专题六 机械能及其守恒定律
专题六 机械能及其守恒定律
总计
卷均分 占比
６
功能关系 多选 难 上抛物体 数图转化 选项并列
２０
动能定理
计算 难 汽车刹车 分析综合 ３ 问递进
６
动能定理
６
６
动能定理
６
功、功率
功能关系
单选 中 上抛物体 数图转化 选项冲突 单选 中 竖直圆弧轨道 转化思想 选项冲突 单选 易 拉动木箱 分析判断 选项冲突 多选 中 竖井矿车 图像法 选项并列
（ ２） 一对平衡力的功
一对平衡力作用在同一物体上，若物体静止，则两个力都不
做功；若物体运动，则这一对力所做的功一定是数值相等，一正
一负或均为零。
５．功率
（ １） 平均功率的计算方法
①利用
Ｐ
＝
Ｗ ｔ
。
②利用 Ｐ ＝ Ｆ ｖ ｃｏｓ θ，其中 ｖ 为物体运动的平均速度，Ｆ 为 恒力。
（ ２） 瞬时功率的计算方法 ①利用 Ｐ ＝ Ｆｖ ｃｏｓ θ，其中 ｖ 为 ｔ 时刻的瞬时速度。 ②利用 Ｐ ＝ ＦｖＦ ，其中 ｖＦ 为 物 体 的 速 度 ｖ 在 力 Ｆ 方 向 上 的 分速度。 ③利用 Ｐ ＝ Ｆｖｖ，其中 Ｆｖ 为物体受的外力 Ｆ 在速度 ｖ 方向上 的分力。
２０１８ 课标Ⅲ，２５
２０１７ 课标Ⅰ，２４ ２０１７ 课标Ⅱ，１４ ２０１７ 课标Ⅱ，２４
２０１７ 课标Ⅲ，１６
２０１６ 课标Ⅰ，２５ ２０１６ 课标Ⅱ，１６ ２０１６ 课标Ⅱ，２１
２０１６ 课标Ⅱ，１９
２０１６ 课标Ⅱ，２５ ２０１６ 课标Ⅲ，２０ ２０１６ 课标Ⅲ，２４
２０１５ 山东理综，２３
Ａ．重物的加速度大小为 ２ ｍ ／ ｓ２
Ｂ．绳子的拉力大小为 ８４０ Ｎ
高中物理机械能及守恒定律专题及解析
高中物理机械能及守恒定律专题及解析高中物理机械能及守恒定律专题及解析一、机械能的概念及计算公式机械能是指一个物体同时具有动能和势能的能量，它是物体运动时的总能量。
机械能可以通过以下公式计算：机械能 = 动能 + 势能其中，动能的公式为：动能 = 1/2 ×质量 ×速度²势能的公式为：势能 = 质量 ×重力加速度 ×高度二、机械能守恒定律的表述及应用机械能守恒定律指的是，在一个封闭系统中，如果只有重力做功，没有其他非保守力做功，那么该系统的机械能守恒，即机械能的总量不会发生变化。
这一定律可以通过以下实验进行验证：将一个小球从一定高度上自由落下，当小球下落到一定高度时，用一个弹性绳接住小球，使其反弹上升，然后再次自由下落。
实验结果表明，当小球反弹的高度恰好等于初始下落高度时，机械能守恒定律成立。
在实际应用中，机械能守恒定律常常用于解决与能量转换和效率有关的问题。
例如，我们可以利用机械能守恒定律计算斜面上物体的滑动速度或滑动距离，来评估机械装置的效率。
此外，机械能守恒定律还可以用于解决弹簧振子、单摆等周期性运动问题。
三、机械能守恒定律的应用实例分析1. 斜面上物体滑动问题假设一个物体从斜面的顶端自由滑下，忽略空气阻力和摩擦力，那么当物体滑到斜面的底端时，动能和势能的变化可以用机械能守恒定律来表达。
设物体的质量为m，斜面的高度差为h，斜面的倾角为θ。
假设物体在斜面上的速度为v，那么动能和势能的变化可以表示为：动能的变化：ΔK = K(终) - K(始) = 1/2 × m × v² - 0 = 1/2 × m ×v²势能的变化：ΔU = U(终) - U(始) = m × g × h × sinθ - 0 = m × g× h × sinθ根据机械能守恒定律，动能的变化等于势能的变化，即：1/2 × m × v² = m × g × h × sinθ通过求解上述方程，可以得到物体在斜面上的滑动速度v的数值。
高考物理复习力学-机械能及其守恒定律
机械能及其守恒定律知识集结知识元功和各种力做功的特点知识讲解1．功的概念：一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功．（1）做功的必不可少的条件：物体受到了力并且在力的方向上发生了位移．（2）功有正功、负功和零功之分，但是功不是矢量，是标量．（3）位移一般指的是物体相对于地面的位移．2．功的计算：（1）一般公式：W=Flcosα（F是力的大小，l是位移的大小，α是力F与位移l的夹角）．①当力与位移之间夹角不为零时，可以理解为：Fc osα是力在位移方向上的投影或lc osα是位移在力方向上的投影．②W=Flc osα只能用来计算恒力做的功，如果要求变力做的功只有通过将变力转化为恒力，再用W=Flc osα计算．（2）计算多个力的合力做的功时，如果合力是恒力时可以先求出合力，再根据W总=Flcosα求合力做的功；也可以分别计算各个分力所做的功W1、W2…W n，再根据W总=W1+W2+…+W n求这些功的代数和．3．判断正、负功的方法当0°≤α<90°时，力对物体做正功；当90°<α≤180°时，力对物体做负功；当α=90°时，力对物体不做功．