浙江省2018版高考物理一轮复习第七章机械能
高三物理一轮复习机械能实验验证机械能守恒定律剖析.pptx
第＝mgx25＝ 1×9.80×0.107 J＝1.05 J.
热点
热点一 实验原理与操作
试题
解析
2．如图甲所示是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置．(g取9.80 m/s2)
热点二
数据处理及误差分析
热点三 创新实验设计
(1)选出一条纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计
和mghn，在实验误差范围内
看是否相等
(2)实验操作顺序为 ADBCEF.
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热点 热点一 实验原理与操作
热点二
数据处理及误差分析
热点三 创新实验设计
1．(2016·开封模拟)在用重锤和打点计时 器“验证机械能守恒”的实验中，已知打 点计时器使用的交流电源的周期为0.02 s，当地的重力加速度g取9.80 m/s2.该实验 选取的重锤质量为1.00 kg，选取如图所示 的一段纸带并测量出相邻各点之间的距 离，利用这些数据验证重锤通过第2点至 第5点间的过程中遵从机械能守恒定 律．通过计算可以得出在第2点位置时重 锤的动能为__1_._1_1___J；第5点位置时重锤 的动能为___2_.1__4__J；重锤从第2点至第5 点间的过程中重力势能的减少量为 ____1_.0__5_J．(保留三位有效数字)
滑块后，弹簧的弹性势 能转化为滑块的动能．
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热点
试题
解析
热点一
(4)重复(3)中的操作，得到v与x的关系如 (4)由题图丙可知，v－x
实验原理与操作 图丙，由图可知，v与x成_正___比____关 图线为过原点的倾斜直
系．由上述实验可得结论：对同一根弹 线，成正比关系．由Ek
热点二
【教育资料】高二一轮复习人教版物理必修二测试题第七章 机械能守恒定律-解析版学习专用
第七章机械能守恒定律一、单选题（本大题共5小题）1.历史上，“第一类永动机”不可能被制造成功是因为违反了以下哪一个规律A. 能量守恒定律B. 机械能守恒定律C. 牛顿第二定律D. 万有引力定律A解：第一类永动机制不成，是因为它违反能量守恒定律；与其他的三个定律无关．故选：A第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律．本题比较简单，考查了永动机不可能制成的原因，特别注意第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律．2.关于机械能守恒定律的理解说法不正确的是( )A. 汽车在长直斜坡上匀速下滑时，机械能不守恒B. 合力对物体做功为零，物体的机械能一定守恒C. 在竖直平面内做匀速圆周运动的物体，机械能一定不守恒D. 做各种抛体运动的物体，若不计空气阻力，机械能一定守恒B【分析】判断机械能是否守恒，看物体是否只有重力做功，或者看物体的动能和势能之和是否保持不变。
解决本题的关键掌握判断机械能守恒的方法，看物体是否只有重力做功，或者看物体的动能和势能之和是否保持不变。
【解答】A . 汽车在长直斜坡上匀速下滑时，重力势能减小，动能不变，故机械能一定不守恒，故A正确；B .物体所受的合外力做功为零，则动能不变，机械能不一定守恒，故B错误；C.在竖直平面内做匀速圆周运动的物体，动能不变，但重力势能发生变化；故机械能一定不守恒；故C正确；D.做各种抛体运动的物体，因不受空气阻力，则只有重力做功；机械能一定守恒；故D 正确。
本题选择不正确的，故选B。
3.关于机械能守恒定律的理解，以下说法正确的是A. 物体做变加速运动时，机械能一定不守恒B. 物体所受合外力不为零时，机械能有可能守恒C. 物体所受的合外力做的功为零时，机械能一定守恒D. 物体所受合力为零时，机械能一定守恒B解：A、物体做变加速运动时，机械能可能守恒，如在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体机械能守恒，故A错误；B、物体所受合外力不为零时，机械能有可能守恒，如平抛运动，故B正确；C、物体所受的合外力做的功为零时，机械能不一定守恒，如竖直匀速下落的物体，合外力做功为零，动能不变，重力势能减小，机械能减小，机械能不守恒，故C错误；D、物体所受合力为零时，机械能不一定守恒，如竖直下落的物体所受合力为零，机械能减少，机械能不守恒，故D错误；故选：B．只有重力做功或只有弹力做功，机械能守恒，根据机械能守恒条件分析答题．本题考查了判断机械能是否守恒，知道机械能守恒的条件即可正确解题．4.下列物理规律中不能直接通过实验进行验证的是A. 牛顿第一定律B. 机械能守恒定律C. 欧姆定律D. 玻意耳定律A解：A、牛顿第一定律提出惯性的概念，即物体不受力时会保持原来的运动状态一直运动，这是一种理想化模型，首先“不受力”这个条件现实无法满足，其次“永远”运动下去现实也无法验证，故这个定律不能直接用实验验证，故A正确．B、机械能守恒定律可以用实验验证，课本上也提到该实验的设计方案，故B错误．C、欧姆定律可以用实验直接验证，故C错误．D、玻意耳定律虽然要求气体是理想气体，但是我们可以用近似的方法，也能做出相同的结果，故D错误．故选：A．“理想实验”无法直接验证，根据各个定律的验证条件，以及课本上提到的验证实验可以判定那些规律不能直接通过实验进行验证．“理想实验”虽然也叫做“实验”，但它同真实的科学实验是有原则区别的，真实的科学实验是一种实践的活动，而“理想实验”则是一种思维的活动；真实的科学实验是可以将设计通过物化过程而实现的实验，后者则是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验，牛5.关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是A. 只有重力和弹力作用时，机械能才守恒B. 当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒C. 当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒D. 炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒C机械能守恒定律的条件是“只有重力或系统内弹力做功”而不是“只有重力和弹力作用”，“做功”和“作用”是两个不同的概念，A错。
高三物理一轮复习课件机械能
2 (1)mgR / 2, (2) 5 gR , (3)37 o 5
B．作匀变速运动的物体机械能可能守恒
C．外力对物体做功为零时，机械能一定守恒 D．只有重力对物体做功，物体机械能一定守恒
如何判断机械能是否守恒？ （1）物体只有重力做功，物体的机械能守恒。 若系统中有弹簧，则系统中只有重力和弹簧弹力 做功，则系统机械能守恒。 （2）物体间只有动能和重力势能和弹性势能的相 互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递和转 化，则系统机械能守恒。
【答】m1/m2=1/2
6.如图所示，半径为r，质量不计的圆盘盘面与地 面相垂直，圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定 轴O，在盘的最右边缘固定一个质量为m的小球A， 在O点的正下方离O点r/2处固定一个质量也为m的 小球B，放开盘让其自由转动，向： ①当A球转动到最低点时，两小球的重力势能之 和减少了多少？ ②A球转到最低点时的线速度是多少? ③在转动过程中半径OA向左偏离竖直方向的最 大角度是多少?
机械能守恒定律的几种表达方式：
（1）两种状态的机械能总量不变。
Ek1 E p1 Ek 2 E p 2
1 2 1 2 即： mv1 mgh1 mv 2 mgh 2 2 2
（2）系统动能的增加量等于系统势能的减小量。
Ek E p
1 2 1 2 即： mv 2 mv1 (mgh 2 mgh1 ) 2 2
1.关于机械能是否守恒的叙述，正确的是 [ ] A．作匀速直线运动的物体的机械能一定守恒
B．作匀变速运动的物体机械能可能守恒
C．外力对物体做功为零时，机械能一定守恒 D．只有重力对物体做功，物体机械能一定守恒
【答】B，D.
2、（2002全国春季）下列四个选项的图中，木块均
2024年高考物理一轮复习(全国版)第7章 专题强化11 动量守恒在子弹打木块模型和板块模型中的应用
3.求解方法 (1)求速度：根据动量守恒定律求解，研究对象为一个系统； (2)求时间：根据动量定理求解，研究对象为一个物体； (3)求系统产生的内能或相对位移：根据能量守恒定律Q＝FfΔx或Q＝E初 －E末，研究对象为一个系统.
例4 如图所示，质量m1＝0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上，车长L ＝1.5 m，现有质量m2＝0.2 kg可视为质点的物块，以水平向右的速度v0 从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止.物块与车面间 的动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10 m/s2，则 A.物块滑上小车后，系统动量守恒、机械能守恒 B.增大物块与车面间的动摩擦因数，摩擦生热变大 C.若v0＝2.5 m/s，则物块在车面上滑行的时间为0.24 s
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水平方向上，子弹所受合外力与木块受到的合 外力为作用力与反作用力，它们大小相等、方 向相反、作用时间t相等，根据I＝Ft，可知子弹对木块的冲量与木块 对子弹的冲量大小相等、方向相反，故A错误，B正确； 子弹与木块组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，由动量守 恒定律可知，子弹动量变化量大小等于木块动量变化量大小，由于 子弹与木块的质量不一定相同，子弹速度的减小量不一定等于木块 速度的增加量，故C、D错误.
两次打穿木块过程中，子弹受到的阻力相等，阻力对子弹做的功等
于子弹损失的动能，即ΔEk损＝Ffx，由于x2＞x1，所以ΔEk2损＞ΔEk1损，
故B正确.
两次打穿木块过程中，子弹受到的平均阻力相等，系统摩擦产生的 热量Q＝Ffd，其中Ff为阻力，d为子弹相对于木块的位移大小，由于 两次子弹相对于木块的位移大小都是木块的长度，所以系统机械能 的损失相等，即E2损＝E1损，故C错误. p1小于子弹的初动量，第二次子弹穿透木块的过程，系统的动量守 恒，则p2等于子弹的初动量，所以p2＞p1，故D正确.
