人教版高中物理必修二机械能守恒定律
人教版高中物理必修二第七章-机械能守恒定律-知识点归纳
第七章《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 θW ——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2πθ=时,即力与位移垂直功为零,力不做功; 当],2(ππθ∈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 θ8 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:tW P =(平均功率) θυc o s F P =(平均功率或瞬时功率)3单位:瓦特W4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。
人教版高中物理必修第2册 第八章机械能守恒定律 第1节功与功率
分析: 实际功率不一定总等于额定功率,大多数情况下输出的实际功率都比额定
功率小,但在需要时,短时间也可以输出更大的功率。题目中说“受到的阻力不变”,
表明本题对于较低速度行驶时发动机的输出功率只要求估算。
例 发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率。某型号汽车发动机的额定功率
为60kW,在水平路面上行使时受到的阻力是1800N,求发动机在额定功率下汽车匀速行使的速度.在
D.由P=Fv可知,当发动机功率一定时,牵引力与速度成反比
解析:
A错:功率与做功的时间无直接关系。
B错:据P= 能计算出一段时间内平均功率的大小,不能求出任意时刻的瞬时功率。
W
t
C错:当牵引力一定时,根据P=Fv知,汽车发动机的功率与速度成正比。
D对:由公式P=Fv可知,当汽车输出功率一定时,牵引力与汽车的速度成反比。
W Fl cos
(2)先求出各个力所做的功,再求其代数和.
W1 F1l cos1
W2 F2 l cos 2
W W1 W2 F1l cos1 F2 l cos 2
例 一个质量150kg的雪橇,受到与水平方向成37°角的斜向上方的拉力,大小为500N,在水
W 0
一、功
1、定义:
力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力与位移的夹角余弦这三者的乘积.
2、公式: = (适用于恒力做功)
3、单位: 国际单位:焦耳(J) 1 J=1 N×1 m=1N·m
4、标量:遵从代数运算法则。
注意:功的一般表达式运用要注意两点
①力必须是恒力
(1)当
0 90 时,W > 0,力对物体做正功;
人教版高中物理必修第2册 第8章 机械能守恒定律 3 动能和动能定理
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第八章 机械能守恒定律
问题 (1)物体在运动过程中受几个力作用?做功情况怎样? (2)从A点到C点,物体初、末状态的动能各是多少? (3)求从A点到C点过程中物体克服摩擦力做的功? 【答案】(1)物体受重力、轨道支持力、摩擦力三个力作用.在圆弧 轨道上运动时,重力做正功,支持力不做功,摩擦力做负功.在水平轨 道上运动时,重力、支持力不做功,摩擦力做负功. (2)物体由A点从静止滑下,最后停在C点,初、末状态的动能都是 零. (3)设克服摩擦力做功为Wf.根据动能定理mgR-Wf=0,故Wf=mgR.
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第八章 机械能守恒定律
物体的动能会小于零吗? 【答案】不会 动能总大于或等于零.
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第八章 机械能守恒定律
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第八章 机械能守恒定律
【解析】子弹的质量 m1=20 g=0.02 kg,故子弹的动能为 Ek1=12m1v21= 12×0.02×6002=3 600 J;鸵鸟的动能为 Ek2=12m2v22=12×80×102=4 000 J, 则可知鸵鸟的动能较大,故 A 正确,B、C、D 错误.
用下,从P点运动到Q点,水平拉力F做的功为W2.已知θ=30°,则W1和
W2大小关系为
人教版高中物理必修第2册 第八章 机械能守恒定律 4.机械能守恒定律
• b.如图8.4-5乙所示,各接触面光滑,A自B上端自 由下滑的过程中,只有重力和A、B间的弹力做功,A、 B组成的系统机械能守恒。但对A来说,B对A的弹力做 负功,这个力对A来说是外力,A的机械能不守恒。
•主题探究二 机械能守恒定律的应用
•【重难释解】 • 1.机械能守恒定律的不同表达式
机械能守恒定律
表达式
物理意义
从不同状态看 从转化角度看 从转移角度看
Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或 初状态的机械能等于末状态的机
E初=E末
械能
Ek2-Ek1=Ep1-Ep2或 动能的增加量等于势能的减少量 ΔEk=-ΔEp
• ③结论:这一事实说明某个量是守恒的,在物理学上 我们把能这量个量叫能作_____或者____。 • (2)动能与势能的相互转化
• ①动能与重力势能间的转化:只有重力做功时,若重
力做正功,则__________转化为动能;若重力做负功,则
_____重转力化势为能 重力势能。
动能
• ②动能与弹性势能间的转化:只有弹簧的弹力做功时,
()
×
• (2)通过重力做功,动能和重力势能可以相互转化。
√
()
• (3)物体的机械能一定是正值。
×
()
• 3.想一想
•毛泽东的诗词中曾写到“一代天骄,成吉思汗……弯弓射 大雕”。试分析在弯弓射雕过程中,涉及机械能中哪些能 量之间的转化?