其中α为力与速度的夹角4．各种力做功的特点（1）与势能相关联的力，比如重力、弹簧的弹力以及电场力等，它们做的功与路径无关，只与位移有关或者说只与始末点的位置有关．例如：重力做的功只与初末位置的高度差有关，与运动路径无关．（2）滑动摩擦力、空气阻力等，在曲线运动或往返运动时，当力的大小不变，方向始终与运动方向相同或相反时，力所做的功等于力和路程的乘积（方向相同时做功为正，相反时做功为负）．（3）弹力：接触面间的弹力与接触面垂直，但是弹力也有可能做功，计算方法与一般力的计算方法相同．（4）摩擦力：做功与物体的运动特点有关，可以为正，也可以为负．当做正功时，摩擦力是动力；做负功时，摩擦力是阻力．一对静摩擦力所做的总功为零；一对滑动摩擦力所做的总功是负值，其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移大小的乘积，恰好是系统由于摩擦力做功而损失的机械能．（5）作用力与反作用力：二者做功与物体的具体运动有关，二者做功没有必然的联系．（6）电场力：与重力做功类似，只与初末位置的电势差有关，与路径无关．（7）洛仑兹力：始终不做功．例题精讲功和各种力做功的特点例1.如图所示，a、b两不可伸长的细绳一端系着质量为m的小球，另一端系在竖直放置的圆环上，小球位于圆环的中心，开始时绳a水平，绳b倾斜，现将圆环在竖直平面内顺时针缓慢地向右滚动至绳a竖直，在此过程中（）A．a上的拉力对小球做正功，b上的拉力对小球做负功B．a上的拉力逐渐增大，b上的拉力逐渐减小C．a上的拉力先增大后减小，b上的拉力逐渐减小D．a上的拉力先减小后增大，b上的拉力逐渐增大例2.在光滑水平面上有一质点处于静止状态，现施加一水平力F，力F随时间t按如图所示的余弦函数变化，则下列说法正确的是（）A．在0〜4s内，力F做功为零B．第2s末，质点的加速度最大C．第4s末，质点的速度最大D．在2s〜4s内，质点做加速运动例3.如图所示，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体m与斜面体始终相对静止。
历年高考全国卷物理真题专题六 机械能及其守恒定律
专题六 机械能及其守恒定律一、选择题1.(2020年全国卷Ⅰ) 行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。
若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是A.增加了司机单位面积的受力大小B.减少了碰撞前后司机动量的变化量C.将司机的动能全部转换成汽车的动能D.延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积2. (2020年全国卷Ⅰ) 一物块在高3.0m 、长5.0m 的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s 的变化图中直线I 、II 所示，重力加速度取210/m s 。
则 A ．物块下滑过程中机械能不守恒 B ．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C ．物块下滑时加速度的大小为26.0/m s D. 当物块下滑2.0m 时机械能损失了12J3.(2019年全国Ⅱ卷)如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h ，其左边缘a 点比右边缘b 点高0.5h 。
若摩托车经过a 点时的动能为1E ，它会落到坑内c 点，c 与a 的水平距离和高度差均为h ；若经过a 点时的动能为2E ，该摩托车恰能越过坑到达b 点。
21E E 等于 A.20 B.18 C.9.0 D.3.04. (2020年全国Ⅲ卷)甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动，甲追上乙，并与乙发生碰撞，碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。
已知甲的质量为1kg ，则碰撞过程两物块损失的机械能为A. 3JB. 4JC. 5JD. 6J5．(2019年全国Ⅱ卷)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E 总等于动能k E 与重力势能p E 之和。
取地面为重力势能零点，该物体的E 总和p E 随它离开地面的高度h 的变化如图所示。
重力加速度取102m /s 。
由图中数据可得A ．物体的质量为2 kgB ．0h =时，物体的速率为20 m/sC ．2h =m 时，物体的动能k E =40 JD ．从地面至h =4 m ，物体的动能减少100 J6．(2019年全国Ⅲ卷)从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。