高考物理一轮专题复习学案： 机械能
一、功【例1】用水平拉力F＝1000N拉质量M＝500kg的大车移动10m，用相同的水平拉力拉质量m＝50kg的小车也移动10m，则两次拉力所做功相比较：A．拉大车做功多；B．拉小车做功多；C．两次做功一样多；D．无法判断．【分析与解答】由公式W＝Fscosα知，题中两次情况下，力与位移及α均相同，则做功也一定相同，所以C选项正确．【例2】如图7－1，质量为m的物体在与水平方向成α角的力F作用下，沿水平面匀加速运动的位移为s，物体与水平面间动摩擦因数μ．问：(1)物体在运动中受几个力？哪些力做了功？(2)做功的力分别做了多少功？合力做功多少？【分析与解答】(1)先作受力分析如图7－2所示，则此物体受四个力作用，因为物体沿水平面运动，因而重力G与支持力F N不做功，只有拉力F与摩擦力F f做功．(2)拉力F所做的功W F＝Fscosα阻力F f所做的功W Ff＝F f scosα＝－F f s∴ F f＝F N·μ＝μ(G－Fsinα)即阻力所做的功W Ff＝－μ(G－Fsihα)s求合外力所做的功时，可用W合＝W1＋W2＋…，也可用W合＝F合·s所以W合＝Fscosα－μ(G－Fsinα)·s＝F·s(μsinα＋cosα)－μmg·s课堂针对训练(1)关于功的定义式W＝Fscosα，下列说法正确的是：A．F必须是恒力； B．s是物体通过的路程；C．α是位移与作用力之间的夹角； D．s一定是物体对地发生的位移．(2)关于1J的功，下列几种说法中，正确的是：A．把质量为1kg的物体沿力F的方向移动1m，力F所做的功等于1J；B．把质量为1kg的物体，竖直匀速举高1m，举力所做的功等于1J；C．把重1N的物体，沿水平方向移动1m，水平推力所做的功等于1J；D．把重1N的物体，竖直匀速举高1m，克服重力所做的功等于1J．(3)关于功的概念，下列说法中正确的是：A．力对物体做功多，说明物体的位移一定大；B．力对物体做功少，说明物体的受力一定小；C．力对物体不做功，说明物体一定无位移；D．力对物体做的功等于力的大小、位移的大小及位移与力的夹角的余弦三者的乘积．(4)“一个力对物体做了负功”与“物体克服这个力做了功(取正值)”，这两种讲法A．是等效的；B．是不等效的；C．互为矛盾的．(5)一物体沿水平桌面通过位移S从A运动到B，如图7－3所示，若物体与桌面间的摩擦力大小为f，则物体对桌面的摩擦力和桌面对物体的摩擦力做的功各为多少？(6)如图7－4所示，某人以恒力F＝10N拉车，使车前进5m，人做的功是多少？(7)如图7－5所示，力通过一个定滑轮将质量为m的物体提升，m向上的加速度为a，在m 上升h的过程中．求拉力和重力分别做了多少功？(8)静止在水平地面上的物体的质量为25kg，在与水平面成60°角，大小为10N的斜向上的力F作用下，经历10s时间，试计算在下列情况中力F在10s内做的功(g取10m/s2)．①设水平面光滑；②设物体和地面间的滑动摩擦力是它们间弹力的0.3倍．(9)如图7－6所示，在水平推力作用下A与B保持相对静止，且向左沿水平方向匀速移动了L，那么，在此过程中B对A的支持力做了多少功？(设A的质量为m，B的倾角为α)★滚动训练★(10)在某一星球上，以初速度v0竖直上抛一物体，测出物体在空中运动的时间为t，若已知星球的半径为R0，则在该星球上第一宇宙速度为多少？(11)物体放在水平面上，用与水平方向成30°角的力拉物体时，物体匀速前进．若此力大小不变，改为沿水平方向拉物体，物体仍能匀速前进，求物体与水平面间动摩擦因数μ．《功》习题课【例1】在水平粗糙地面上，使同一物体由静止开始做匀加速直线运动，第一次是斜上拉力，第二次是斜下推力，两次力的作用线与水平方向的夹角相同，力的大小也相同，位移大小也相同，则：A．力F对物体做的功相同，合力对物体做的总功也相同；B．力F对物体做的功相同，合力对物体做的总功不相同；C．力F对物体做的功不相同，合力对物体做的总功相同；D．力F对物体做的功不相同，合力对物体做的总功也不相同．【分析和解答】正确答案是B．根据恒力做功的公式W＝F·scosα，由于F、s、α都相同，故力F做功相同．求合力功时，先进行受力分析，受力图如图7－7所示，下面用两种方法求合力做的功．方法一：由于斜上拉和斜下推物体而造成物体对地面的压力不同，从而使滑动摩擦力f＝μN的大小不同，因而合力f合＝Fcosα－f不同，∴由W合＝F合scosα知W合不相同；方法二：因重力和支持力不做功，只有F和f做功，而F做功W F＝F·scosα相同，但摩擦力做功W f＝－f s因f不同而不同，∴由W合＝W F＋W f知W合不相同．【例2】如图7－8所示，某个力F＝10N作用于半径为R＝1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向始终保持与作用点的切线方向一致，则转动一周这个力F做的功应为多少？若力F的作用点是一个小球，且球与圆心O是用半径为R的绳连结，则转动一周绳拉力做的功为多少？【分析和解答】本题考查对功的概念理解．某个力做功，其大小不变而方向改变时，计算这个力所做的功，切莫把初、末位置的位移s直接代入W＝Fscosα来计算总功．正确的分析是：由于F的方向保持与作用点的速度方向一致，因此F一定做了功，F做的功不为零，因此可把圆周划分成很小段Δs来研究．如图7－9，当各小段的弧长Δs i足够小(Δs i→0)时，在这Δs i内F的方向几乎与该小段的位移方向重合．∴ΔW F＝FΔs1＋FΔs2＋…＋F·Δs i＝F·2πR＝20π(J)．(这等于把这段曲线拉直)由于绳的拉力始终与球线速度垂直，则在Δsi→0时，在Δsi内绳拉力的方向几乎与该小段的位移垂直，所以每小段位移内绳拉力做功为零，因此拉力不做功．【例3】如图7－10所示，质量为m的物体以一定初速度滑上斜面，上滑到最高点后又沿原路返回．已知斜面倾角为θ，物体与斜面的动摩擦因数为μ，上滑的最大高度为h．则物体从开始滑上斜面到滑回到原出发点的过程中，重力做功是多少？摩擦力做功是多少？【分析与解答】由于重力是恒力，所以可直接用公式W＝F·scosα计算．因为回到原出发点时位移为零，所以重力做功W G＝0．由于摩擦力是变力(方向变，上滑时沿斜面向下，下滑时沿斜面向上)，所以要分段运算．∵ W f 上滑＝f ·scos θ＝－μmg cos θ·θsin h ＝－μmg hcot θ W f 下滑＝f ·scos θ＝μmg cos θ·θsin h ＝－μgmg hcot θ ∴ W f 总＝W f 上滑＋W f 下滑＝－2μmg hcot θ【总结与提高】求某个力做的功，必须判断是恒力还是变力．若是恒力，则只需找出位移，直接代入公式W ＝F ·scos α计算；若是变力，则要求分段考虑．●课堂针对训练●(1)有以下几种情况：①水平推力F 推一质量为m 的物体在光滑的水平面上前进s ；②水平推力F 推一质量为2m 的物体在粗糙水平面上前进s ；③与水平面成60°角的斜向上的拉力F 拉一质量为m 的物体在光滑平面上前进2s ；④与斜面平行的力F 拉一质量为3m 的物体在光滑的斜面上前进s ．这几种情况下关于力F 做功多少的正确判断是：A ．②做功最多；B ．④做功最多；C ．①做功最少；D ．四种情况做功相等．(2)一个人从深4m 的水井中匀速提取50N 的水桶至地面，在水平道路上行走了12m ，再匀速走下6m 深的地下室，则此人用来提水桶的力所做的功为：A ．500J ；B ．1100J ；C ．100J ；D ．－100J ．(3)如图7－11所示，质量为m 的滑块，由半径为R 的半球面的上端A 以初速v 0滑下，在滑动过程中所受到的摩擦力大小恒为f ．滑块由A 滑到最低点B 的过程中，重力做功为________，弹力做功为________，摩擦力做功为________．从A 滑到C 后，又滑回到B ，则这一过程摩擦力做功为________．(4)质量为3kg 的物块，受到与斜面平行向上10N 的拉力，沿光滑斜面向上移动的距离为2m ．斜面的倾角30°．画出物体受力分析图，并求各个力对物体所做的功，以及各力对物体所做的总功．(5)以一定的初速竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h ，空气阻力的大小恒为f ，则从抛出至回到原发点的过程中，空气阻力对小球做的功是多少？(6)如图7－12，质量为m ，边长为a 的正方体放在长为l 的水平桌面上，且与桌面左侧相齐，物体与桌面动摩擦因数为μ，若要把物体从桌面右端拉出，则F 至少做功是多少？(7)用力拉一质量为m 的物体，沿水平面匀速前进s ，已知力和水平方向的夹角为θ，方向斜向上，物体和地面间动摩擦因数为μ，此力做的功是多少？(8)如图7－13，质量分别为m 、M 的A 、B 两木块叠放在光滑的水平桌面上，A 与B 的动摩擦因数为μ，用一水平拉力F 作用于B ，使A 和B 保持相对静止地向右运动的位移为s ，则在这过程中F 做的功为多大？摩擦力对A 做的功为多大？(9)如图7－14所示，一子弹以水平速度射入置于光滑水平面上原来静止的木块，并留在木块中，在此过程中子弹钻入木块的深度为d，木块的位移为s，木块对子弹的摩擦力大小为f．求木块对子弹的摩擦力做的功和子弹对木块的摩擦力做的功分别是多少？★滚动训练★(10)同步卫星离地心的距离为r，运行速率为v1，加速度大小为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度大小为a2，第一宇宙速度大小为v2，地球半径为R，则：A．a1/a2＝r/R；B．a1/a2＝R2/r2；C．v1/v2＝R2/r2；D．v1/v2＝r/R．(11)组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率，如果超过了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动．由此得到半径为R、密度为ρ、质量均匀分布的星球最小自转周期为多少？二、功率【例1】一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t＝0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在t＝t1时刻力F的功率是：A．F2t1/2m；B．F2t12/2m；C．F2t1/m；D．F2t12/m．【分析和解答】正确答案是C．此题很多同学错选A，原因是错误理解题目所求的功率是平均功率．正确的解答是：因题目所求的是t1时刻的功率，即是求瞬时功率，故不能用P＝W/t求，因P＝Ｗ/t求的是t1内的平均功率，而只能用P＝F·v求瞬时功率．∵物体加速度a＝F/m．t1时刻速度v1＝at1＝Ft1/m．∴ P＝F·v1＝F2t1/m．故正确答案是C．若此题中，F与水平方向成夹角θ时，P＝F2t1cos2θ/m．【例2】汽车发动机的额定牵引功率为60kW，汽车质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，试问：①汽车保持以额定功率从静止起动后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？【分析和解答】①当汽车发动机功率一定时，由公式P＝F·v得牵引力和速度成反比，所以随着汽车速度的增大，牵引力不断减小，即汽车是做加速度越来越小的变加速运动．当牵引力减小到和阻力f相等时，加速度为零，这时汽车速度达到最大值，之后汽车开始做匀速直线运动，其速度图象如图7－15所示．∴ 汽车达到最大速度时，a ＝0，此时，⎭⎬⎫===m F P F v mg f ·μ⇒v m ＝P/μmg ＝6.0×104/0.1×5×103×10＝12(m/s)． ②当汽车保持恒定的加速度时，即保持牵引力不变，速度增大，发动机的输出功率逐渐增大，当发动机的功率增大到额定功率时，功率不能再增加．汽车将以恒定的功率再做加速度逐渐减小的加速运动，直到牵引力减小到等于阻力时，速度达到最大，最终以这个速度做匀速运动．这样，汽车的运动包括三个不同的过程：先匀加速运动，然后是加速度逐渐减小的变加速运动，最后是匀速运动，其速度图象如图7－16所示．匀加速运动的加速度a ＝(F －μmg )/m ，∴ F ＝m (a ＋μg )＝5×103×(0.5＋0.1×10)＝7.5×103(N)．设保持匀加速的时间为t ，匀加速能达到的最大速度为v 1，则：v 1＝at ．汽车速度达到v 1时：P ＝F ·v 1．∴ t ＝P/Fa ＝6.0×104/7.5×103×0.5＝16(s) ●课堂针对训练●(1)竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力的大小正比于球的速度．A ．上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功；B ．上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功；C ．上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率；D ．上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率．(2)某中等体重的学生进行体能训练时，用100s 时间走上20m 高的高楼，估测他登楼时的平均功率最接近的数值是：A ．10W ；B ．100W ；C ．1KW ；D ．10KW ．(3)已知质量为m 的物体从高处自由下落，经时间t ，重力对物体做功的平均功率为________，t 秒末重力对物体做功的瞬时功率为________．(4)汽车由静止起动即以加速度a 作匀加速运动，则汽车达到额定功率时，汽车的速度：A ．同时达到最大值；B ．还没有达到最大值；C ．在没有达到额定功率前达到最大值；D ．此后保持不变．(5)钢球在足够深的油槽中由静止开始下落，若油对球的阻力正比于其速率，则球在下落的过程中阻力对球做功的功率的大小随时间的变化关系最接近于图7－17中的哪一个？(6)质量为0.5kg 的物体从倾角为37°的光滑斜面顶端由静止释放，g 取10m/s 2，则前3s内重力做的功为________J ；第2s 内的重力做功的平均功率为________W ；第3s 末重力做功的瞬时功率为________W ．(取sin37°＝0.6)(7)将20kg 的物体从静止开始以2m/s 2的加速度竖直提升4m ，拉力做功的平均功率为多少？到达4m 末端时拉力的瞬时功率为多少？(g 取10m/s 2)(8)飞机、轮船运动时受到的阻力并不恒定，当速度很大时，阻力和速度的平方成正比，这时要把飞机、轮船的最大速度增大到2倍，发动机的输出功率要增到原来的多少倍？(9)质量为2t 的汽车，发动机输出功率恒等于额定功率30kW ，在水平公路上能达到最大速度为15m/s ，当汽车的速度为10m/s 时的加速度为多少？(10)汽车发动机的额定功率为60kW ，汽车质量为5t ，当汽车在水平路面上行驶时，设阻力是车重的0.1倍，若汽车从静止开始保持以1m/s 2的加速度作匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？(g 取10m/s 2)★滚动训练★(11)如图7－18所示的四种情况中，A 、B 两物体相对静止，一起向右运动，则：A ．图甲中，A 、B 间摩擦力对A 做正功； B ．图乙中，A 、B 间摩擦力对A 做负功；C ．图丙中，A 、B 间摩擦力对A 做正功；D ．图丁中，A 、B 间摩擦力对A 做负功．(12)弹簧原长l 0＝15cm ，受拉力作用后弹簧逐渐拉长，当弹簧伸长到l 1＝20cm 时，作用在弹簧上的力为400N ，问拉力对弹簧作了多少功？三、功和能 四、动能 动能定理 【例1】用拉力F 使一个质量为m 的木箱由静止开始在水平冰道上移动了s ，拉力F 跟木箱前进的方向的夹角为α，木箱与冰道间的动摩擦因数为μ，求木箱获得的速度．