•提示:箭被射出的过程中,弓的弹性势能转化为箭的动能; 箭上升的过程中,箭的动能转化为重力势能;箭下落的过 程中,箭的重力势能转化为动能。
人教版高中物理必修2课件机械能守恒
h
E 2 mgh
1 2 mv 0 mgh 2
v0
作业
课本P35 1—5题
B
B B
O
实验猜想: 由A到B,系统机械能经过一系列能量形式的转化,总量保持不 变,我们有理由认为O点的机械能总量与AB点也相同。是否可 以说,A点的势能完全转化为O点的动能,下面我们来求证。
简化实验论证:
A点 B点
1 2 E A EkA EPA mv1 mgh1 2 1 2 EB EkB EPB mv2 mgh2 2
1 1 2 2 WG mv2 mv1 2 2
A
h N v
B
根据动能定理,有
重力做功与重力势能的关系可知:
WG mgh1 mgh2
由以上两式可以得到:
1 1 2 2 mv 2 mgh 2 mv 1 mgh 1 2 2
G
Ek 2 E p 2 Ek1 E p1
结论:
小球在最低点O时为末状态: 末状态的动能: Ek2=1/2mv2 重力势能: Ep2=0 末状态的机械能为: Ek2+Ep2=1/2mv2
根据机械能守恒定律有 : Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 即 1/2mv2= mgl ( 1- cosθ)
v=
2gl(1 cosθ )
小结:
一、机械能:物体的动能和势能之和称为物体 的机械能。 二、物体的动能和势能可以相互转化。 三、机械能守恒定律 在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能和弹性势能 可以相互转化,而总的机械能保持不变。 1、守恒条件:a、只有重力或系统内弹簧弹力做功,其它力 不做功(或其它力合力所做功为零)
机械能守恒
运动中的能量转化
人教版高中物理必修第二册 第8章 第5节 实验:验证机械能守恒定律(课件)
环节三:处理数据,得出结论,分析实验误差, 验证机械能守恒定律
根据实验原理有mgh初﹣mgh末=12mv末2﹣12mv初2,那么实验中该 怎样测量物体重力势能的减少量呢?
选择点迹小而清晰的纸带,为了减小实验误差,测
量下落高度时,要从第一个小而清晰的点迹测起,并且
各点对应的高度一次测完。利用刻度尺测出hOA、hOB、 hOC、hOD、hOE、hOF、hOG。研究从B点到F点的运动过程, 重力势能的减少量为mg(hOF﹣hOB)。
课堂练习
D
课堂练习
B
课堂练习
C AB
m(hC﹣hA)2 8T2
﹣mghB
不正确。因为如果测量是从起始点算起
A
的,则需要满足mgh=12mv2,即v2=2gh。还
需要进一步判断图像的斜率是否接近2g。
首先,组装实验装置,将检查、调整好的打点计时器竖直固定 在铁架台上,接好电路。然后,将纸带的一端用 夹子固定在重物上,另一端穿过打点计时器的限 位孔,用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时 器的地方。先接通电源,后松开纸带,让重物带 着纸带自由下落。更换纸带重复做3~5次实验。 最后,对得到的纸带进行数据处理,分析实验数 据,得到实验结论。
可以按照上述方法来验证mgh=12mvn2是否相等。除了通过计算来分 析数据,我们还可以采用什么方式分析数据?