2013年高考物理真题汇编全解全析：专题六 机械能及其守恒定律 Word版含解析
专题六 机械能及其守恒定律1．(2013·高考大纲全国卷，20题) 如图所示，一固定斜面倾角为30°，一质量为m 的小物块自斜面底端以一定的初速度，沿斜面向上做匀减速运动，加速度的大小等于重力加速度的大小g .若物块上升的最大高度为H ，则此过程中，物块的( )A ．动能损失了2mgHB ．动能损失了mgHC ．机械能损失了mgHD ．机械能损失了12mgH 【解析】选AC.运动过程中有摩擦力做功，考虑动能定理和功能关系．物块以大小为g 的加速度沿斜面向上做匀减速运动，运动过程中F 合＝mg ，由受力分析知摩擦力f ＝12mg ，当上升高度为H 时，位移s ＝2H ，由动能定理得ΔE k ＝－2mgH ；由功能关系知ΔE ＝W f ＝－12mgs ＝－mgH ，选项A 、C 正确． 2．(2013·高考北京卷，19题)在实验操作前应该对实验进行适当的分析．研究平抛运动的实验装置示意图如图所示．小球每次都从斜槽的同一位置无初速释放，并从斜槽末端水平飞出．改变水平板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹．某同学设想小球先后三次做平抛运动，将水平板依次放在如图1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距．若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为x 1，x 2，x 3，机械能的变化量依次为ΔE 1、ΔE 2、ΔE 3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是( )A ．x 2－ x 1＝x 3－x 2，ΔE 1＝ΔE 2＝ΔE 3B ．x 2－ x 1>x 3－x 2，ΔE 1＝ΔE 2＝ΔE 3C ．x 2－ x 1>x 3－x 2，ΔE 1<ΔE 2<ΔE 3D ．x 2－ x 1<x 3－x 2，ΔE 1<ΔE 2<ΔE 3【解析】选B.由题意知，在竖直方向上，y 12＝y 23，又因为在竖直方向上小球运动的速度越来越大，因此t 12>t 23；在水平方向上x 12＝x 2－x 1＝v 0t 12，x 23＝x 3－x 2＝v 0t 23，故有：x 2－x 1>x 3－x 2，又因忽略空气阻力的影响，故此过程中机械能守恒，所以有ΔE 1＝ΔE 2＝ΔE 3＝0，选项B 正确．3.(2013·高考山东卷，16题) 如图所示，楔形木块abc 固定在水平面上，粗糙斜面ab 和光滑斜面bc 与水平面的夹角相同，顶角b 处安装一定滑轮．质量分别为M 、m (M >m )的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行．两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动．若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中( )A ．两滑块组成系统的机械能守恒B ．重力对M 做的功等于M 动能的增加C ．轻绳对m 做的功等于m 机械能的增加D ．两滑块组成系统的机械能损失等于M 克服摩擦力做的功【解析】选CD.除重力以外其他力对物体做的功等于物体机械能的变化，故M 克服摩擦力做的功等于两滑块组成的系统机械能的减少量，拉力对m 做的功等于m 机械能的增加量，选项C 、D 正确．4．(2013·高考广东卷，19题)如图，游乐场中，从高处A 到水面B 处有两条长度相同的光滑轨道．甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A 处自由滑向B 处，下列说法正确的有( )A ．甲的切向加速度始终比乙的大B ．甲、乙在同一高度的速度大小相等C ．甲、乙在同一时刻总能到达同一高度D ．甲比乙先到达B 处【解析】选BD.甲、乙两小孩沿不同轨道从A 运动到B 时，只有重力做功，根据机械能守恒定律和甲、乙两小孩运动的v -t 图象解决问题．甲、乙两小孩沿光滑轨道从A 运动到B ，只有重力做功，根据机械能守恒定律，得mgh ＝12m v 2，即v ＝2gh ，所以甲、乙两小孩在同一高度时，速度大小相等，选项B 正确；甲、乙两小孩在运动过程的v -t 图象如图所示．由v -t 图象可知，选项A 、C 错误，选项D 正确．5．(2013·高考江苏卷，9题)如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连．弹簧处于自然长度时物块位于O 点(图中未标出)．