(如图7－19)【分析和解答】此题知物体受力，知运动位移s ，知初态速度，求末态速度．可用动能定理求解．拉力F 对物体做正功，摩擦力f 做负功，G 和N 不做功．初动能E k1＝0，末动能E k2＝21mv 2． 由动能定理得：Fscos α－f s ＝21m v 2．而：f ＝μ(mg －Fsin α)：解得：v ＝m mg /s ]sin F (cos F [2αμα--．注意：此题亦可用牛顿第二定律和运动学公式求解，但麻烦些，一般可用动能定理求解的，尽可能用此定理求解．【例2】质量为m 的物体静止在粗糙的水平地面上，若物体受水平力F 的作用从静止起通过位移s 时的动能为E 1，当物体受水平力2F 作用，从静止开始通过相同位移s ，它的动能为E 2，则：A ．E 2＝E 1；B ．E 2＝2E 1；C ．E 2＞2E 1；D ．E 1＜E 2＜2E 1．【分析和解答】正确答案为C ．解答本题的关键是弄清物体运动过程中受到哪些力和各力做功情况(正功还是负功或不做功)，然后由动能定理分析判断．物体在粗糙的水平面上通过位移s 的过程中，所受到的摩擦力不变，由动能定理可得： 水平力为F 时：(F －f )s ＝E 1水平力为2F 时：(2F －f )s ＝E 2则 E 2＝2(F －f )s ＋f s ＝2E 1＋f s ＞2E 1注意：此题列动能定理方程时，易漏掉摩擦阻力的功，误认为Fs 是合外力所做的功．●课堂针对训练●(1)下列说法正确的是：A ．能就是功，功就是能；B ．做功越多，物体的能就越大；C ．外力对物体不做功，这个物体就没有能量；D ．能量转化的多少可用功来量度．(2)一辆汽车沿斜面向上匀速行驶，则在此过程中，下列说法中正确的是：A ．汽车牵引力和重力做正功，阻力做负功；B ．汽车牵引力做正功，重力和阻力做负功；C ．汽车发动机消耗了汽油的内能，转化为汽车的重力势能和克服阻力产生的内能；D ．汽车的动能转化为汽车的重力势能．(3)某人用手将1kg 物体由静止向上提起1m ，这时物体的速度为2m/s(g 取10m/s 2)，则下列说法正确的是：A ．手对物体做功12J ；B ．合外力做功2J ；C ．合外力做功12J ；D ．物体克服重力做功10J ．(4)质量是10g 的子弹以400m/s 的速度由枪口射出，它的动能E k ＝________，若枪管的长度为0.5m ，子弹在枪管中受到的平均合力F ＝________．(5)如图7－20甲、乙所示，某人先后用同样大小的拉力F ，拉着同一物体在水平方向上移动相同的距离s ．第一次是把物体放在一光滑平面上，第二次是把物体放在一个粗糙的平面上．比较两次拉力对物体做功的大小，则W 1________W 2；若比较这两次物体所增加的动能，则E k1________E k2(填＝、＜、＞)(6)质量为0.5kg 的物体，原来以速度为2m/s 做匀速运动，受到一个与运动方向相同的4N 的力的作用，发生的位移2m ，物体的末动能是多大？(7)一子弹以水平速度v 射入一树干中，射入深度为s ，设子弹在树中运动阻力是恒定的，那末，子弹以v /2的速度水平射入树干中，射入深度为多少？(8)如图7－21，用水平恒力F ，将质量为m 的物体A 从静止开始自长为L 、倾角为θ的斜面底端推至顶部，刚达顶点时速度为v ，求A 和斜面间的摩擦力．(9)材料相同的两个物体的质量分别为m 1和m 2，且m 1＝4m 2，当它们以相同的初动能在水平面上滑行，它们的滑行距离之比s 1∶s 2和滑行时间之比t 1∶t 2分别是多少？(两物体与水平面的动摩擦因数相同)★滚动训练★(10)根据观察，在土星外层有一个环．为了判断该环是土星的连续物还是小卫星群，可测出环中各层的线速度v 与该层到土星中心的距离R 之间的关系．下列判断正确的是：A ．若v 与R 成正比，则环是连续物；B ．若v 2与R 成正比，则环是小卫星群；C ．若v 与R 成反比，则环是连续物；D ．若V 2与R 成反比，则环是小卫星群．(11)汽车质量为2×103kg ，汽车发动机的额定功率为80kW ，它在平直公路上行驶的最大速度可达20m/s ，现汽车在公路上由静止开始以2m/s 2的加速度做匀加速直线运动，若汽车所受的阻力恒定，求：①汽车所受的阻力多大？②这个匀加速运动过程可以维持多长时间？③开始运动后3s 末，汽车发动机的瞬时功率为多大？动能定理习题课【例1】质量为m 的小球被系在轻绳的一端，在竖直平面内做半径为R 的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的作用．设某一时刻小球通过轨道最低点，此时绳子的张力为7m g ，此后小球继续做运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力做的功为：A ．41mg R ；B ．31mg R C ．21mg R ； D ．mg R ． 【分析和解答】小球从最低点到最高点通过这半个圆周的过程中，空气阻力大小未知，方向始终与速度方向相反，是变力．求此变力所做的功应从功和能的关系入手，由动能定理求出，但先应分别求出小球在最低点和最高点的动能．如图7－22所示，小球在最低点A 时，由牛顿第二定律得：7mg －mg ＝m R v 2A ，则 E KA ＝21mv A 2＝3mg R ． 小球在最高点B 时，由牛顿第二定律得： mg ＝m R v 2B ，则E KB ＝21mv B 2＝21mg R 小球从A 经半个圆周运动到B 的过程中由动能定理W 1＋W 2＋…＝ΔE K 得：W 阻＋W G ＝ΔE K即：W 阻－mg ·2R ＝21mv B 2－21mv A 2 ∴ W 阻＝－21mg R 则：W 克＝|W 阻|＝21mg R 【例2】质量为M ＝500t 的机车，以恒定功率从静止起动，经时间t ＝5min ，在水平轨道上行驶了s ＝2.25km ，速度达到最大v m ＝15m/s ．试求：(1)机车的功率P ；(2)机车运动过程中所受的平均阻力．【分析和解答】机车以恒定功率起动，牵引力为一变力，做变加速运动不可能运用牛顿运动定律求解，应利用动能定理．牵引力(变力)的功率可由功率公式P ＝tW 求解：W ＝Pt ． 机车以恒定功率起动，由于速度越来越大，由P ＝F ·v 可知，牵引力不断减小．机车运动过程中，牵引力和阻力对机车做的总功等于机车动能的增加．(1)Pt －f s ＝21M v m 2－0……………………………………① 其中，f 为机车所受平均阻力．当机车速度达到v m 时，应有：P ＝f ·v m …………………②由②式得：f ＝mP v …………………………………………③ 将③代入①解得：P ＝1510252605151050021s t M 213232m ⨯⨯⨯⨯⨯=-.m v v ＝3.75×105W 即机车功率为3.75×105W(2)将P ＝3.75×105代入③得：f ＝15107535⨯.＝2.5×104N 机车所受平均阻力为：2.5×104N【总结与提高】处理力学运动，动能定理比牛顿运动定律更具普遍性，而且，更显简捷方便．但是，很多同学接触到力问题更习惯用牛顿运动定律求解，希望通过本课时的学习，能更理智地选取适当的解题方法．●课堂针对训练●(1)一学生用100N 的力将静置于地面的质量为0.5kg 的球以8m/s 的初速沿水平方向踢出20m 远，则该学生对球做的功是：A ．200J ；B ．16J ；C ．1000J ；D ．无法确定(2)一质量为m 的小球，用长为l 的轻绳悬挂于O 点，小球在水平力F 作用下，从平衡位置P 点很缓慢地移到Q 点(如图7－23所示)，则力F 所做的功为：A ．m gl ·cos θ；B ．m gl ·(1－cos θ)；C ．F l ·sin θ；D ．F l ·cos θ．(3)一辆卡车从静止开始由山顶向山下下滑，卡车司机关闭了发动机，滑到山底速度是4km/h，如果卡车关闭发动机以初速度3km/h由山顶滑下，则卡车滑到山底的速度是：A．4km/h；B．5km/h；C．6km/h；D．7km/s．(4)在粗糙水平面上运动的物体，经A点时开始受恒定的水平拉力F作用，该物体沿直线运动到B点，已知物体在B点的速度大小与在A点的速度大小相等，则在此过程中：A．物体一定为匀速直线运动； B．F与摩擦力的方向必始终相反；C．F与摩擦力所做总功为零； D．摩擦力所做总功为零．(5)质量为m的球由距地面高为h处无初速下落，运动过程中空气阻力恒为重力的0.2倍，球与地面碰撞时无能量损失而向上弹起，球停止后通过的总路程是多少？(6)如图7－24所示，质量为m的物体被用细绳经过光滑小孔而牵引在光滑的水平面上作匀速圆周运动，拉力为某个值F时转动半径为R，当拉力逐渐减小到F/4时，物体仍作匀速圆周运动，半径为2R，则外力对物体所做的功的大小是多少？(7)如图7－25所示，物体沿一曲面从A点无初速滑下，滑至曲面的最低点B时，下滑高度为5m，若物体的质量为1kg，到B点时的速度为6m/s，则在下滑过程中，物体克服阻力所做的功为多少？(8)一列车的质量是5.0×105kg，在水平平直的轨道上以额定功率3000kW加速行驶，行驶过程中阻力恒定，当速度由10m/s加速到所能达到的最大速率30m/s时，共用了2min，则在这段时间内列车前进的距离是多少米？(提示：当列车匀速时，牵引力大小等于阻力，牵引力作功W F＝P·t)(9)如图7－26所示，一弹簧振子，物块的质量为m，它与水平桌面间的动摩擦因数为μ．起初，用手按住物块，物块的速度为零，弹簧的伸长量为x．然后放手，当弹簧的长度回到原长时，物块的速度为v0，试用动能定理求此过程中弹力所做的功．★滚动训练★(10)地球上站立着两位相距非常远的观察者，经长时间观察都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星静止不动，则这两位观察者的位置以及两颗卫星到地球中心的距离可能是：A．两人都站在赤道上，两卫星到地球中心的距离可能是不相等的；B．两人都站在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定是相等的；C．一人站在南极，一人站在北极，两卫星到地球中心的距离一定是相等的；D．一人站在南极，一人站在北极，两卫星到地球中心的距离可能是不相等的．(11)汽车的质量为m＝4×103kg，额定功率P额＝80kW，运动中阻力大小为车重的0.1倍．汽车在水平路面上从静止开始以F ＝8.0×103N 的牵引力出发，求：①经多长时间汽车达到额定功率；②汽车达到额定功率后保持功率不变，运动中的最大速度多大；③汽车加速度为0.6m/s 2时的速度多大． 《动能定理》【例1】一质量为2kg 的铅球从离地面2m 高处自由下落，陷入沙坑中2cm 深处．求沙子对铅球的平均阻力．见图7－27．(g ＝10m/s 2)【分析和解答】小球的运动包括自由落体和陷入沙坑减速运动两个过程，知初末态动能，运动位移，应选用动能定理解决，且处理方法有两种：(一)分段列式：铅球自由下落过程设小球落到沙面时速度为v 则：mg H ＝21m v 2 v ＝H 2g ＝2102⨯⨯＝210(m/s)． 小球陷入沙坑过程，只受重力和阻力f 作用，由动能定理得：mg h －f h ＝0－m v 2/2．f ＝(mgh ＋mv 2/2)/h ＝[2×10×0.02＋2×(210)2/2]/0.02＝2020(N)(二)全程列式：全过程有重力作功，进入沙中又有阻力做功．∴ W 总＝mg (H ＋h)－f h ．由动能定理得：mg (H ＋h)－f h ＝0－0．故：f ＝mg (H ＋h)/h ＝2×10(2＋0.02)/0.02＝2020(N)．【总结与提高】物体运动有几个过程时，对全程列式较简单．不管用什么方法列式，首要条件是准确分析判断有多少个过程，然后是逐个过程分析有哪些力做功，且各力做功应与位移对应．并确定初末态动能．【例2】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，量得停止处与开始运动处的水平距离为S ，如图7－28所示，不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用，并设斜面和水平面与物体间的动摩擦因数都相同，求动摩擦因数μ．【分析和解答】设该斜面倾角为θ，斜坡长为l ．过程一：物体沿斜面下滑时，重力和摩擦力在斜面上的功分别为：W G ＝mgl ·sin θ＝mg hW f1＝－μmgl ·cos θ过程二：物体在平面上滑行时仅有摩擦力做功，设平面上滑行距离为S 2，则：W f2＝－μmg S 2。
高考物理一轮复习课件 实验七 验证动量守恒定律
[数据处理]
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1．小球水平射程的测量：连接 ON，测量线段 OP、OM、
ON 的长度。 2．验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。
误差分析 1．系统误差：主要来源于实验器材及实验操作等。
(1)碰撞是否为一维。
(2)气垫导轨是否完全水平，摆球受到空气阻力，小车受到
长木板的摩擦力，入射小球的释放高度存在差异。
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[数据处理]
1．摆球速度的测量：v＝ 2gh，式中 h 为小球释放时(或
碰撞后摆起)的高度，h
可由摆角和摆长l＋d2
计算出。
2．验证的表达式：m1v1＝m1v1′＋m2v2′。
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[方案三]
利用两辆小车完成一维碰撞实验
[实验器材] 光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、 撞针、橡皮泥、刻度尺等。
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为完成该实验，还必须测量的物理量有___________(填选项前
的字母)。
A．挡光片的宽度 d
B．滑块 A 的总质量 m1
C．滑块 B 的总质量 m2 D．光电门 1 到光电门 2 的间距 L
(3)在第二次实验中若滑块 A 和 B 在碰撞的过程中动量守恒，
则应该满足的表达式为________(用已知量和测量量表示)。
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[数据处理] 1．小车速度的测量：通过纸带上两计数点间的距离及时 间，由 v＝ΔΔxt 计算。 2．验证的表达式：m1v1＝(m1＋m2)v2。
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[方案四]
利用斜槽滚球验证动量守恒定律
[实验器材] 斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、刻度尺等。 [实验步骤] 1．测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小 球为入射小球。 2．安装：按照如图所示 安装实验装置。调整固定斜槽 使斜槽底端水平。
高考物理总复习 实验七 验证机械能守恒定律
回答下列问题： (1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为___0_.9_8_0__ J(保留3 位有效数字)； (2)步骤④中的表格所缺数据为__0_._58_8___；
解析：(1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量 ΔEp＝4mgL＝4×0.05 kg×9.80 m/s2×0.50 m＝0.980 J.