图像法。 我们可以通过作出什么图像来验证机械能是否守恒? 可以从纸带上选取多个点,测量从第一个点到其余各点下落的 高度,并计算出各点速度的二次方,以v2为纵轴、以h为横轴,根据 计算出的实验数据作出v2-h图像。
环节二:根据实验原理,明确实验步骤,搭建 实验器材,完成实验数据测量
实验器材
打点计时器、低压交流电源、带有铁夹的铁架台、纸带、复写 纸、带夹子的重物、刻度尺、导线等。
人教版高中物理必修第2册 第八章 4 机械能守恒定律
时它的速度是v1,经过一段时间后,物体下落到高度为h2的另一位置B,这时
它的速度是v2。物体受到重力和曲面支持力的作用,因为支持力方向与运
动方向垂直,支持力不做功,所以,只有重力做功,用W表示这一过程中重力
1
1
2
做的功,由动能定理知,W= 2 − 1 2 。
角度看
或ΔEA=-ΔEB
系统只有A、B两物体时,A
增加的机械能等于B减少的
机械能
零势能面
不必选零
势能面
2.应用机械能守恒定律解题的步骤
迁移应用
例2 (2021山东青岛高一检测)小丽同学用实验研究“圆珠笔的上跳”,一支可
伸缩的圆珠笔,内有一根弹簧,尾部有一个小帽,压一下小帽,笔尖就伸出。
手握笔杆,使笔尖向上,小帽抵在桌面上,在压下后突然放手,笔杆将竖直向
(2)1.55
m/s
解析 (1)圆珠笔弹簧的弹性势能减小,转化为圆珠笔的动能,离开桌子后,圆
珠笔减少的动能转化成圆珠笔增加的重力势能,圆珠笔运动到最高点时,圆
珠笔的重力势能最大,动能为零。
1
(2)由机械能守恒定律得:mgh= 0 2 ,代入数据得 v0=1.55 m/s。
2
变式训练2 以10 m/s的速度将质量为m的物体从地面上竖直向上抛出,若忽
现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离时弹簧
的长度变为2L(未超过弹性限度),重力加速度为g,则在圆环下滑到最大距
离的过程中(
)
A.圆环的机械能守恒
B.弹簧的弹性势能增加了 √3 mgL
再减小,只是初、末状态相等。
1.伽利略斜面实验
2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《重力势能》
教学设计:2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《重力势能》教学目标(核心素养)1.物理观念:理解重力势能的概念,掌握重力势能的表达式及其与高度、质量的关系。
2.科学思维:通过实例分析,培养学生运用重力势能概念解决实际问题的能力,提升逻辑推理和抽象思维能力。
3.科学探究:经历重力势能概念的建构过程,体验科学探究的基本方法,培养观察、比较、归纳的能力。
4.科学态度与责任:激发学生对物理现象的好奇心和探索欲,培养严谨的科学态度和实事求是的科学精神,认识重力势能在日常生活和工程技术中的应用价值。
教学重点•重力势能的概念及其表达式。
•重力势能的变化与做功的关系。
教学难点•理解重力势能是地球与物体间相互作用、由于位置关系而具有的能量。
•掌握重力势能变化与重力做功的关系,理解重力做功与路径无关,只与初末位置的高度差有关。
教学资源•多媒体课件(含重力势能概念示意图、实例分析动画等)。
•实验器材(如斜面、小球、刻度尺等,用于演示重力做功与重力势能变化的关系)。
•教材、教辅资料及网络资源。
教学方法•讲授法:系统讲解重力势能的概念及其表达式。
•演示法:利用实验或多媒体演示,直观展示重力做功与重力势能变化的关系。
•讨论法:组织学生讨论重力势能的应用实例,促进思维碰撞。
•练习法:通过例题和练习题,巩固学生对重力势能概念的理解和应用能力。
教学过程导入新课•情境导入:展示一张高山滑雪运动员从山顶滑下的照片,提问:“运动员在下滑过程中,是什么力在推动他前进?这个力做了功吗?运动员的能量是如何变化的?”引导学生思考重力做功与能量变化的关系,引出重力势能的概念。
新课教学1.重力势能的概念•讲解重力势能的定义:物体由于被举高而具有的能量称为重力势能。
•强调重力势能是地球与物体间相互作用、由于位置关系而具有的能量。
•给出重力势能的表达式:Ep=mgh,解释各符号的含义(m为质量,g为重力加速度,h为相对于参考平面的高度)。
新教材2023年高中物理第8章机械能守恒定律4机械能守恒定律课件新人教版必修第二册
(3)物体既受重力,又受弹力,重力和弹力都做功,发生动能、弹性 势能、重力势能的相互转化,如自由下落的物体落到竖直的弹簧上,和 弹簧相互作用的过程中,对物体和弹簧组成的系统来说,机械能守恒。
(4)除受重力或弹力外,还受其他力,但其他力不做功,或其他力做 功的代数和为零,如物体在沿斜面的拉力F的作用下沿斜面向下运动, 其拉力的大小与摩擦力的大小相等,在此运动过程中,其机械能守恒。
对点训练
2.(2021·江苏南通市高一月考)如图所示,质量为m的苹果从距地面
高度为H的树上由静止开始下落,树下有一深度为h的坑。若以地面为零
势能参考平面,则苹果刚要落到坑底时的机械能为
(B)
A.-mght
B.mgH
C.mg(H+h)
D.mg(H-h)
解析:以地面为重力势能的参考平面,苹果刚下落时的机械能为 mgH,下落过程中苹果只受重力,机械能守恒,则知当苹果将要落到坑 底时,其机械能等于刚下落时的机械能mgH。故选B。
探究 二 情景导入
机械能守恒定律的应用
如图所示,是运动员投掷铅球的动作,如果忽 略铅球所受空气的阻力。
(1)铅球在空中运动过程中,机械能是否守恒? (2)若铅球被抛出时速度大小一定,铅球落地时 的速度大小与运动员将铅球抛出的方向有关吗? (3)在求解铅球落地的速度大小时,可以考虑应 用什么规律?