物块的质量为m ，AB ＝a ，物块与桌面间的动摩擦因数为μ.现用水平向右的力将物块从O 点拉至A 点，拉力做的功为W .撤去拉力后物块由静止向左运动，经O 点到达B 点时速度为零．重力加速度为g .则上述过程中( )A ．物块在A 点时，弹簧的弹性势能等于W －12μmga B ．物块在B 点时，弹簧的弹性势能小于W －32μmga C ．经O 点时，物块的动能小于W －μmgaD ．物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B 点时弹簧的弹性势能【解析】选BC.由于有摩擦，O 点不在AB 的中点，而是在AB 中点的左侧(如图所示)．由题知AB ＝a ，OA ＞a 2，OB ＜a 2.根据功能关系，物块在A 点时，弹簧的弹性势能E p ＝W －μmgOA ＜W －12μmga ，选项A 错误；物块在B 点时，弹簧的弹性势能E ′p ＝E p －μmga ＝W －μmgOA －μmga ＜W －32μmga ，选项B 正确；物块在O 点的动能E k ＝E p －μmgOA ＝W －2μmgOA ＜W －μmga ，选项C 正确；物块动能最大时，弹簧的弹力kx ＝μmg ，此时物块处于M 点(如图所示)，若BM 光滑，则物块能运动至M ′点速度为零，则OM ′＝OM ，由于存在摩擦，OB ＜OM ，故物块动能最大时弹簧的弹性势能大于物块在B 点时弹簧的弹性势能，选项D 错误．6．(2013·高考北京卷，23题)蹦床比赛分成预备运动和比赛动作两个阶段，最初运动员静止站在蹦床上；在预备运动阶段，他经过若干次蹦跳，逐渐增加上升高度，最终达到完成比赛动作所需的高度；此后，进入比赛动作阶段．把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧，弹力大小F ＝kx (x 为床面下沉的距离，k 为常量)．质量m ＝50 kg 的运动员静止站在蹦床上，床面下沉x 0＝0.10 m ；在预备运动中，假定运动员所做的总功W 全部用于增加其机械能；在比赛动作中，把该运动员视作质点，其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为Δt ＝2.0 s ，设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为x 1.取重力加速度g ＝10 m/s 2，忽略空气阻力的影响．(1)求常量k ，并在图中画出弹力F 随x 变化的示意图；(2)求在比赛动作中，运动员离开床面后上升的最大高度h m ；(3)借助F -x 图像可以确定弹力做功的规律，在此基础上，求 x 1和W 的值．【解析】(1)床面下沉x 0＝0.10 m 时，运动员受力平衡mg ＝kx 0得k ＝mg x 0＝5.0×103 N/mF -x 图线如图所示．(2)运动员从x ＝0处离开床面，开始腾空，其上升、下落的时间相等，所以运动员上升的最大高度为h m ＝12g ⎝⎛⎭⎫Δt 22＝5.0 m. (3)参考由速度－时间图象求位移的方法，F -x 图线下的面积等于弹力做的功，从x 处到x ＝0，弹力做功W TW T ＝12·x ·kx ＝12kx 2 运动员从x 1处上升到最大高度h m 的过程，根据动能定理，有12kx 21－mg (x 1＋h m )＝0－0 得x 1＝x 0＋x 20＋2x 0h m ＝1.1 m对整个预备运动，由题设条件以及功能关系，有W ＋12kx 20＝mg (h m ＋x 0) 得W ＝2 525 J ≈2.5×103 J.答案：(1)5.0×103 N/m 如图所示 (2)5.0 m (3)1.1 m 2.5×103 J7．(2013·高考新课标全国卷Ⅱ，25题)一长木板在水平地面上运动，在t ＝0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度－时间图像如图所示．己知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上．取重力加速度的大小g ＝10 m/s 2，求：(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数；(2)从t ＝0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小．【解析】从v -t 图像中获取速度及加速度信息．根据摩擦力提供加速度，且不同阶段的摩擦力不同，利用牛顿第二定律列方程求解．(1)从t ＝0时开始，木板与物块之间的摩擦力使物块加速，使木板减速，此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止．由图可知，在t 1＝0.5 s 时，物块和木板的速度相同．