表示，物体到球形行星表面的距离用h 表示，a随h变化的图象如图所示，图中a1、h1、a2、h2及万有引力常量G均为己知．根据以上数据可以计算出（）
A．该行星的半径 B．该行星的质量
C．该行星的自转周期 D．该行星同步卫星离行星表面的高度
三、实验题
11．将一电阻箱与一内阻不可忽略的电源通过开关连接在一起，理想电压表用来测量路端电压，电路如图所示．当电阻箱的阻值调为R1＝2 Ω时，电压表的示数为U1＝4 V；当电阻箱的阻值调为R2＝5 Ω时，电压表的示数为U2＝5 V．则：
(1)该电源的电动势以及内阻分别为多少？
(2)当电阻箱消耗的功率最大时，其阻值为多少？最大的输出功率为多少？
12．借助计算机、力传感器的挂钩与其它物体间的弹力大小能够在屏幕上显示出来。

为了探究最大静摩擦力的大小跟哪些因素有关,某同学在老师的指导下做了一系列实验:将滑块平放在长木板上,用力传感器沿长木板水平拉滑块,改变拉力直到将滑块拉动;再在长木板上铺上毛巾,并在滑块上放上砝码,重复前一个过程,得到的图线分别如图甲、乙所示。

（1）由图乙知:在～这段时间内,滑块的运动状是___(填“运动”或“静止”),滑块受到的最大静摩擦
力为___(填“”或“”)。

（2）结合甲、乙两图,________(填“能”或“不能”)得出最大静摩擦力与两物体接触面的粗糙程度和接触面的压力均有关的结论。

四、解答题
13．如图所示，两端开口的汽缸水平固定，A、B是两个厚度不计的活塞，可在汽缸内无摩擦滑动，面积分别为S1＝20 cm2，S2＝10 cm2，它们之间用一根水平细杆连接，B通过水平细绳绕过光滑的轻质定滑轮与质量M＝2 kg的重物C连接，静止时汽缸中的气体温度T1＝600 K，汽缸两部分的气柱长均为L，已知大气压强p0＝1×105Pa，取g＝10 m/s2，缸内气体可看做理想气体。

(i)活塞静止时，求汽缸内气体的压强；
(ii)若降低汽缸内气体的温度，当活塞A缓慢向右移动 L/2时，求汽缸内气体的温度。

14．如图所示的倾斜传送带与水平面的夹角为θ，且tanθ=0.75。

传送带以恒定的速率υ=4m/s顺时针运动。

将一个质量m=4kg的小物块轻轻的放置在传送带的底部，已知传送带的底部到顶部之间的距离
L=25m，物块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.8，重力加速度g取10m/s2。

(1)求物块从传送带底部运动到顶部的时间t；
(2)求物块从传送带底部运动到顶部的过程中传送带对物块所做的功。

【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6
答案 D C B D C A
二、多项选择题
7．AC
8．BD
9．BC
10．AB
三、实验题
11．（1）6V, (2) ,9W
12．静止 F1不能
四、解答题
13．（1）1.2×105 Pa
（2）500 K
14．（1）11.25s（2）632J。