提示:(1)由于阻力可以忽略,铅球在空中运动过程中,只有重力做 功,机械能守恒。
是
( C)
A.弹簧被向上拉伸的过程中,弹簧的弹性势能减小 B.松手后,小球向下运动过程中,小球的机械能守恒 C.小球向下运动过程中,弹簧对小球做正功 D.打击过程中,果垫对核桃做负功
解析:弹簧被向上拉伸过程中,弹簧的形变量增大,故弹簧的弹性 势能增大,故A错误;松手后,小球向下运动过程中,由于弹簧弹力做 功,故小球的机械能不守恒,故B错误;小球向下运动过程中,弹力向 下,故弹簧对小球做正功,故C正确;在打击过程中,核桃对果垫的作 用力方向上没有发生位移,故果垫对核桃不做功,故D错误。
高中物理人教版必修二教学课件《机械能守恒定律》
g取10 m/s2。求:
(1)放开B物体,当B物体着地时A物体的速度;
(2)B物体着地后A物体还能上升的高度。
答案:(1)2 m/s
(2)0.2 m
3.如图所示,可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接,跨过固
定在地面上、半径为R的光滑圆柱,A的质量为B的3倍。当B位于地面时,
A恰与圆柱轴心等高。将A由静止释放,A落地时立即烧断细线,则B上升
项目
机械能守恒定律
动能定理
表达式
E1=E2
ΔEk=-ΔEp
ΔEA=-ΔEB
W=ΔEk
重力或弹力做功的过程是动能与势 合力对物体做的功是动能变
物理意义
能转化的过程
化的量度
应用范围
只有重力或弹力做功
无条件限制
守恒的条件和初末状态机械能的形
关注角度
动能的变化及合力做功情况
式及大小
【例1】 下列四个选项的图中,木块均在固定的斜面上运动,其中图A、B、
的最大高度是(
A.
C.
答案:B
)
B.
D.2R
6.一滑雪跳台的示意图如图所示。假设运动员从雪道的最高点A由静止开始
滑下,不借助其他器械,沿光滑雪道到达跳台的B点时速度多大?当他落到
离B点竖直高度为10 m的雪地C点时,速度又是多大?(设这一过程中运动
员没有做其他动作,忽略摩擦和空气阻力,g取10 m/s2)
1.图甲中,各接触面光滑,A从B上端自由下滑的过程中,对A而言机械能守
恒吗?对A、B组成的系统机械能守恒吗?
提示:对A来说不守恒。B对A的弹力做负功,这个力对A来
说是外力,A的机械能不守恒。对A、B组成的系统机械能
人教版高中物理必修第2册 第八章 机械能守恒定律 第4节 机械能守恒定律
课时1 机械能守恒定律的理解及应用
刷易错
易错点1 不能正确理解机械能守恒定律
8.[江苏连云港 2021 高一下期末]如图所示,轻质弹簧竖直放置,下端与水平地面相连,让小球从距离 弹簧上端一定高度自由下落,直至弹簧被压缩到最短的整个下落过程中(弹簧始终在弹性限度内且不计空气 阻力的影响),下列说法正确的是( D )
物理 必修第二册 RJ
04
第4节 机械能守恒定律
01
课时1 机械能守恒定律的理解及应用
课时1 机械能守恒定律的理解及应用
刷基础
题型1 对机械能、能量转化的理解
1.[浙江杭州外国语中学 2021 高一下期末改编]奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示,下列说法不正确的 是( D )
A.助跑过程中,运动员的动能逐渐增大 B.从杆触地到起跳后上升过程中,杆的弹性势能先增大后减小 C.在起跳后上升过程中,运动员的重力势能逐渐增大 D.在最高点杆的弹性势能最大
课时1 机械能守恒定律的理解及应用
刷易错
易错分析
一般情况下物体的碰撞或绳子的拉伸等,都会使物体一部分机械能转化为内能,此时物体机械能必定不 守恒,而学生做题时容易将这一点忽略,从而造成错解.本题易犯的错误是误认为小球运动的整个过程中机 械能守恒,从而得到 mgh=1mv2,代入数据可得小球运动到最低点 A 时的速度 v= 3gl,导致出现错解.