先释放重物，再接通打点计时器的电源 大于
考点二 拓展创新型实验 例2 [2021·河北卷，12]某同学利用图1中的实验装置探究机械能变化 量与力做功的关系．所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、50 g的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块(质量为200 g，其上可放钩码)、刻度尺．当地重力加速度为9.80 m/s2.实验操作步
3．[2021·山东卷，13]某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台 碰撞过程中能量损失的情况．实验步骤如下：
①固定好手机，打开录音功能； ②从一定高度由静止释放乒乓球； ③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间(单位：s)的变化 图像如图所示．
根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示．
A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦力 C．接通电源前释放了纸带
【跟进训练】 1.“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示．
(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图乙所示， 其中O点为打点计时器打下的第一个点．从纸带上A点开始每隔一个 点取一个计数点，取得两个计数点B和C.该同学用刻度尺测得OA＝ 9.62 cm，OB＝15.89 cm，OC＝23.64 cm.已知打点计时器每0.02 s打一 个点，重物的质量为m＝1.00 kg，取g＝9.80 m/s2.在OB段运动过程中， 重物重力势能的减少量ΔEp＝___1_.5_6___ J，重物动能的增加量ΔEk＝ ___1_.5_3___ J．(结果保留3位有效数字)
【高考第一轮复习物理】机械能及其守恒定律知识梳理
本章有关功和能的概念，以及动能定理和机械能守恒定律是在牛顿运动定律的基础上，研究力和运动关系的进一步拓展.用能量的观点分析问题，不仅为解决力学问题开辟了途径，同时也是分析解决电磁学、热学领域问题的重要的思路.功和能的关系，能量的转化和守恒，往往出现在高考压轴题中，涉及的物理过程较复杂，综合性较强，涉及的知识面广，对考生的综合分析能力要求较高.对于生活、生产中的实际问题要建立相关物理模型，灵活运用牛顿运动定律、动能定理、动量定理及能量守恒的方法分析问题、解决问题.【一】功和功率一、功1．做功的两个不可缺少的因素：力和物体在力的方向上发生的位移．2．功的公式：W＝Flcos a ，其中F为恒力，α为F的方向与位移l的方向夹角；功的单位：焦耳(J)；功是标量．3．正功和负功(1) 功的正负的意义①功是标量，但有正负之分，正功表示动力对物体做功，负功表示阻力对物体做功②一个力对物体做负功，往往说成是物体克服这个力做功(2) 功的正负的确定①若α<90°，则W>0，表示力对物体做正功② 若α＝90°，则W ＝0，表示力对物体 不做功③ 若90°<α≤180°，则W<0，表示力对物体做 负功功的公式可有两种理解：一 、是力“F”乘以物体在力的方向上发生的位移“l cos α”；二 、是在位移 l 方向上的力“Fcos α”乘以位移 l.求解变力做功的方法：一、平均力法：如果力的方向不变力的大小随位移按线性规律变化时，可用力的算术平均值（恒力）代替变力，利用功的定义式：来求功。
求解变力做功的方法：二、微元法：在使用微元法处理问题时，需将其分解为众多微小的“元过程”，而且每个“元过程”所遵循的规律是相同的，这样，我们只需分析这些“元过程”，然后再对“元过程”运用必要的数学方法或物理思想处理，进而使问题得到解决．对于滑动摩擦力、空气阻力等变力，在曲线运动或往复运动时，这类力的功等于力和路程的乘积。
高考物理第一轮复习限时规范训练：机械能守恒定律及其应用(解析版)
一轮复习限时规范训练机械能守恒定律及其应用一、选择题：在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～7题有多项符合题目要求．1、关于机械能守恒，下列说法中正确的是( )A．物体做匀速运动，其机械能肯定守恒B．物体所受合力不为零，其机械能肯定不守恒C．物体所受合力做功不为零，其机械能肯定不守恒D．物体沿竖直方向向下做加速度为5 m/s2的匀加速运动，其机械能削减答案:D解析:物体做匀速运动其动能不变，但机械能可能变，如物体匀速上升或下降，机械能会相应的增加或削减，选项A错误；物体仅受重力作用，只有重力做功，或受其他力但其他力不做功或做功的代数和为零时，物体的机械能守恒，选项B、C错误；物体沿竖直方向向下做加速度为5 m/s2的匀加速运动时，物体肯定受到一个与运动方向相反的力的作用，此力对物体做负功，物体的机械能削减，故选项D正确．2．如图所示，表面光滑的固定斜面顶端安装肯定滑轮，小物块A，B 用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)．初始时刻，A，B处于同一高度并恰好处于静止状态．剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地，两物块( )A．速率的改变量不同B．机械能的改变量不同C．重力势能的改变量相同D．重力做功的平均功率相同答案:D解析:由题意依据力的平衡有m A g＝m B g sin θ，所以m A＝m B sin θ.依据机械能守恒定律mgh＝12mv2，得v＝2gh，所以两物块落地速率相等，选项A错误；因为两物块的机械能守恒，所以两物块的机械能改变量都为零，选项B错误；依据重力做功与重力势能改变的关系，重力势能的改变为ΔE p＝－W G＝－mgh，所以E p A＝m A gh＝m B gh sin θ，E p B＝m B gh，选项C错误；因为A、B两物块都做匀变速运动，所以A重力的平均功率为P A＝m A g·v2，B重力的平均功率P B＝m B g·v2sin θ，因为m A＝m B sin θ，所以PA＝P B，选项D正确．3．静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力．不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间改变关系是( )A B C D答案:C解析:物体受恒力加速上升时，恒力做正功，物体的机械能增大，又因为恒力做功为W＝F·12at2，与时间成二次函数关系，选项A、B两项错误；撤去恒力后，物体只受重力作用，所以机械能守恒，D项错误，C项正确．4．如图所示，粗细匀称、两端开口的U形管内装有同种液体，起先时两边液面高度差为h，管中液柱总长度为4h，后来让液体自由流淌，当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度为( )A．18gh B．16ghC．14gh D．12gh答案:A解析:设管子的横截面积为S ，液体的密度为ρ.打开阀门后，液体起先运动，不计液体产生的摩擦阻力，液体机械能守恒，液体削减的重力势能转化为动能，两边液面相平常，相当于右管12h 高的液体移到左管中，重心下降的高度为12h ，由机械能守恒定律得ρ·12hS ·g ·12h ＝12ρ·4hS ·v 2，解得，v ＝gh8.选项A 正确．5．如图所示，一质量为m 的小球套在光滑竖直杆上，轻质弹簧一端固定于O 点，另一端与该小球相连．现将小球从A 点由静止释放，沿竖直杆运动到B 点，已知OA 长度小于OB 长度，弹簧处于OA ，OB 两位置时弹力大小相等．在小球由A 到B 的过程中( )A ．加速度等于重力加速度g 的位置有两个B ．弹簧弹力的功率为零的位置有两个C ．弹簧弹力对小球所做的正功等于小球克服弹簧弹力所做的功D ．弹簧弹力做正功过程中小球运动的距离等于小球克服弹簧弹力做功过程中小球运动的距离答案:AC解析:在运动过程中A 点为压缩状态，B 点为伸长状态，则由A 到B 有一状态弹力为0且此时弹力与杆不垂直，加速度为g ；当弹簧与杆垂直时小球加速度为g .则有两处加速度为g ，故A 项正确；在A 点速度为零，弹簧弹力功率为0，弹簧与杆垂直时弹力的功率为0，有一位置的弹力为0，其功率为0，共3处，故B 项错误；因A 点与B 点弹簧的弹性势能相同，则弹簧弹力对小球所做的正功等于小球克服弹簧弹力所做的功，故C 项正确；因小球对弹簧做负功时弹力大，则弹簧弹力做正功过程中小球运动的距离大于小球克服弹簧弹力做功过程中小球运动的距离，故D 项错误．6．如图所示，滑块A ，B 的质量均为m ，A 套在固定竖直杆上，A ，B 通过转轴用长度为L 的刚性轻杆连接，B 放在水平面上并紧靠竖直杆，A ，B均静止．由于微小扰动，B起先沿水平面对右运动．不计一切摩擦，滑块A，B视为质点．在A下滑的过程中，下列说法中正确的是( ) A．A，B组成的系统机械能守恒B．在A落地之前轻杆对B始终做正功C．A运动到最低点时的速度为2gLD．当A的机械能最小时，B对水平地面的压力大小为2mg答案:AC解析:A，B组成的系统中只有动能和势能相互转化，故A、B组成的系统机械能守恒，选项A正确；分析B的受力状况和运动状况：B先受到竖直杆向右的推力，使其向右做加速运动，当B的速度达到肯定值时，杆对B有向左的拉力作用，使B向右做减速运动，当A落地时，B的速度减小为零，所以杆对B先做正功，后做负功，选项B错误；由于A、B组成的系统机械能守恒，且A到达最低点时B的速度为零，依据机械能守恒定律可知选项C正确；B先做加速运动后做减速运动，当B的速度最大时其加速度为零，此时杆的弹力为零，故B对水平面的压力大小为mg，由于A、B组成的系统机械能守恒，故此时A机械能最小，选项D错误．7．如图所示，A，B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定的光滑斜面上，B，C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上．现用手限制住A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直，右侧细线与斜面平行．已知A的质量为4m，B，C的质量均为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，起先时整个系统处于静止状态．释放A后，A沿斜面下滑至速度最大时C 恰好离开地面．下列说法错误的是( )A．斜面倾角α＝60°B．A获得的最大速度为2g m 5kC．C刚离开地面时，B的加速度最大D ．从释放A 到C 刚离开地面的过程中，A ，B 两小球组成的系统机械能守恒答案:ACD解析:释放A 后，A 沿斜面下滑至速度最大时C 恰好离开地面，此时细线中拉力等于4mg sin α，弹簧的弹力等于mg ，则有4mg sin α＝mg ＋mg ，解得斜面倾角α＝30°，选项A 错误；释放A 前，弹簧的压缩量为x ＝mg k ，A 沿斜面下滑至速度最大时弹簧的伸长量为x ′＝mg k，由机械能守恒定律得4mg ·2x sin α－mg ·2x ＝12·4mv 2＋12mv 2，解得A 获得的最大速度为v ＝2g m 5k，选项B 正确；C 刚离开地面时，B 的加速度为零，选项C 错误；从释放A 到C 刚离开地面的过程中，A ，B 两小球、地球、弹簧组成的系统机械能守恒，选项D 错误．二、非选择题8．如图所示，跨过同一高度处的定滑轮的细线连接着质量相同的物体A 和B ，A 套在光滑水平杆上，定滑轮离水平杆的高度h ＝0.2 m ，起先时让连着A 的细线与水平杆的夹角θ1＝37°，由静止释放B ，当细线与水平杆的夹角θ2＝53°时，A 的速度为多大？在以后的运动过程中，A 所获得的最大速度为多大？(设B 不会遇到水平杆，sin 37°＝0.6，sin 53°＝0.8，取g ＝10 m/s 2) 解：设绳与水平杆夹角θ2＝53°时，A 的速度为v A ，B 的速度为v B ，此过程中B 下降的高度为h 1，则有mgh 1＝12mv 2A ＋12mv 2B ，其中h 1＝h sin θ1－hsin θ2，v A cos θ2＝v B ，代入数据，解以上关系式得v A ≈1.1 m/s.A 沿着杆滑到左侧滑轮正下方的过程，绳子拉力对A 做正功，A 做加速运动，此后绳子拉力对A 做负功，A 做减速运动．故当θ1＝90°时，A 的速度最大，设为v A m ，此时B 下降到最低点，B 的速度为零，此过程中B 下降的高度为h 2，则有mgh 2＝12mv 2A m ，其中h 2＝h sin θ1－h ，代入数据解得v A m ＝1.63 m/s. 9．如图所示，水平地面与一半径为l 的竖直光滑圆弧轨道相接于B 点，轨道上的C 点位置处于圆心O 的正下方．在距地面高度为l 的水平平台边缘上的A 点，质量为m 的小球以v 0＝2gl 的速度水平飞出，小球在空中运动至B 点时，恰好沿圆弧轨道在该点的切线方向滑入轨道．小球运动过程中空气阻力不计，重力加速度为g ，试求：(1)B 点与抛出点A 正下方的水平距离x ；(2)圆弧BC 段所对的圆心角θ；(3)小球滑到C 点时，对圆轨道的压力．解：(1)设小球做平抛运动到达B 点的时间为t ，由平抛运动规律得l ＝12gt 2，x ＝v 0t 联立解得x ＝2l .(2)由小球到达B 点时竖直分速度v 2y ＝2gl ，tan θ＝v y v 0，解得θ＝45°. (3)小球从A 运动到C 点的过程中机械能守恒，设到达C 点时速度大小为v C ，由机械能守恒定律有mgl ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1＋1－22＝12mv 2C －12mv 20 设轨道对小球的支持力为F ，有F －mg ＝m v 2C l解得F ＝(7－2)mg由牛顿第三定律可知，小球对圆轨道的压力大小为F ′＝(7－2)mg ，方向竖直向下．10．如图所示，在竖直空间有直角坐标系xOy ，其中x 轴水平，一长为2l 的细绳一端系一小球，另一端固定在y 轴上的P 点，P 点坐标为(0，l )，将小球拉至细绳呈水平状态，然后由静止释放小球，若小钉可在x 正半轴上移动，细绳承受的最大拉力为9mg ，为使小球下落后可绕钉子在竖直平面内做圆周运动到最高点，求钉子的坐标范围．解：当小球恰过圆周运动的最高点时，钉子在x 轴正半轴的最左侧，则有mg ＝m v 21r 1 小球由静止到圆周的最高点这一过程，依据机械能守恒定律有mg (l －r 1)＝12mv 21 x 1＝2l －r 12－l 2解得x 1＝73l 当小球处于圆周的最低点，且细绳张力恰达到最大值时，钉子在x 轴正半轴的最右侧，则有F max －mg ＝m v 22r 2小球由静止到圆周的最低点这一过程，依据机械能守恒定律有 mg (l ＋r 2)＝12mv 22x 2＝2l －r 22－l 2解得x 2＝43l 因而钉子在x 轴正半轴上的范围为73l ≤x ≤43l .。