设t ＝0到t ＝t 1时间间隔内，物块和木板的加速度大小分别为a 1和a 2，则a 1＝v 1t 1① a 2＝v 0－v 1t 1② 式中v 0＝5 m/s 、v 1＝1 m/s 分别为木板在t ＝0、t ＝t 1时速度的大小．设物块和木板的质量均为m ，物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2，由牛顿第二定律得μ1mg ＝ma 1 ③(μ1＋2μ2)mg ＝ma 2 ④联立①②③④式得μ1＝0.20 ⑤μ2＝0.30. ⑥(2)在t 1时刻后，地面对木板的摩擦力阻碍木板运动，物块与木板之间的摩擦力改变方向．设物块与木板之间的摩擦力大小为f ，物块和木板的加速度大小分别为a ′1和a ′2，则由牛顿第二定律得f ＝ma ′ ⑦2μ2mg －f ＝ma ′2 ⑧假设f <μ1mg ，则a ′1＝a ′2；由⑤⑥⑦⑧式得f ＝μ2mg >μ1mg ，与假设矛盾．故f ＝μ1mg ⑨由⑦⑨式知，物块加速度的大小a ′1等于a 1；物块的v -t 图像如图中点划线所示． 由运动学公式可推知，物块和木板相对于地面的运动距离分别为s 1＝2×v 212a 1⑩ s 2＝v 0＋v 12t 1＋v 212a ′2⑪ 物块相对于木板的位移的大小为s ＝s 2－s 1 ⑫联立①⑤⑥⑧⑨⑩⑪⑫式得s ＝1.125 m.答案：(1)0.20 0.30 (2)1.125 m。
《机械能机械能守恒》课件
从其他角度推导机械能守恒定律
总结词
通过其他角度推导机械能守恒定律，深入理 解机械能守恒的条件和内涵。
详细描述
除了上述两种推导方法外，还可以通过其他 角度推导机械能守恒定律。例如，从能量守 恒的角度出发，当只有重力或弹力做功时， 物体的机械能与其他形式的能量之间相互转 化，但总量保持不变。此外，还可以通过分 析物体的受力情况和运动状态来推导机械能 守恒定律。
宇称守恒
在量子力学中，宇称守恒是指在任何情况下，一个孤立系统的总宇称保持不变。宇称是描 述粒子在空间反射下变换性质的一个物理量。
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THANKSΒιβλιοθήκη 机械能守恒定律的数学表达式
E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}，其中E_{k}表示动能，E_{p} 表示势能。
机械能守恒定律的适用条件
1 2 3
只有重力或弹力做功
机械能守恒定律仅适用于只有重力或弹力做功的 理想情况，其他力（如摩擦力、电磁力等）不做 功或做功相互抵消。
物体运动轨迹为直线或平面曲线
热力学第一定律与能量守恒
01 02
热力学第一定律
热力学第一定律即能量守恒定律在热学领域的应用，表明在一个封闭的 热力学系统中，能量不能凭空产生也不能消失，只能从一种形式转化为 另一种形式。
内能
热力学第一定律涉及到内能的增加和减少，当系统与外界交换热量时， 内能会发生相应的变化。
03
热量与功的关系
在热力学中，系统对外界做功或外界对系统做功可以导致能量的转移，
03
机械能守恒定律的应用
机械能守恒在日常生活中的应用
骑自行车
当自行车下坡时，重力势能转化 为动能，使得自行车加速；上坡 时，动能转化为重力势能，需要 克服重力做功。
高考物理总复习 专题六 机械能守恒定律(讲解部分)
(4)重力势能的变化与重力做功的关系 重力对物体做多少正功,物体的重力势能就减少多少;重力对物体做多少负 功,物体的重力势能就增加多少,即WG=-ΔEp。 2.弹性势能:物体因发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。弹簧的弹性 势能的大小与形变量及劲度系数有关,弹簧的形变量越大、劲度系数越大, 弹簧的弹性势能越大。 五、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,动能与势能可以互相转化,而总的机 械能保持不变。
二、求变力做功的方法 1.根据W=Pt计算一段时间内做的功,此公式适用于功率恒定的情况。 2.根据力(F)-位移(l)图像的物理意义计算力对物体所做的功,如图中阴影 部分的面积在数值上等于力所做功的大小。
3.利用动能定理求功
W合=W1+W2+W3+…+Wn=ΔEk=Ekt-Ek0=
1 2
m
vt2
3.发动机铭牌上所标注的功率为这部机械的额定功率。它是人们对机械 进行选择、配置的一个重要参数,它反映了机械的做功能力或机械所能承 担的“任务”。机械运行过程中的功率是实际功率。机械的实际功率可 以小于其额定功率,可以等于其额定功率,但是机械不能长时间超负荷运 行,否则会损坏机械设备,缩短其使用寿命。由P=Fv可知,在功率一定的条 件下,发动机产生的牵引力F跟运转速度v成反比。