2
课时1 机械能守恒定律的理解及应用
刷提升
1.[江苏南京 2021 高一下期末]小明在体验蹦极运动时,把一端固定的长弹性绳绑在脚踝关节处,从高 处由静止落下.将小明的蹦极过程近似为在竖直方向的运动,在运动过程中,把小明视作质点,不计空气阻 力及绳重.下列判断中正确的是( B )
2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《机械能守恒定律》
教学设计:2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《机械能守恒定律》教学目标(核心素养)1.物理观念:理解机械能的概念,掌握机械能守恒定律的内容及条件,能够识别机械能守恒的系统和过程。
2.科学思维:通过案例分析,培养学生运用机械能守恒定律解决物理问题的能力,提升逻辑推理和问题解决能力。
3.科学探究:通过实验或模拟实验,观察机械能转化与守恒的现象,体验科学探究的过程,培养观察、记录、分析数据的能力。
4.科学态度与责任:激发学生对物理学的兴趣,培养严谨的科学态度和实事求是的科学精神,认识机械能守恒定律在日常生活和工程技术中的应用价值。
教学重点•机械能守恒定律的内容、表达式及条件。
•运用机械能守恒定律解决物理问题。
教学难点•理解机械能守恒的条件,即只有重力或弹力做功时,机械能守恒。
•复杂情境下机械能守恒定律的应用。
教学资源•多媒体课件(含动画演示机械能转化、守恒过程)。
•实验器材(如单摆、滚摆、斜面、小球等,用于演示机械能守恒实验)。
•教材、教辅资料及网络资源。
教学方法•讲授法:系统讲解机械能守恒定律的基本概念、内容和条件。
•演示法:利用实验或多媒体演示,直观展示机械能转化与守恒的现象。
•讨论法:组织学生讨论机械能守恒定律的应用实例,促进思维碰撞。
•探究法:引导学生设计实验方案,探究机械能守恒定律的适用性。
教学过程导入新课•生活实例导入:展示过山车在轨道上运动的视频,提问:“过山车在运动过程中,哪些能量在变化?它们之间有何关系?”引导学生思考能量守恒的思想,引出机械能守恒的概念。
新课教学1.机械能的概念•复习动能、重力势能和弹性势能的概念。
•引入机械能的概念:动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
•举例说明不同情况下物体机械能的组成。
2.机械能守恒定律的提出•分析实例(如自由落体、平抛运动、单摆运动等),引导学生观察机械能的变化特点。
•提出疑问:在什么情况下,物体的机械能保持不变?•引出机械能守恒定律:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。
7-8-2 机械能守恒定律的应用-高中物理课件(人教版必修二)
(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: 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
则 Ek1 , 0
Ek
2
, 1
2
mv2
Ep1, mgl(1 cos ) Ep2 0
由于该运动过程机械能守恒,则 Ek2 Ek1 Ep1 Ep2
解得 v 2gl(1 cos )
【例】以10m/s的速度将质量为m的物体竖直上抛出,则: ⑴物体上升的最大高度是多少? ⑵上升时在何处重力势能和动能相等?(阻力忽略)
新课标导学
几种常见的机械能守恒的物理模型
必修② · 人教版
物理情境
做抛体运动的物体(不计空气阻力)
如图,不计空气阻力,小球来回摆动 过程
研究对象 物体
做功或能量转化情况 只有重力做功
结论 运动过程中物体的机械能守恒
小球
只有重力做功(绳的拉力不做功) 小球摆动过程中,机械能守恒
如图,不计空气阻力,小球来回摆动 过程
分析:对M、m和细绳所构成的系统,受到外界四个力的作用。 它们分别是:M所受的重力Mg,m所受的重力mg,斜面对M的支持力N, 滑轮对细绳的作用力F。
M、m的重力做功不会改变系统的机械能,支持力N垂直于M的 运动方向对系统不做功,滑轮对细绳的作用力由于作用点没有位移 也对系统不做功,所以满足系统机械能守恒的外部条件,系统内部 的相互作用力是细绳的拉力,拉力做功只能使机械能在系统内部进 行等量的转换也不会改变系统的机械能,故满足系统机械能守恒的 外部条件。
高中物理必修二人教版2019第8章机械能守恒定律本章整合
① = (求恒力的功)
求功的三种方法 ② = (为平均功率)
③动能定理
概念:功跟做功所用时间的比值
功率
平均功率: =
=
公式: =
瞬时功率: =
二、机械能
①动能: =
机
②重力势能: = (为物体相对参考平面的高度)
(3)落地时,重物的速度v'=ωR,对于重物开始
下落至落地的过程,由机械能守恒定律得
2
m'gh= m'v' +4× mv2
'+
解得 h=
'
(ωR)2。
科学思维 多物体的机械能守恒问题分析技巧
1.对多物体,一般用“转化法”和“转移法”来判断其机械能是
否守恒。
2.注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关
力做竖直向下的减速运动,设水对他的阻力大小恒为2 600
N,g取10 m/s2,那么在他减速下降2 m的过程中,下列说法正确
的是( B )
A.他的动能减少了5 200 J
B.他的重力势能减少了1 200 J
C.他的机械能减少了4 000 J
D.他的机械能保持不变
解析:在运动员减速下降2 m的过程中,运动员受重力和阻力,
关系得损失的机械能为Q=μmgcos θ·s=0.5×10×0.8×2.0 J
=8 J,选项D错误。
科学思维 功能关系的选用原则
1.若只涉及动能的变化,则用动能定理分析。
2.若只涉及重力势能的变化,则用重力做功与重力势能变化
的关系分析。
【变式训练4】 在奥运比赛项目中,高台跳水是我国运动员
高中物理必修二人教版2019第8章机械能守恒定律3动能和动能定理
知识点一 对动能的理解
问题引领
滑雪运动员从坡上由静止开始匀加速下滑,运动员的动能怎
样变化?运动员在赛道上做匀速圆周运动,运动员的动能是否
变化?