高考物理一轮复习课件机械能守恒定律
分析物体在传送带上运动过程中的 受力情况，利用机械能守恒定律和 牛顿运动定律求解。
变质量问题
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03
火箭发射问题
分析火箭发射过程中的质 量变化和受力情况，利用 机械能守恒定律和牛顿运 动定律求解。
雨滴下落问题
分析雨滴在下落过程中的 质量变化和受力情况，利 用机械能守恒定律和牛顿 运动定律求解。
分析弹簧振子在运动过程中的受力情 况，利用机械能守恒定律和简谐运动 规律求解。
单摆问题
分析单摆运动过程中的受力情况，利 用机械能守恒定律和简谐运动规律求 解。
多物体系统问题
两物体碰撞问题
分析两物体碰撞前后的速度、动 量、能量等物理量的变化，利用 机械能守恒定律和动量守恒定律
求解。
连接体问题
分析连接体在运动过程中的受力情 况，利用机械能守恒定律和牛顿运 动定律求解。
完全弹性碰撞
碰撞前后机械能守恒，无能量损失。
非完全弹性碰撞
碰撞后部分机械能转化为内能，导致 机械能损失。
弹性势能储存与释放过程
01
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03
04
弹性势能是物体由于发生弹性 形变而具有的势能。
在弹性限度内，物体形变越大 ，弹性势能越大。
当物体恢复原状时，弹性势能 转化为动能或重力势能等其他
形式的能量。
爆炸问题
分析爆炸过程中的质量变 化和受力情况，利用机械 能守恒定律和动量守恒定 律求解。
03
实验探究与验证方法
实验原理及步骤介绍
• 实验原理：机械能守恒定律指出，在只有重力或弹力做功的物 体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变 。
实验原理及步骤介绍
实验步骤 1. 搭建实验装置，包括滑轮、细绳、钩码等。
高考物理总复习(课标版)机械能之 功能关系 能量守恒定律
[答案]
D
2．(多选)如图所示，在升降机内固定一光滑的斜面体， 一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板 B 上，另一 端与质量为 m 的物块 A 相连，弹簧与斜面平行．整个系统由 静止开始加速上升高度 h 的过程中( )
A．物块 A 的重力势能增加量一定等于 mgh B．物块 A 的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉 力对其做功的代数和 C．物块 A 的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的 拉力对其做功的代数和 D．物块 A 和弹簧组成的系统的机械能增加量等于斜面 对物块的支持力和 B 对弹簧的拉力做功的代数和
[思维启迪] (1)明确哪种力做功引起哪种能量的变化． (2)注意功的正负和能量转化的“方向”．
[尝试解答] 由于上升过程中的加速度大小等于重力加
1 速度，则由牛顿第二定律 mgsin30° ＋f＝mg，则 f＝ mg.由动 2 能定理可知 ΔEk＝mgH＋fL＝2mgH，则 A 正确，B 错误；机 械能的减少量在数值上等于克服摩擦力做的功， Wf ＝ fL ＝ mgH，则 C 正确，D 错误．
能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会 凭空消失 ，它只会从一 种形式 转化为其他形式，或者从一个物体 转移到另一个物 体，而在转化和转移的过程中，能量的总量 保持不变 ． 2．表达式：ΔE 减＝ΔE 增．
1．力对物体做了多少功，物体就有多少能量(
)
[答案]
× )
2．功就是能，能就是功( [答案] ×
高考物理总复习 课标版
第4讲
功能关系
能量守恒定律
基 础
知 识 回 顾
知识点一 1．功和能
功和能
(1)做功的过程就是 能量转化的 须通过 做功 来实现． (2)功是
高中物理高考 第7章 实验8 验证动量守恒定律 2023年高考物理一轮复习(新高考新教材)
第七章 动量
实验八 验证动量守恒定律
目标 1.理解动量守恒定律成立的条件，会利用不同案例验证动量守恒定律.2.知道在不同实验案例中 要求 要测量的物理量，会进行数据处理及误差分析.
内容 索引
实验技能储备 考点一 教材原型实验 考点二 探索创新实验 课时精练
实验技能储备
一、实验原理 在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速 度v1、v2、v1′、v2′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动 量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后动量是否相等. 二、实验方案及实验过程 案例一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 1.实验器材 气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹 性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥.
(2)小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中__M__点，m2的落点是图中 __N___点；
碰撞前，小球m1落在题图中的P点，由于m1>m2，当小球m1与m2发生 碰撞后，m1的落点是题图中M点，m2的落点是题图中N点；
(3)用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式_m__1 __sP_＝__m__1 _s_M_＋__m__2__s_N_， 就能说明两球碰撞前后动量是守恒的；
本实验需要验证动量守恒定律，所以在实验中必须要测量质量和速 度，速度可以根据光电门的挡光时间求解，而质量通过天平测出， 同时，挡光片的宽度可以消去，所以不需要测量挡光片的宽度，故 选B、C.
(3)在第二次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中动量守恒，则应该满足的 表达式为__m_1_Δ1_t4_＝__(_m_1_＋__m_2_)_Δ1_t5__(用已知量和测量量表示).
如果小球的碰撞为弹性碰撞， 则满足12m1v12＝12m1v1′2＋12m2v2′2 代入以上速度表达式可得m1sP＝m1sM＋m2sN 故验证m1sP和m1sM＋m2sN相等即可.
高考第一轮复习《机械能》单元测试(附答案)
高考第一轮复习《机械能》单元测试一、不定项选择题1．在下列实例中（不计空气阻力）机械能守恒的是： A ．拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升 B ．物体沿固定光滑斜面自由下滑 C ．物体做竖直上抛运动 D ．单摆在摆动过程２．如图，A 、B 质量相等，它们与地面间的摩擦系数也相等，且F A =F B ，如果A 、B 由静止开始运动相同的距离，那么： A ．F A 对A 做的功与F B 对B 做的功相同；B ．F A 对A 做功的平均功率大于F B 对B 做功的平均功率；C ．到终点时物体A 获得的动能大于物体B 获得的动能；D ．到终点时物体A 获得的动能小于物体B 获得的动能。
3．一质量为m 的小球，用长为L 的轻绳悬挂于O 点。
小球在水平力F 作用下，从平衡位置P 点很缓慢地移动到Q 点，如图所示，则力F 所做的功为： A ． mgLcos θ B ．FLsin θ C . mgL(1-cos θ) D ．FLcos θ4．如图所示，置于光滑水平面上的长木板B 的左端有一物块A ，A 、B 间有摩擦，现用恒力F 将A 拉至B 的右端，第一次将B 固定在水平面上，F 的功为W l ，产生的内能增量为ΔE l ，第二次使B 可自由滑动，P 的功为W 2 ，产生的内能增量为ΔE 2 ，则：A ．W 1=W 2 ΔE l ＝ΔE 2B ．W 1=W 2 ΔE l <ΔE 2C ．W 1<W 2 ΔE l ＝ΔE 2D ．W 1<W 2 ΔE l <ΔE 2５．如图所示，质量分别为m 和2m 的两个小物体可视为质点，用轻质细线连接，跨过光滑圆柱体，轻的着地，重的恰好与圆心一样高，若无初速度地释放，则物体m 上升的最大高度为：A ．RB ．4R/3C ．R/3D ．2R2mF B６．如图所示，用F=20N 的力将重物G 由静止开始，以a=0.2m/s 2的加速度上提，则5s 末时，力F 的功率为：A ．10WB ．20WC ．30WD ．40W７．质量为m 的物体，从静止开始以2g 的加速度竖直向下运动h 高度，那么： A ．物体的重力势能减少2mgh B ．物体的动能增加2mgh C ．物体的机械能保持不变 D ．物体的机械能增加2mgh8．如图所示，初速度为0υ的物体从D 点出发沿DBA 滑到A 点时速度刚好为零。
(新课标)高考物理一轮复习 课时作业23 机械能守恒定律(含解析)新人教版-新人教版高三全册物理试题
机械能守恒定律一、选择题1．(2018·南充模拟)以下运动中物体的机械能一定守恒的是( ) A ．物体做匀速直线运动B ．物体从高处以g4的加速度竖直下落C ．不计空气阻力，细绳一端拴一小球，使小球在竖直平面内做圆周运动D ．物体做匀变速曲线运动 答案 C解析 A 项，物体做匀速直线运动时动能不变，而重力势能可能变化，所以机械能不一定守恒，故A 项错误．B 项，物体从高处以g4的加速度竖直下落时，必定受到向上的阻力，物体的机械能不守恒，故B 项错误．C 项，不计空气阻力，细绳一端拴一小球，使小球在竖直平面内做圆周运动，细绳的拉力对小球不做功，只有重力做功，机械能守恒，故C 项正确．D 项，物体做匀变速曲线运动时可能有除重力以外的力做功，机械能不一定守恒，故D 项错误． 2.如下列图，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上，现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，如此在小球从释放到落至地面的过程中，如下说法正确的答案是( )A ．斜劈对小球的弹力不做功B ．斜劈与小球组成的系统机械能守恒C ．斜劈的机械能守恒D ．小球重力势能减少量等于斜劈动能的增加量 答案 B解析 不计一切摩擦，小球下滑时，小球和斜劈组成的系统只有小球的重力做功，系统机械能守恒，B 项正确，C 、D 两项错误；斜劈对小球的弹力与小球位移间夹角大于90°，故弹力做负功，A 项错误．3．(多项选择)人站在h 高处的平台上，水平抛出一个质量为m 的物体，物体落地时的速度为v ，以地面为重力势能的零点，不计空气阻力，如此有( )A ．人对小球做的功是12mv2B ．人对小球做的功是12mv 2－mghC ．小球落地时的机械能是12mv2D ．小球落地时的机械能是12mv 2－mgh答案 BC解析 A 项，人对小球做的功等于小球获得的初动能，根据对从开始抛到落地的过程，运用动能定理得：W ＋mgh ＝12mv 2，所以人对小球做的功是W ＝12mv 2－mgh ，故A 项错误，B 项正确；C 项，以地面为重力势能的零点，小球落地的机械能等于落地时的动能加重力势能，小球落地时的重力势能是零，机械能为12mv 2，故C 项正确，D 项错误．4．(2018·西宁一模)(多项选择)某娱乐项目中，参与者抛出一小球去撞击触发器，从而进入下一关．现在将这个娱乐项目进展简化，假设参与者从触发器的正下方以v 的速率竖直上抛一小球，小球恰好击中触发器．假设参与者仍在刚刚的抛出点，沿A 、B 、C 、D 四个不同的光滑轨道分别以速率v 抛出小球，如下列图．如此小球能够击中触发器的可能是( )答案 CD解析 小球以v 竖直上抛的最大高度为h ，到达最大高度时速度为0，A 项，小球不能上升到最高点就做斜抛运动了，不能击中触发器，故A 项错误；B 项，小球离开斜面后做斜抛运动了，不能击中触发器，故B 项错误；C 项，根据机械能守恒定律可知，小球上升到最高点时速度刚好等于零，可以击中触发器，故C 项正确；D 项，在双轨中做圆周运动时到达最高点的速度可以为零，所以小球可以上升到最高点并击中触发器，故D 项正确．5．(2018·大连模拟)如下列图，长为2L 的轻弹簧AB 两端等高的固定在竖直墙面上，弹簧刚好处于原长，现在其中点O 处轻轻地挂上一个质量为m 的物体P 后，物体向下运动，当它运动到最低点时，弹簧与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g ，如下说法正确的答案是( )A ．向下运动的过程中，物体的加速度先增大后减小B ．向下运动的过程中，物体的机械能先增大后减小C ．物体在最低点时，弹簧的弹性势能为mgLtanθD ．