(1)拉力F做的功。 (2)重力mg做的功。 (3)圆弧面对物体的支持力FN做的功。 (4)圆弧面对物体的摩擦力Ff做的功。 解题导引 (1)拉力F大小不变,但方向不断改变→变力功→用微元法。 (2)重力做功与路径无关,与始末位置高度差有关。 (3)支持力与速度方向垂直不做功。 (4)摩擦力为变力,可用动能定理求其做功。
解题导引
解析 设斜面的倾角为θ,旅游者和滑沙橇总质量为m,则旅游者和滑沙橇
专题六 机械能守恒定律(试题部分)
专题六机械能守恒定律探考情悟真题【考情探究】考点考向5年考情预测热度考题示例学业水平关联考点素养要素解法功和功率功、功率2018课标Ⅲ,19,6分4v-t图像能量观念、模型建构图像法★★★2017课标Ⅱ,14,6分3圆周运动能量观念、模型建构2016课标Ⅱ,19,6分3牛顿第二定律运动与相互作用观念、能量观念2016课标Ⅱ,21,6分4运动与相互作用观念、能量观念动能定理、机械能守恒定律及其应用动能定理及其应用2019课标Ⅲ,17,6分4E k-h图像运动与相互作用观念、能量观念图像法★★★2019课标Ⅱ,18,6分3E-h图像能量观念图像法2019课标Ⅱ,25,20分4f-t图像运动与相互作用观念、能量观念图像法2019天津理综,10,16分3匀变速直线运动运动与相互作用观念、能量观念2019江苏单科,8,4分3运动与相互作用观念、能量观念2018课标Ⅱ,14,6分2能量观念2018课标Ⅲ,25,20分4动量科学推理2017课标Ⅱ,24,12分4匀变速运动规律科学推理2016课标Ⅱ,16,6分3模型建构2016课标Ⅲ,20,6分4科学推理2015课标Ⅰ,17,6分4牛顿第三定律科学推理机械能守恒定律及其应用2018课标Ⅱ,15,6分3动量定理能量观念2018天津理综,2,6分3圆周运动运动与相互作用观念、能量观念2016课标Ⅲ,24,12分4圆周运动科学推理2015课标Ⅱ,21,6分4能量观念功能关系、能量守恒定律功能关系2018课标Ⅰ,18,6分4科学推理★★★2017课标Ⅰ,24,12分4模型建构分析解读本专题是力学的重点内容之一,高考从三个角度进行考查:第一,功和功率;第二,动能定理及其应用;第三,功能关系、机械能守恒定律及其应用。
一般是与其他知识(如牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动、电磁学等内容)结合起来,考查学生对规律的应用理解、对综合问题的分析能力以及对能量转化与守恒思想的建立情况。
机械能及其守恒定律
机械能及其守恒定律1．功：作用于物体的力和物体在力的方向上位移的乘积叫做力对物体所做功。
即 W＝FScosα公式中α是物体受到的力的方向和物体位移方向的夹角。
公式中的F必须是恒力；位移S，应该是力F作用点的位移。
功是标量，只有大小无方向，合力的功或总功都可由各分力功的代数和求得．但是功有正负之分。
当0°≤α＜90°时，力做正功；当90°＜α≤180°时，力做负功；当α＝90°时力不做功。
2．功率：物体所做的功与完成这些功所用时间的比值，叫功率，功率是表示物体做功快慢的物理量，公式为：P=W/t（1）功率另一种表达式：P＝FVcosα此公式中V为平均速度，则求出的是平均功率．若V为某时刻的瞬时速度，则P表示该时刻的瞬时功率．功率一定时，力与物体的运动速度成反比。
速度一定时，物体的功率与速度成正比。
（2）P = FV的应用：①P一定时，F与V成反比，汽车在水平路面上以恒定的功率启动。
②F一定时，P与V成正比，汽车在水平路面上以恒定的加速度启动易错现象1．对功的定义W=FS理解不全面。
公式中F是恒力，在变力情况下如滑动摩擦力有往返运动的做功，位移为零，但功不为零，因此不能直接应用。
2．混淆合外力的功和某个力所做功。
3．混淆平均功率和即时功率。
4．对恒定功率下的运动和恒力作用下的运动的动态变化过程不清楚。
3．重力势能：重力做功的特点是只决定于初、末位置间的高度差，与运动路径无关. W G=mgh E p=mgh (1)重力势能是标量，是地球和物体所组成的系统共有；（2）重力势能具有相对性，即重力势能的大小与零势能面的选择有关；（3）重力所做功等于重力势能增量的负值。
4．弹性势能：物体由于发生弹性形变所具有的能量，大小与弹性形变量有关。
5．机械能守恒定律：在只有重力(或弹力)做功的条件下，物体的重力势能(或弹性势能)和动能相互转化，但机械能总量保持不变E p2+E k2= E p1+E k1或ΔE=0 或ΔE k+ΔE p =0（1）机械能守恒定律成立的条件：①只受重力(或弹力)作用；②受其他外力，但其他外力不做功；③对多个物体构成的系统，如果外力不做功，且系统的内力也不做功；，此系统机械能守恒。
2024年新高考版物理专题六机械能守恒定律习题部分
A.当样品1刚进入MN段时,样品的共同加速度大小为3 g sin θ
4