提示:增加。不变。
归纳提升
1.动能的特征
(1)动能是状态量:与物体的运动状态相对应。
(2)动能具有相对性:选取不同的参考系,物体的速度不同,动
能也不同,一般以地面为参考系。
解析:功是力与物体在力的方向上发生的位移的乘积,如果
物体所受的合力为零,那么合力对物体做的功一定为零,A正
确。如果合力对物体做的功为零,可能是合力不为零,而是在
力的方向上的位移为零,B错误。竖直上抛运动是一种匀变速
直线运动,其在上升和下降阶段经过同一位置时动能相等,故
动能的变化量可以为零,C错误。动能不变化,只能说明速度
J-×0.3×62
J=0,选项 C、D
知识点二 对动能定理的理解
问题引领
足球运动员用力F踢出静止在地面上的足球,足球的质量为
m,足球被踢出时的速度为v,足球被踢出后在地面上运动了距
离x停下。在这个过程中,足球运动员对足球做功了吗?做了
多少功?
提示:做功。因x不是力F作用时间内的位移,做的功不等于
第八章 机械能守恒定律
3.动能和动能定理
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
随 堂 练 习
课标定位
1.知道动能的概念及表达式,会计算物体的动能。
2.理解动能定理的推导过程、含义及适用范围,并能灵活应
用动能定理分析问题。
3.掌握利用动能定理求变力做功的方法。
素养阐释
1.理解动能的概念,形成物理观念。
高中物理必修二人教版2019第8章机械能守恒定律1功与功率
A.W1=W2
B.W1<W2
C.W1>W2
D.无法确定
答案:A
解析:由题意可知W=Fl,力F对物体所做的功W只与F、l有
关,与物体的运动情况及接触面的粗糙程度等均无关,故答案
为A。
知识点二 功率的定义式和计算式
问题引领
如图所示,用吊车将一辆坦克从码头上吊起
装上舰船。
(1)将质量为m的坦克匀速吊起,坦克在时
第八章
机械能守恒定律
1.功与功率
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
随 堂 练 习
课标定位
1.理解功与功率的概念,会运用功与功率的公式求解相关问
题。
2.掌握汽车启动问题的分析方法。
素养阐释
1.通过功、功率的学习,形成物理观念。
2.通过推导P=Fv及相关公式的运用,掌握科学思维的方法。
由 v=at 得这一过程维持的时间
t= = . s=16 s。
(3)当汽车以额定功率启动达到2 m/s的速度时,牵引力
×
'
F'= =
N=3×104 N,
由牛顿第二定律得汽车的加速度
'-
a'=
=
× -×
×
m/s2=5 m/s2。
科学思维 机车启动问题中几个物理量的求法
(2)在3 s末力F对物体做功的瞬时功率。
答案:(1)18 W (2)36 W
2
解析:(1)物体的加速度 a= =
m/s2=2 m/s2
t=3 s 内物体的位移 l=at =×2×32 m=9 m
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高中物理学习材料(马鸣风萧萧**整理制作)机械能守恒定律一、单项选择题(本大题共6小题,每小题4分,共24分。
每小题给出的四个选项中只有一个选项正确)1.在同一高度将质量相等的三个小球以大小相同的速度分别竖直上抛、竖直下抛、水平抛出,不计空气阻力。
从抛出到落地过程中,三球()。
A.运动时间相同B.落地时的速度相同C.落地时重力的功率相同D.落地时的动能相同【解析】尽管高度、加速度相同,但竖直方向的初速度大小不同,因此运动时间不同,A错。
落地速度方向是不同的,B、C都错。
【答案】D2.关于摩擦力做的功,下列说法正确的是()。
A.滑动摩擦力阻碍物体的相对运动,所以一定做负功B.静摩擦力虽然阻碍物体间的相对运动,但不做功C.静摩擦力和滑动摩擦力不一定都做负功D.一对相互作用力,若作用力做正功,则反作用力一定做负功【解析】摩擦力可以是动力,故摩擦力可以做正功;一对相互作用力,可以都做正功,也可以都做负功,或一个力做功,另一个力不做功。
【答案】C3.跳伞运动员在刚跳离飞机,降落伞尚未打开的一段时间内:①空气阻力做正功;②重力势能增加;③动能增加;④空气阻力做负功。
上述说法中正确的是()。
A.①②B.③④C.②④D.①③【解析】跳伞运动员跳离飞机,在尚未打开降落伞的这段时间内,运动员向下运动,重力对运动员做正功,重力势能减少;空气阻力对运动员做负功。
由于重力大于空气阻力,运动员向下做加速运动,其动能增加,故①②错,③④对。
【答案】B4.如图所示,“U”型管内装有同种液体,右管管口用盖板A密闭,两液面的高度差为h,“U”型管中液体总长度为4h,“U”型管中横截面处处相同。