物体在最低点时，弹簧中的弹力为mg2cosθ答案 C解析 物块向下运动，弹簧弹力增大，所受合外力减小，加速度减小，方向向下，当加速度为零时，重力和弹簧弹力的合力相等速度最大，物块继续向下运动弹簧弹力增大，合力增大，加速度增大方向向上，到达最低点时速度为零，故加速度先减小后增大，故A 项错误；物体向下运动的过程中，弹簧弹力向上，位移向下，做负功，根据W 除重＝ΔE 可知机械能一直减小，故B 项错误；根据机械能守恒定律，物体在最低点时，速度为零，动能为零，物块减小的重力势能转化为弹簧的弹性势能，由几何关系得物块下降的高度h ＝L tanθ，故弹簧的弹性势能为ΔE 弹＝mgh ＝mgLtanθ，故C 项正确；当加速度为零时，重力和弹簧弹力的合力相等，物块继续向下运动弹簧弹力增大，弹簧弹力的合力大于重力，如此有：F 弹cos θ>mg2，解得：F 弹>mg 2cosθ，故D 项错误．6.(2018·安徽三模)(多项选择)如下列图，竖直平面内有一固定的光滑轨道ABCD ，其中倾角为θ＝37°的斜面AB 与半径为R 的圆弧轨道平滑相切于B 点，CD 为竖直直径，O 为圆心．质量为m 的小球(可视为质点)从与B 点高度差为h 的位置A 点沿斜面由静止释放．重力加速度大小为g ，sin37°＝06，cos37°＝0.8，如此如下说法正确的答案是( )A ．当h ＝2R 时，小球过C 点时对轨道的压力大小为275mgB ．当h ＝2R 时，小球会从D 点离开圆弧轨道做平抛运动C ．当h ＝3R 时，小球运动到D 点时对轨道的压力大小为1.4mg D ．调整h 的值，小球能从D 点离开圆弧轨道，并能恰好落在B 点 答案 AC解析 A 项，当h ＝2R 时，从A 点到C 点的过程，根据机械能守恒：mg(h ＋R －Rcosθ)＝12mv C 2过C 点时有：F N －mg ＝m v C2R解得：F N ＝275mg根据牛顿第三定律可知，小球过C 点压力大小为275mg ，A 项正确；B 项，假设小球恰好从D 点离开圆弧轨道，如此有：mg ＝mv 02R ，mg(h 0－R －Rcosθ)＝12mv 02解得：v 0＝gRh 0＝2.3R ＞2R ，所以当h ＝2R 时，小球在运动到D 点前已经脱离轨道，不会从D 点离开做平抛运动，B 项错误；C 项，由机械能守恒可得：mg(3R ＋R －Rcosθ)＝mg2R ＋12mvD 2，求得：v D ＝ 2.4gR ，由牛顿第二运动定律可得：F N ＋mg ＝m v D2R ，解得：F N ＝1.4mg ，C 项正确；D 项，假设小球以速度v 0从D 点离开后做平抛运动，R ＋Rcosθ＝12gt 02，得：t 0＝6R 10g，且x ＝v 0t 0＝6R 10>0.6R ，D 项错误．7．(2018·银川三模)蹦床是一项运动员利用从蹦床反弹的竞技运动，在某次“蹦床〞娱乐活动中，从小朋友下落到离地面高h 1处开始计时，其动能E k 与离地高度h 的关系如图2所示．在h 1～h 2阶段图像为直线，其余局部为曲线，h 3对应图像的最高点，小朋友的质量为m ，重力加速度为g ，不计空气阻力和一切摩擦．如下有关说法正确的答案是( )A ．整个过程中小朋友的机械能守恒B ．从小朋友的脚接触蹦床直至蹦床被压缩至最低点的过程中，其加速度先增大后减小C ．小朋友处于h ＝h 4高度时，蹦床的弹性势能为E p ＝mg(h 2－h 4)D ．小朋友从h 1下降到h 5过程中，蹦床的最大弹性势能为E pm ＝mgh 1答案 C解析A项，小朋友接触蹦床后，蹦床对小朋友的弹力做功，所以整个过程中小朋友的机械能不守恒，故A项错误；B项，从小朋友的脚接触蹦床直至蹦床被压缩至最低点的过程中，蹦床对小朋友的弹力先小于重力，后大于重力，随着弹力的增大，合力先减小后反向增大，所以加速度先减小后增大，故B项错；C项，由图知，小朋友在h2处和h4处动能相等，根据蹦床和小朋友组成的系统机械能守恒得：小朋友处于h＝h4高度时，蹦床的弹性势能为E p＝mg(h2－h4)，故C项正确；D项，小朋友从h1下降到h5过程中，蹦床的最大弹性势能为E pm ＝mg(h1－h5)，故D项错误．8．(2018·潍坊三模)(多项选择)如下列图，光滑长铁链由假设干节组成，全长为L，圆形管状轨道半径为R，L＞2πR，R远大于一节铁链的高度和长度．铁链靠惯性通过轨道继续前进，如下判断正确的答案是( )A．在第一节完成圆周运动的过程中，第一节铁链机械能守恒B．每节铁链通过最高点的速度依次减小C．第一节与最后一节到达最高点的速度大小相等D．第一节回到最低点至最后一节进入轨道的过程中铁链的速度保持不变答案CD解析A项，在第一节沿圆周向上运动的过程中受到第二节的推力，而沿圆周向下运动的过程中又受到拉力，所以在第一节完成圆周运动的过程中，第一节铁链机械能不守恒．故A 项错误；B、D两项，从第一节铁链进入圆轨道，到第一节铁链回到最低点的过程中，铁链整体是重力势能不断增加，如此整体的速度逐渐减小；最后一节进入轨道后，整体的重力势能逐渐减小，如此速度逐渐增大；在第一节回到最低点至最后一节进入轨道的过程中铁链整体的重力势能不变，所以速度保持不变．故B项错误，D项正确；C项，第一节与最后一节到达最高点时，整体的重力势能是相等的，所以整体的速度大小也相等．故C项正确．9.(2018·辽宁二模)如下列图，光滑水平面与光滑半球面相连，O点为球心，一轻绳跨过光滑小滑轮连接物块A、B，A、B质量相等可视为质点，开始时A、B静止，轻绳水平伸直，B 与O点等高，释放后，当B和球心O连线与竖直方向夹角为30°时，B下滑速度为v，此时A仍在水平面上，重力加速度为g，如此球面半径为( )A.7v 24gB.7〔2＋3〕v 24g C.73v 24gD.7v243g答案 D解析 滑块A 和滑块B 系统机械能守恒，故： mgRcos30°＝12mv A 2＋12mv B 2，将B 的速度沿着平行绳子和垂直绳子方向正交分解，如下列图：滑块A 、B 沿着绳子的分速度相等，故： v A ＝v B cos30°， 其中：v B ＝v ， 联立解得： R ＝7v243g.10.如下列图，有一光滑轨道ABC ，AB 局部为半径是R 的14圆弧，BC 局部水平，质量均为m的小球a 、b 固定在竖直轻杆的两端，轻杆长为R ，不计小球大小．开始时a 球处在圆弧上端A 点，由静止释放小球和轻杆，使其沿光滑轨道下滑，如下说法正确的答案是( )A ．a 球下滑过程中机械能保持不变B ．a 、b 滑到水平轨道上时速度为2gRC ．从释放到a 、b 滑到水平轨道上，整个过程中轻杆对a 球做的功为mgR2D ．从释放到a 、b 滑到水平轨道上，整个过程中轻杆对b 球做的功为mgR2答案 C解析 A 项，下滑过程中，对两个球组成的系统，只有重力做功，故机械能守恒，而单个球机械能均不守恒，故A 项错误；B 项，下滑的整个过程中，根据机械能守恒定律，有：mgR ＋mg(2R)＝12×2mv 2；解得：v ＝3gR ；故B 项错误；C 项，对a 球由动能定理可知：W ＋mgR ＝12mv 2；解得：W ＝32mgR －mgR ＝12mgR ；故C 项正确；D 项，对b 球由动能定理可知：W ＋2mgR ＝12mv 2；解得：W ＝32mgR －2mgR ＝－12mgR ；故D 项错误．11．(2018·大连模拟)(多项选择)如下列图，由长为L 的轻杆构成的等边三角形支架位于竖直平面内，其中两个端点分别固定质量均为m 的小球A 、B ，系统可绕O 点在竖直面内转动，初始位置OA 水平．由静止释放，重力加速度为g ，不计一切摩擦与空气阻力．如此( )A ．系统在运动过程中机械能守恒B ．B 球运动至最低点时，系统重力势能最小C ．A 球运动至最低点过程中，动能一直在增大D ．摆动过程中，小球B 的最大动能为34mgL 答案 AD解析 A 项，系统在运动过程中，只有重力做功，故机械能守恒，故A 项正确；B 、C 两项，系统重心在A 、B 连线的中点位置，故AB 连线水平时，系统重力势能最小，动能最大；故A 球运动至最低点过程中，动能先增加，后减小，故B 、C 两项错误；D 项，故AB 连线水平时，系统动能最大，此时A 球到图中B 球位置，故根据机械能守恒定律，有： mg ·32L ＝2×12mv 2， 解得：12mv 2＝34mgL ，故D 项正确．12.(2018·江苏二模)(多项选择)如下列图，在半径为r 的轴上悬挂一个质量为M 的水桶，轴上分布着6根手柄，柄端有6个质量为m 的小球．球离轴心的距离为R ，轮轴、绳(极细)与手柄的质量以与摩擦均不计．现将水桶从某一高度释放使整个装置转动，当转动n 周时，如此( )A ．水桶的速度是小球转动线速度的rR 倍B ．水桶的瞬时速度为4πnr 3Mg Mr 2＋6mR2 C ．每个小球获得的动能为E k ＝2πnr 3mMgMr 2＋6mR 2D ．水桶减小的机械能为2πnrMg 答案 AB解析 A 项，轮轴和手柄具有一样角速度ω，故水桶下落速度为ωr，小球速度大小为ωR；故A 项正确；B 、C 两项，装置转动过程只有重力做功，机械能守恒；故有：Mg·2πnr＝12M (ωr)2＋6×12m (ωR)2； 所以，角速度ω＝4πnMgrMr 2＋6mR2，那么，水桶的瞬时速度为ωr＝4πnM gr 3Mr 2＋6mR2，小球的速度为ωR＝4πnMgrR 2Mr 2＋6mR 2，故每个小球获得的动能为12m (ωR)2＝2πnMmgrR 2Mr 2＋6mR2；故B 项正确，C 项错误；D 项，水桶减小的重力势能为2πnrMg；水桶的动能增加，故D 项错误． 二、非选择题13.如下列图，在倾角为30°的光滑斜面体上，一劲度系数为k ＝200 N/m 的轻质弹簧一端连接固定挡板C ，另一端连接一质量为m ＝4 kg 的物体A ，一轻细绳通过定滑轮，一端系在物体A 上，另一端与质量也为m 的物体B 相连，细绳与斜面平行，斜面足够长，用手托住物体B 使细绳刚好没有拉力，然后由静止释放，求：(1)弹簧恢复原长时细绳上的拉力；(2)物体A 沿斜面向上运动多远时获得最大速度； (3)物体A 的最大速度大小． 答案 (1)30 N (2)20 cm (3)1 m/s解析 (1)弹簧恢复原长时，物体A 、B 的加速度大小一样， 对B 分析：mg －T ＝ma ， 对A 分析：T －mgsin30°＝ma ， 代入数据解得：T ＝30 N. (2)初始位置，弹簧的压缩量为： x 1＝mgsin30°k＝10 cm ，当物体A 速度最大时，即物体A 的加速度为0，对物体A 分析有： mg ＝kx 2＋mgsin30°， 弹簧的伸长量为：x 2＝10 cm ， 所以物体A 沿斜面上升的距离为： x ＝x 1＋x 2＝20 cm.(3)因为x 1＝x 2，所以弹簧的弹性势能没有改变，由系统机械能守恒得： mg(x 1＋x 2)－mg(x 1＋x 2)sin30°＝12·2m ·v 2，解得：v ＝1 m/s.14.(2018·江苏)如下列图，钉子A 、B 相距5l ，处于同一高度．细线的一端系有质量为M 的小物块，另一端绕过A 固定于B.质量为m 的小球固定在细线上C 点，B 、C 间的线长为3l.用手竖直向下拉住小球，使小球和物块都静止，此时BC 与水平方向的夹角为53°.松手后，小球运动到与A 、B 一样高度时的速度恰好为零，然后向下运动．忽略一切摩擦，重力加速度为g ，取sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.求：(1)小球受到手的拉力大小F ； (2)物块和小球的质量之比M∶m；(3)小球向下运动到最低点时，物块M 所受的拉力大小T.解析 (1)松手前小球受力分析如下列图，由平衡得：T 1sin53°＝T 2cos53° F ＋mg ＝T 1cos53°＋T 2sin53° 且T 1＝Mg联立解得：F ＝53Mg －mg(2)小球运动到与A 、B 一样高度过程中， 小球上升高度为：h 1＝3lsin53° 物块下降高度为：h 2＝4l －2l ＝2l整个过程系统机械能守恒，如此有：mgh 1＝Mgh 2 联立解得：M m ＝65(3)根据机械能守恒定律可知，小球向下运动到最低点即为小球回到起始点，设此时AC 方向拉力为T ，由牛顿第二定律得： 对物块：Mg －T ＝Ma对小球：沿AC 方向与物块的加速度一样 T －mgcos53°＝ma 解得：T ＝4855mg.。
高三一轮复习 机械能守恒定律
题型二、 题型二、系统机械能守恒的应用
3．(单选 如图 5－3－2 所示，一很长的、不可伸长的柔软 ． 单选)如图 － － 所示，一很长的、 单选 轻绳跨过光滑定滑轮， 轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球 a 和 b.a 球质量为 m， ， 静置于地面； 静置于地面；b 球质量为 3m，用手托住，高度为 h，此时轻绳 ，用手托住， ， 刚好拉紧． 可能达到的最大高度为( 刚好拉紧．从静止开始释放 b 后，a 可能达到的最大高度为 B ) A．h ． B．1.5h D．2.5h ． ． C．2h ．
考点2
机械能守恒定律的应用
1．机械能守恒定律的三种表达式 (1)从守恒的角度：选取某一平面为零势能面，如果含有弹 簧则弹簧处于原长时弹性势能为零，系统末状态的机械能和初 状态的机械能相等，即 Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1. (2)从能量转化的角度：系统的动能和势能发生相互转化时， 若系统势能的减少量等于系统动能的增加量，系统机械能守恒， 即∆Ep＝－∆Ek. (3)从能量转移的角度：系统中有 A、B 两个物体(或更多物 体)，若 A 机械能的减少量等于 B 机械能的增加量，系统机械能 守恒，即∆EA减＝∆EB增．
1．(双选 如图 5－3－7 所示，一根不可伸长的轻绳 ． 双选 双选)如图 － － 所示， 两端分别系着小球 A 和物块 B，跨过固定于斜面体顶端 ， 的小滑轮 O，倾角为 30°的斜面体置于水平地面上．A ， °的斜面体置于水平地面上． 开始时， 的质量为 m，B 的质量为 4m.开始时，用手托住 A，使 ， 开始时 ， OA 段绳恰处于水平伸直状态 绳中无拉力 ，OB 绳平行 段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力 绳中无拉力)， 于斜面， 静止不动． 由静止释放， 于斜面，此时 B 静止不动．将 A 由静止释放，在其下摆 过程中，斜面体始终保持静止，下列判断中正确的是(） 过程中，斜面体始终保持静止，下列判断中正确的是 ）