B.当样品1刚进入MN段时,样品1的轻杆受到的压力大小为3mg sin θ C.从开始到四个样品均位于MN段时,摩擦力做的总功为9dmg sin θ D.当四个样品均位于MN段时,样品的共同速度大小为3 gd sin θ
答案 AD
密度为ρ,风场风速为v,并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是 ( )
A.该风力发电机的输出电功率与风速成正比
B.单位时间流过面积A的流动空气动能为
1 2
ρAv2
C.若每天平均有1.0×108 kW的风能资源,则每天发电量为2.4×109 kW·h
D.若风场每年有5 000 h风速在6~10 m/s范围内,则该发电机年发电量至少
考点二 动能与动能定理 1.(2019课标Ⅲ,17,6分)从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除 受到重力外,还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作 用。距地面高度h在3 m以内时,物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化 如图所示。重力加速度取10 m/s2。该物体的质量为 ( )
答案 (1) 3 mg 5gR
4
2
m 23gR
(2)
2
(3) 3 5R
5g
5.(2021福建,14,12分)如图(a),一倾角37°的固定斜面的AB段粗糙,BC段光 滑。斜面上一轻质弹簧的一端固定在底端C处,弹簧的原长与BC长度相 同。一小滑块在沿斜面向下的拉力T作用下,由A处从静止开始下滑,当滑 块第一次到达B点时撤去T。T随滑块沿斜面下滑的位移s的变化关系如 图(b)所示。已知AB段长度为2 m,滑块质量为2 kg,滑块与斜面AB段的动 摩擦因数为0.5,弹簧始终在弹性限度内,重力加速度大小取10 m/s2, sin 37 °=0.6。求: (1)当拉力为10 N时,滑块的加速度大小; (2)滑块第一次到达B点时的动能; (3)滑块第一次在B点与弹簧脱离后,沿斜面上滑的最大距离。
专题六 机械能守恒定律(讲解部分)
W合4
=
1 2
mv42
-0
又v4= 1 ×(2+4)×2 m/s=6 m/s
2
得W合4=36 J
0~6 s内合力对物体做的功由动能定理可知:
W合6=
1 2
mv62
-0
又v6=6 m/s
得W合6=36 J
则W合4=W合6,D正确。
答案 D
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拓展三 动能定理处理多运动过程问题
1.分析思路 (1)受力与运动分析:根据物体的运动过程分析物体的受力情况,以及不同 运动过程中力的变化情况。 (2)做功分析:根据各种力做功的不同特点,分析各种力在不同的运动过程 中的做功情况。 (3)功能关系分析:运用动能定理、功能关系或能量守恒定律进行分析,选 择合适的规律求解。
A.0~6 s内物体先向正方向运动,后向负方向运动 B.0~6 s内物体在4 s时的速度最大 C.物体在2~4 s内速度不变 D.0~4 s内合力对物体做的功等于0~6 s内合力做的功
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解析 由a-t图像可知:图线与时间轴围成的“面积”代表物体在相应时间
内速度的变化情况,在时间轴上方为正,在时间轴下方为负。物体6 s末的
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2.弹性势能:物体因发生弹性形变而具有的能叫做⑩ 弹性势能 。弹簧 的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关,弹簧的形变量越大、劲度系 数越大,弹簧的弹性势能越大。
五、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,动能与势能可以互相转化,而总的机 械能保持不变。
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2.表达式
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高考物理
专题六 机械能守恒定律
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一、功
考点清单
考点一 功和功率
物理机械能及其守恒定律知识点总结
功和能、机械能守恒定律一、功●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。
●公式：W=FScosθ●功是标量，但它有正功、负功。