先拿去盖板A,液体开始流动(不计一切摩擦),当两液面高度相平时,右侧液体下降的速度为()。
A.B.C.D.【解析】设“U”型管中液体单位长度的质量为m0,因为不计一切摩擦,大气压力对液体做的总功为零,所以整个液柱在下降过程中机械能守恒。
当两液面相平时,系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量,即m 0hg·=·4mhv2,解得v=。
【答案】D5.一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在光滑的水平桌面上,另一半挂在桌边,桌面足够高,如图甲所示。
若在链条两端各挂一个质量为的小球,如图乙所示;若在链条两端和中央各挂一个质量为的小球,如图丙所示。
由静止释放链条,当链条刚离开桌面时,图甲中链条的速度为v a,图乙中链条的速度为v b,图丙中链条的速度为v c(设链条滑动过程中始终不离开桌面,挡板光滑)。
下列判断中正确的是()。
A.v a=v b=v cB.v a<v b<v cC.v a>v b>v cD.v a>v c>v b【解析】以桌面作为零势能参考面,分别以链条、小球组成的系统作为研究对象,系统的机械能守恒,则有:对甲图进行分析:-mg×=-mg×+m对乙图进行分析:-mg×-mg×=-mg×-mg×L+(m+m)对丙图进行分析:-mg×-mg×=-mg×-mg×L-mg×+(m+m)解得:v a=、v b=、v c=,比较三者的速度大小可知D正确。
【答案】D6.质量为m的汽车在平直的公路上行驶,其运动过程中所受阻力恒定。
当汽车的加速度为a,速度为v时,发动机的功率为P1,则当功率为P2时,汽车行驶的最大速度为()。
A.B.C.D.【解析】当汽车速度为v时,发动机功率为P1,设这种情况下牵引力为F,则F=,加速度a=,故汽车所受阻力F f=-ma。
当汽车发动机功率为P2时,汽车行驶的最大速度为v max==,故应选B。
【答案】B二、多项选择题(本大题共4小题,每小题6分,共24分。
每小题给出的四个选项中至少有两个选项正确,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)7.静止在水平面上的物块,在如图甲所示的水平拉力作用下做直线运动,其速度-时间图象如图乙所示。
若物块与水平面间的动摩擦因数处处相同,则()。
A.F1+F3=2F2B.F1+F3>2F2C.全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功D.全过程拉力做的功等于零【解析】在1 s~3 s内物块做匀速运动,可知摩擦力等于F2,在0~1 s内物块做匀加速运动,在3 s~4 s内物体做匀减速运动,两段时间内加速度大小相等,由牛顿第二定律得F1-F2=F2-F3,即F 1+F3=2F2,选项A是正确的;对全过程应用动能定理,W拉-W摩=0,故选项C对、D错。
【答案】AC8.如图所示,地面光滑,P为倾角为θ的光滑斜劈,其斜面上固定着一个挡板,挡板上连接着一个弹簧。
物块A靠在弹簧上,但与弹簧不相连,整个装置原来保持静止。
现在用一从零开始缓慢增大的水平力F作用于P,在A离开斜面前()。
A.力F较小时A相对于斜面静止,F增加到某一值,A开始相对于斜面向上滑行B.力F从零开始增加时,A相对斜面就开始向上滑行C.力F较小时A和弹簧相连,F增加到某一值,A离开弹簧沿斜面向上滑行D.在物体离开弹簧前,弹簧和物体组成的系统机械能守恒【解析】斜劈向左加速运动,由于物体与弹簧不拴接,斜面又光滑,所以物体相对斜面向上运动,力F较小时,弹簧从压缩状态逐渐恢复为原长,F增加到某一值,物体A继续向上运动,直到离开斜面,A错误,B、C正确;在物体离开弹簧前,支持力对物体做正功,弹簧和物体组成的系统机械能不守恒,D错误。
【答案】BC9.如图所示,质量均为m的物体A、B通过一劲度系数为k的轻弹簧相连,开始时B放在地面上,A、B都处于静止状态。
现用手通过细绳缓慢地将A向上提升距离L1,此时B刚要离开地面,此过程手做功W1、手做功的平均功率为P1;若将A加速向上拉起,A上升的距离为L2,此时B刚要离开地面,此过程手做功W2、手做功的平均功率为P2。
假设弹簧一直在弹性限度范围内,则()。
A.L1=L2=B.L2>L1=C.W2>W1D.P2>P1【解析】在没有拉A之前,弹簧被压缩,由mg=kx1知,弹簧被压缩了x1=。
从慢慢拉和加速拉都使得B刚要离开地面,由mg=kx2可知弹簧被拉长了x2=的长度。
所以A上升的距离为两者之和,即L1=L2=x1+x2=,A、B均错。