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第七章机械能守恒定律考点及考点要求考点一追寻守恒量——能量1．伽利略理想斜面实验伽利略在斜面实验中(如图1所示)，发现一个启发性的事实：无论斜面陡些或缓些，小球最后总会在斜面上的某点速度变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度________．在物理学中，我们把这一事实说成是“某个量是________的”．并且把这个量叫做________或______．图12．守恒的含义有某一个量，我们把它称为能量，在自然界经历的____________的变化中它不变化，总是守恒的．3．动能、势能(1)物体由于________而具有的能量叫做动能．(2)相互作用的物体凭借其________而具有的能量叫做势能．(3)动能和势能相互转化从伽利略斜面实验可以体会到势能和动能可以相互转化，但是能的总和是不变的．1．在伽利略的斜面实验中，小球从斜面A上距斜面底端为h高处滚下斜面，通过最低点后继续滚上另一个斜面B，小球最后会在斜面B上某点速度变为零，这点距斜面底端的竖直高度仍为h.在小球运动过程中，下面的叙述正确的是( )①小球在A斜面上运动时，距斜面底端的竖直高度越来越小，小球的运动速度越来越大②小球在A斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大③小球在B斜面上运动时，速度越来越大，距斜面底端的高度越来越小④小球在B斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大A．①② B．②③C．①④ D．③④2．在室内滑雪场，游客们足不出户即可享受滑雪的乐趣，游客先乘自动扶梯至雪坡顶端，然后顺坡滑下，滑到平地上后很快停下来，从雪坡顶端到最后停下来的整个过程中，下列说法正确的是( )A．人的动能先增加后减小，但动能与势能之和不变B．人的动能先增加后减小，但动能与势能之和一直减小C．人的动能先增加后减小，动能与势能之和先变大后不变D．人的动能先增加后减小，动能与势能之和先变大后减小3．物质、能量、信息构成世界的基本要素，下面关于能量的认识中错误的是( )A．能量是一个守恒量B．同一个物体可能同时具有多种形式的能量C．物体对外做了功，它一定具有能量D．地面上滚动的足球最终停下来，说明能量消失了考点二功1．功与能量转化的关系做功的过程也存在能量转化的过程，能量的转化与力对物体做功有关．2．功(1)做功的两个要素：力和物体在力的方向上的位移．(2)功的公式：____________.(3)功的单位________，简称______，符号：J.(4)功的公式的适用条件：恒力的功．(5)正功和负功：0≤α＜90°，力F对物体做______功，α＝90°，力F对物体________，90°＜α≤180°，力F对物体做______功．(6)负功的两种说法：一个力对物体做负功，可以说成物体____________做了功．3．功的计算(1)一个恒力F做功的两种处理方法．①用力F乘以力的方向上的分位移____________．②用位移l乘以位移方向上的分力____________．(2)多个力做的总功的计算方法．①先求合力F合，再利用W合＝F合l cos α求功．②先由W＝Fl cos α求出各个力的功W1、W2…W n，再将各个力所做的功求代数和，即W合＝W1＋W2＋…＋W n.1．关于功的概念，下列说法正确的是( )A．功有正、负之分，说明功有方向B．力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量C．若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有发生位移D．一个恒力对物体做的功由力的大小和物体在该力的方向上发生的位移决定2．(·浙江1月学考·11)质量为m的物体受一水平力F作用，在光滑的水平面上通过的位移为x，该力做功为W；若把该物体放在某一粗糙的水平面上，受同样水平力F作用做匀速直线运动，通过相同的位移x，则该力做功为( )A．大于W B．小于WC．W D．03．如图2所示，小朋友在弹性较好的蹦床上跳跃翻腾，尽情嬉耍．在小朋友接触床面向下运动的过程中，床面对小朋友的弹力做功情况是( )图2A．先做负功，再做正功B．先做正功，再做负功C．一直做负功D．一直做正功4．如图3甲为一女士站立在台阶式自动扶梯上正在匀速上楼，如图乙为一男士站立在乘履带式自动人行道上正在匀速上楼．下列关于两人受到的力做功判断正确的是( )图3A．甲图中支持力对人做正功B．乙图中支持力对人做正功C．甲图中摩擦力对人做负功D．乙图中摩擦力对人做负功5．如图4所示，下列过程中人对物体做了功的是( )图4A．小华用力推石头，但没有推动B．小明举起杠铃后，在空中停留3秒的过程中C．小红提着书包，随电梯一起匀速上升的过程中D．运动员将冰壶推出后，冰壶在水平冰面上滑行了5米的过程中图56．(·浙江6月学考·16)如图5所示，坐在雪撬上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，雪橇受到的( )A．支持力做功为mgl B．重力做功为mglC．拉力做功为Fl cos θD．滑动摩擦力做功为－μmgl考点三功率1．功率(1)物理意义：表示力做功的快慢．(2)定义式：________________.(3)单位：________，简称瓦，符号：______.2．额定功率动力机械长时间正常工作时的________________．3．公式P＝Fv的推导由P ＝W t ，W ＝Fl ，v ＝l t可得________，其中F 与v 的方向在同一条直线上． (1)若v 为瞬时速度，P 为力F 做功的瞬时功率． (2)若v 为平均速度，P 为力F 做功的平均功率．1．关于功率，以下说法中正确的是( ) 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，发动机功率一定时，汽车的牵引力与运动速度成反比图62．如图6所示，汽车上坡时，在发动机的功率P 不变的情况下，要想增大牵引力F ，应该怎样改变速度的大小v ( )A ．增大vB ．减小vC ．维持v 不变D ．与v 的变化无关3．质量为1 kg 的物体从足够高处自由下落，不计空气阻力，取g ＝10 m/s 2，则开始下落1 s 末重力的功率是( ) A ．100 W B ．50 W C ．200 WD ．150 W4．起重机把2.0×104N 的重物匀速提升10 m ，其输出功率是5.0×104W ．已知g ＝10 m/s 2，则起重机( ) A ．用时4 s B ．用时5 s C ．做功8.0×105JD ．做功5.0×105J5．(·浙江6月学考·22)如图7所示，某同学的质量为50 kg，所骑自行车的质量为15 kg，设该同学在平直路面上正常骑行时脚踏自行车的功率为40 W．若人与车受到的阻力是其重力的0.02倍，则正常骑行时的速度大小约为( )图7A．3 m/s B．4 m/sC．13 m/s D．30 m/s6．快艇在运动中受到的阻力与速度平方成正比(即F f＝kv2)．若油箱中有20 L燃油，当快艇以10 m/s的速度匀速行驶时，还能行驶40 km，假设快艇发动机的效率保持不变，则快艇以20 m/s的速度匀速行驶时，还能行驶( )A．80 km B．40 kmC．10 km D．5 km考点四重力势能1．重力做功的特点重力做功与物体运动的路程无关，只跟物体始末位置的____________有关．2．重力势能(1)表达式：______________，其中h是物体相对参考平面的高度．(2)单位：焦耳，简称焦，符号：J.3．重力做功与重力势能变化的关系(1)表达式：____________________________________.(2)两种情况①当物体从高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减小，即W G＞0，E p1＞E p2.②当物体由低处运动到高处时，重力做负功，重力势能增加，即W G＜0，E p1＜E p2.重力做负功，也叫做物体克服重力做功．4．重力势能的相对性重力势能具有____________，其大小与所选的参考面有关，同一物体在同一位置，所选的参考面不同，其重力势能的数值也不同．1．(2015·浙江7月学考·17)如图8所示是跳高运动员正在飞越横杆时的情景．对运动员从起跳到图示位置的过程，下列说法正确的是( )图8A ．运动员的重心升高B ．运动员的重力势能减小C ．运动员所受重力不做功D ．运动员所受重力做正功2．如图9所示，质量为m 的小球从高为h 处的斜面上的A 点滚下经过水平面BC 后，再滚上另一斜面，当它到达h4的D 点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为( )图9A.mgh4B.3mgh4C ．mghD ．03．关于重力做功和物体的重力势能，下列说法中错误的是( ) A ．当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少 B ．物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加 C ．地球上任何一个物体的重力势能都有一个确定值 D ．重力做功的多少与参考平面的选取无关4．如图10所示，一小孩从公园中的滑梯上加速滑下，对于其机械能变化情况，下列说法中正确的是( )图10A．重力势能减小，动能不变B．重力势能减小，动能增加C．重力势能减小，动能减小D．重力势能增加，动能增加5．质量为m的小陶同学助跑跳起后，手指刚好能摸到篮球架的球筐．该同学站立举臂时，手指触摸到的最大高度为h1，已知篮球筐距地面的高度约为h2，则在助跑、起跳和摸筐的整个过程中，该同学重力势能的增加量最接近( )A．mgh1B．mgh2C．mg(h2－h1) D．mg(h1＋h2)6．一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上A先落到地面C最后滚入沟底D.已知AC、CD的高度差分别为2.2 m和3.0 m，以地面C为零势能面，A、B、C、D、E面之间竖直距离如图11所示．算出该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D 处的重力势能分别是(g取10 m/s2)( )图11A．15.6 J和9 J B．9 J和－9 JC．15.6 J和－9 J D．15.6 J和－15.6 J考点五弹性势能1．弹性势能发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能．2．弹力做功与弹性势能的关系表达式：W弹＝－(E p2－E p1)弹力做正功弹性势能________，弹力做负功弹性势能________．1．关于弹性势能，下列说法中正确的是( )A．任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能B．具有弹性势能的物体，不一定发生弹性形变C．物体只要发生形变，就一定具有弹性势能D．弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关2．如图12所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态，当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是( )图12A．弹簧对物体做正功，弹簧的弹性势能逐渐减少B．弹簧对物体做负功，弹簧的弹性势能逐渐增加C．弹簧先对物体做正功，后对物体做负功，弹簧的弹性势能先减少再增加D．弹簧先对物体做负功，后对物体做正功，弹簧的弹性势能先增加再减少3．如图13所示，轻弹簧的一端固定在墙上，小孩对弹簧的另一端施加一个向右的作用力让弹簧伸长，那么，在弹簧伸长的过程中( )图13A．弹簧对小孩做正功B．小孩对弹簧做负功C．弹簧的弹性势能增加D．弹簧对墙壁做正功4.如图14所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化情况是( )图14A．重力势能减少，弹性势能增大B．重力势能增大，弹性势能减少C．重力势能减少，弹性势能减少D．重力势能不变，弹性势能增大5．(2015·浙江9月学考测试·11)如图15所示，轻质弹簧下悬挂一个小球，手掌托小球使之缓慢上移，弹簧恢复原长时迅速撤去手掌使小球开始下落．不计空气阻力，取弹簧处于原长时的弹性势能为零．撤去手掌后，下列说法正确的是( )图15A．刚撤去手掌瞬间，弹簧弹力等于小球重力B．小球速度最大时，弹簧的弹性势能为零C．弹簧的弹性势能最大时，小球速度为零D．小球运动到最高点时，弹簧的弹性势能最大考点六动能和动能定理1．动能(1)表达式：________________________.(2)单位：焦耳，简称焦，符号：J.2．动能定理(1)动能定理：合力所做的功等于物体动能的变化．(2)表达式：__________________________________.式中W 合是各个外力对物体做功的总和，E k2－E k1是做功过程中始末两个状态动能的增量． 发展提升(1)如果物体受到几个力的共同作用，则式中的W 合表示各个力做功的代数和，即合外力所做的功W 合＝W 1＋W 2＋W 3＋……(2)如果外力做正功，物体的动能________；外力做负功，物体的动能________．(3)应用动能定理解题的步骤①选取研究对象，明确研究过程；②分析研究对象的受力情况，明确各力的做功情况，求出合力做的功(即各个力做功的代数和)；③确定初、末状态的动能，明确动能的变化量；④根据动能定理列出方程；⑤求解方程、分析结果．