慢慢拉A和加速拉A,两种情况下重力势能和弹性势能的变化都是相等的,但是动能不同,慢慢拉A可以认为动能不变,加速拉A,动能增加,从功能关系可知W2>W1;两种情况下时间关系为:t1>t2,由P=知P1<P2,正确答案为C、D。
【答案】CD10.如图所示,倾角θ=30°的粗糙斜面固定在地面上,长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上,其上端与斜面顶端齐平。
用细线将物块与软绳连接,物块由静止释放后向下运动,直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面),在此过程中()。
A.物块的机械能逐渐增加B.软绳的重力势能共减少了mglC.物块重力势能的减少量等于软绳克服摩擦力所做的功D.软绳重力势能的减少量小于其动能的增加量与克服摩擦力所做的功之和【解析】因为细线的拉力对物块做负功,所以物块的机械能减少,选项A错误。
选斜面最高点为零势能点,则轻绳的重力势能减少量ΔE p=(-mgl sin θ)-(-mgl)=mgl, 选项B正确。
根据功和能的关系,细线对软绳做的功与软绳重力势能的减少量之和等于其动能增加量与克服摩擦所做的功之和,所以D正确,C错误。
【答案】BD三、填空与实验题(本大题共2小题,共16分)11.(6分)某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用了如图所示的实验装置。
(1)将气垫导轨接通气泵,通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平,检查是否调平的方法是。
(2)若测得遮光条的宽度Δd=0.550 cm;实验时,将橡皮条挂在滑块的挂钩上,向后拉伸一定的距离,并做好标记,以保证每次拉伸的距离相同。
现测得挂一根橡皮条时,滑块弹离橡皮条后,经过光电门的时间为Δt,则滑块最后匀速运动的速度表达式为(用字母表示)。
(3)逐条增加橡皮条,记录每次遮光条经过光电门的时间,并计算出对应的速度。
画出的W-v2图象应是。
【解析】由速度定义可知,滑块最后匀速运动的速度表达式为v=;由动能定理可知,W=mv2,画出的W-v2图象应是过坐标原点的一条倾斜直线。
【答案】(1)将滑块轻置于气垫导轨之上,看其是否滑动(或将滑块轻置于气垫导轨之上,轻推滑块看是否匀速运动),其他方法正确同样得分(2)(3)过坐标原点的一条倾斜直线12.(10分)为进行“验证机械能守恒定律”的实验,有下列器材可供选择。
A.铁架台B.打点计时器C.复写纸D.纸带E.低压交流电源F.天平G.秒表H.导线I.电键K.毫米刻度尺(1)上述器材不必要的是(只填字母代号),缺少的器材是。
(2)实验中下列物理量中需要直接测量的量有,通过计算可得到的量有(填字母序号)。
A.重锤质量B.重力加速度C.重锤下落的高度D.与下落高度相对应的重锤的瞬时速度(3)质量m=1 kg的重锤自由下落,在纸带上打出一系列的点如图所示,O为第一个点,A、B、C为相邻的点,相邻计数点的时间间隔为0.02 s,长度单位是 cm,取g=9.8 m/s2,则:a.打点计时器打下计数点B时,物体的速度v B= m/s(保留两位有效数字);b.从点O到打下计数点B的过程中,物体重力势能的减少量ΔE p= J,动能的增加量ΔE k= J(保留两位有效数字)。
【解析】(1)要验证mgh=mv2,即gh=v2,不需测量m,不需要用天平;h用刻度尺测量。
不需要秒表,另外还缺少重锤。
(2)能用器材直接测量的量有物体下落的高度h,再经计算可测量得到对应h的瞬时速度大小。
(3)v B==0.97 m/s,ΔE p=mgh OB=0.48 JΔE k=m=0.47 J。
【答案】(1)F、G重锤(2)C D(3)0.970.480.47四、计算题(本大题共3小题,共36分。
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。
有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)人从一定高度落地容易造成骨折,一般成人胫骨的极限抗压力强度约为1.5×108N/m2,胫骨的最小横截面积一般为3.2 cm2。
若一质量为50 kg的人从一定高度双足落地,落地时下蹲其重心又下降15 cm,试计算这个高度超过多大时,就会导致胫骨骨折。
(取g=10 m/s2)【解析】根据题意,胫骨处所受冲击力超过F=2pS=2×1.5×108×3.2×10-4 N=9.6×104 N 时就会造成骨折设下落的安全高度为h1,触地时重心又下降高度为h2,落地者质量为m根据动能定理,在人开始下落到停止运动的全过程中有:mg(h1+h2)-Fh2=0所以h1=·h2-h2≈h2=28.8 m。