1．关于动能，下列说法中错误的是( )A ．动能是普遍存在的机械能中的一种基本形式，凡是运动的物体都有动能B ．公式E k ＝12mv 2中，速度v 是物体相对于地面的速度，且动能总是正值 C ．一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化D ．动能不变的物体，一定处于平衡状态2．两个物体的质量之比为1∶4，速度大小之比为4∶1，则这两个物体的动能之比是( )A ．1∶4B ．4∶1C ．2∶1D ．1∶13．(2012·浙江6月学考·20)如图16所示，装有足够多沙子的圆桶上方有大小相同的实心钢球和木球，现从同一高度由静止释放，不计空气阻力，下列说法正确的是( )图16A．钢球陷入沙子中的深度比木球深B．钢球到达沙子表面的速度比木球大C．钢球陷入沙子全过程的速度变化量比木球大D．钢球陷入沙子全过程克服阻力做的功与木球相等4．一个质量为m的小球，用长为l的轻绳挂于O点，小球在水平力F的作用下，从平衡位置P缓慢地移动到Q点，如图17所示，则水平力F所做的功为( )图17A．mgl cos θB．Fl sin θC．mgl(1－cos θ) D．Fl(1－cos θ)5．如图18所示，哈尔滨第24届世界大学生冬运会某滑雪道为曲线轨道，滑雪道长s＝2.5×103 m，高度h＝720 m，运动员从该滑道顶端由静止开始滑下，经t＝200 s到达滑雪道底端时速度v＝30 m/s，人和滑雪板的总质量m＝80 kg，g取10 m/s2，求人和滑雪板：图18(1)到达底端时的动能；(2)在滑动过程中重力做功的功率；(3)在滑动过程中克服阻力做的功．6．(2015·浙江学业水平考试)如图19所示是公路上的“避险车道”，车道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险，质量m＝2.0×103kg的汽车沿下坡行驶，当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力，此时速度表示数v1＝36 km/h，汽车继续沿下坡匀加速直行l＝350 m、下降高度h＝50 m时到达“避险车道”，此时速度表示数v2＝72 km/h.(g取10 m/s2)图19(1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量；(2)求汽车在下坡过程中所受的阻力；(3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17°，汽车在“避险车道”上受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽车在“避险车道”上运动的最大位移(sin 17°≈0.3)．7．如图20所示，竖直固定放置的斜面DE与一光滑的圆弧轨道ABC相连，C为切点，圆弧轨道的半径为R，斜面的倾角为θ.现有一质量为m的滑块从D点无初速度下滑，滑块可在斜面和圆弧轨道之间做往复运动，已知圆弧轨道的圆心O与A、D在同一水平面上，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，求：图20(1)滑块第一次至左侧AC弧上时距A点的最小高度差h；(2)滑块在斜面上通过的最大路程s.考点七机械能守恒定律1．机械能(1)机械能：________和________的总和称为机械能，用E表示，其中势能包括重力势能和弹性势能．(2)表达式：E＝E k＋E p.2．机械能守恒定律(1)内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变．(2)表达式：①____________________________________________；②____________________________________________.3．机械能守恒的条件只有________(或弹力)做功．4．判断机械能是否守恒(1)依据机械能守恒的条件来判断：看是否只有重力或弹力做功，若只有重力或弹力做功，则机械能守恒．(2)依据能量的转化来判断：看在物体运动过程中有没有其他形式的能量参与机械能的转化，如电能、内能等．若有其他形式的能参与，则机械能不守恒；若没有其他形式的能参与，而只有动能和势能的转化，则机械能守恒．5．应用机械能守恒定律解题的步骤(1)确定研究对象；(2)分析研究对象在运动过程中的受力情况以及各力做功的情况，判断机械能是否守恒；(3)若符合定律成立的条件，则选取合适的参考平面，并确定研究对象在初、末状态时的机械能；(4)根据机械能守恒定律，列出表达式；(5)求解，对结果进行必要的讨论和说明．1．(·浙江7月学考·13)在阳台上质量不同的两小球自同一高度一起静止释放，忽略空气阻力，以地面为参考平面，则在两球落到水平地面前瞬间，下列判断正确的是( )A．质量大的球动能较大B．质量大的球势能较小C．质量大的球势能较大D．两球的机械能均为零图212．(2015·浙江1月学考·14)如图21所示为跳伞爱好者表演高楼跳伞的情形，他们从楼顶跳下后，在距地面一定高度处打开伞包，最终安全着陆，则跳伞者( )A ．机械能一直减小B ．机械能一直增大C ．动能一直减小D ．重力势能一直增大3．(·浙江6月学考·18)如图22所示，将质量为m 的石块从离地面h 高处以初速度v 0斜向上拋出．以地面为参考平面，不计空气阻力，当石块落地时( )图22A ．动能为mghB ．动能为12mv 20C ．重力势能为mghD ．机械能为12mv 20＋mgh 4．质量相等的均匀铁球和铝球在光滑的水平面上，以相同的速度运动，比较两球的机械能( )A ．铁球的机械能大于铝球的机械能B ．铁球的机械能小于铝球的机械能C ．铁球的机械能等于铝球的机械能D ．不能确定哪个球的机械能大5．下列运动过程中，机械能一定守恒的是( )A ．做自由落体运动的小球B ．在竖直平面内做匀速圆周运动的物体C ．在粗糙斜面上匀加速下滑的物块D ．匀速下落的跳伞运动员6．(2015·浙江学考模拟)如图23所示是跳台滑雪的示意图，雪道由倾斜的助滑雪道AB 、水平平台BC 、着陆雪道CD 及减速区DE 组成，各雪道间均平滑连接．A 处与水平平台间的高度差h ＝45 m ，CD 的倾角为30°.运动员自A 处由静止滑下，不计其在雪道ABC 滑行和空中飞行时所受的阻力，运动员可视为质点，g 取10 m/s 2.图23(1)求运动员滑离平台BC时的速度大小；(2)为保证运动员落在着陆雪道CD上，雪道CD长度至少为多少？(3)若实际的着陆雪道CD长为150 m，运动员着陆后滑到D点时具有的动能是着陆瞬间动能的80%.在减速区DE滑行s＝100 m后停下，运动员在减速区所受平均阻力是其重力的多少倍？7．如图24所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R，一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动．要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度)．求物块初始位置相对圆形轨道底部的高度h的取值范围．图248．特种兵过山谷的一种方法可简化为如图25所示情景．将一根长为2d的不可伸长的细绳两端固定在相距为d的A、B两等高点，绳上挂一小滑轮P，战士们相互配合，沿着绳子滑到对面．如图所示，战士甲水平拉住滑轮，质量为m的战士乙吊在滑轮上，脚离地，处于静止状态，此时AP竖直，然后战士甲将滑轮从静止状态释放，若不计滑轮摩擦及空气阻力，也不计绳与滑轮的质量，求：图25(1)战士甲释放前对滑轮的水平拉力F；(2)战士乙滑动过程中的最大速度．考点八能量守恒定律与能源1．能量守恒定律(1)能量守恒定律确立的两类重要事实：确认了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化．(2)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．2．能源和能量耗散(1)人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期．自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源．(2)能源短缺和环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题．(3)燃料燃烧时，一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用．电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量耗散．3．节约能源的意义自然界中的能量在利用过程中总量虽未减少，但可利用的品质降低了，也就是说自然界中宏观过程具有方向性，能量的利用是有条件的，也是有代价的．1．崔牛先生向客户推介他设计的“超级推进器”，该推进器由超导体、激光器、致冷剂以及计算机控制系统组成，其神奇之处在于能通过自身的循环工作，源源不断地获得动力，而不需要消耗任何能源．事实上，这是不可能实现的，因为他的设计违反了( )A．质量守恒定律B．电荷守恒定律C．机械能守恒定律D．能量守恒定律2．(2011·浙江6月学考·19)“低碳世博”是2010年上海世博会的核心理念，“低碳”要求我们节约及高效利用能源．关于能源与能量，下列说法正确的是( )A．能量被使用后就消灭了，所以要节约能源B．自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用C．人类应多开发与利用风能、太阳能、核能等能源D ．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创生3．(2015·浙江1月学考·31)太阳能汽车是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能工作的一种新型汽车．已知太阳辐射的总功率约为4×1026 W ，太阳到地球的距离约为1.5×1011m ，假设太阳光传播到达地面的过程中约有40%的能量损耗，某太阳能汽车用太阳能电池板接收到的太阳能转化为机械能的转化效率约为15%.如果驱动该太阳能汽车正常行驶所需的机械功率为5 kW ，且其中的15来自于太阳能电池，则所需的太阳能电池板的面积至少约为(已知半径为r 的球的体积为43πr 3，球的表面积为4πr 2)( ) A ．2 m 2 B ．6 m 2 C ．8 m 2 D ．12 m 2 考点九 实验：探究做功与物体速度变化的关系1．实验目的(1)通过实验探究做功与物体速度变化的关系．(2)巩固打点计时器所打纸带上各点速度的测量方法和用图象法处理实验数据的方法．2．实验原理探究做功与物体速度变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做不同的功时物体的速度，为简化实验可将物体初速度设置为零，可用图26所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v .这样就得到若干组功和速度的数据．作出W －v 和W －v 2图线，分析图线可以得到橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的关系．图263．实验器材小车(前面带小钩)、100～200 g 砝码、长木板(一侧适当的对称位置钉两个铁钉)、打点计时器及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器则不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺．4．实验步骤(1)按如图27所示装置将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力．图27(2)先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为W1，将这一组数据记入表格．(3)用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这时橡皮筋对小车做的功为W2，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格．(4)用3条、4条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，将数据记入表格．5．数据处理先对测量数据进行估计，或者作个W－v草图，大致判断两个量可能是什么关系．如果认为可能是W∝v2，对于每一个速度值算出它的二次方，然后以W为纵坐标、v2为横坐标作图，如果这样作出来的图象是一条过原点的直线，说明两者关系就是W∝v2.6．误差分析(1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比．(2)没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差．(3)利用打点的纸带计算小车的速度时，测量不准会带来误差．7．注意事项(1)平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡．方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到木板的一个合适的倾角．(2)测小车速度时，应选纸带上点距均匀的部分，也就是选小车做匀速运动时打在纸带上的点．(3)橡皮筋应选规格一样的．力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值．这是本实验的技巧之一，这里通过转换单位的方法巧妙地解决了这一难题，这也是物理实验中常用的一种思想和手段．(历史上卡文迪许扭秤实验和这里相似)。