功的正负表示能量传递的方向，即功是能量转化的量度。
当时，即力与位移成锐角，力做正功，功为正当时，即力与位移垂直，力不做功，功为零当时，即力与位移成钝角，力做负功，功为负●功是一个过程所对应的量，因此功是过程量。
●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。
●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Scosθ二、功率●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。
●公式：（平均功率）（平均功率或瞬时功率）单位：瓦特W●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。
三、重力势能●定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。
●公式：；h——物体具参考面的竖直高度。
●参考面①重力势能为零的平面称为参考面；②选取：原则是任意选取，但通常以地面为参考面若参考面未定，重力势能无意义，不能说重力势能大小如何选取不同的参考面，物体具有的重力势能不同，但重力势能改变与参考面选取无关。
●重力势能是标量，但有正负。
重力势能为正，表示物体在参考面的上方；重力势能为负，表示物体在参考面的下方；重力势能为零，表示物体在参考面的上●重力做功特点：物体运动时，重力对它做的功之跟它的初、末位置有关，而跟物体运动的路径无关。
●重力做功与重力势能的关系：四、弹性势能●概念：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力的相互作用具有势能，称之为弹性势能。
●弹簧的弹性势能：影响弹簧弹性势能的因素有：弹簧的劲度系数k和弹簧形变量x。
●弹力做功与弹性势能的关系：弹力做正功时，物体弹性势能减少；弹力做负功时，物体弹性势能增加。
高中物理专题讲解 专题六机械能守恒定律(讲解部分)
三、应用动能定理解题的基本步骤
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例1 某滑沙场示意图如图所示,某旅游者乘滑沙橇从A点由静止开始滑 下,最后停在水平沙面上的C点,设滑沙橇和沙面间的动摩擦因数处处相同, 斜面和水平面连接处可认为是圆滑的,旅游者保持一定姿势坐在滑沙橇上 不动,若测得AC间水平距离为x,A点高为h,求滑沙橇与沙面间的动摩擦因 数μ。
(1)拉力F做的功。 (2)重力mg做的功。 (3)圆弧面对物体的支持力FN做的功。 (4)圆弧面对物体的摩擦力Ff做的功。 解题导引 (1)拉力F大小不变,但方向不断改变→变力功→用微元法。 (2)重力做功与路径无关,与始末位置高度差有关。 (3)支持力与速度方向垂直不做功。 (4)摩擦力为变力,可用动能定理求其做功。
解题导引
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解析 设斜面的倾角为θ,旅游者和滑沙橇总质量为m,则旅游者和滑沙橇
从A点到B点,
重力做功WG=mgh
摩擦力做功Wf=-μmg
cos
θ· h
sin
θ
在水平面上运动时,只有滑动摩擦力做功
Wf'=-μmg(x-
h tan
θ
)。
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解法一 “隔离”过程,分段研究,设在B点旅游者和滑沙橇的速度为v,由A
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二、应用动能定理解题时的注意事项 1.W总是所有外力对物体所做功的代数和,即W总=W1+W2+…,或先将物体的 外力进行合成,求出合外力F合后,再利用W总=F合x cos α 进行计算。 2.因为动能定理中功和能均与参考系的选取有关,所以动能定理也与参考 系的选取有关。中学物理中一般取地面为参考系。 3.做功的过程是能量转化的过程,动能定理表达式中的“=”的意义是一 种因果关系在数值上相等的符号,意味着“功引起物体动能的变化”。 4.动能定理表达式两边的每一项都是标量,因此动能定理的表达式是一个 标量式。
专题六 机械能及其守恒定律
运动的距离相同，则重力做功相等，又运动时间
ｔａ ＞ｔｂ ，由
Ｐ＝
Ｗ ｔ
知，Ｐａ ＜Ｐｂ ，Ｃ 错误。 根据 ΔＥｐ ＝ －ｍｇｈ 知，Ｄ 正确。 ５．如图所示，某工厂用传送带向高处运送货物，将一货物轻轻放
在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的
速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到传送带顶端。
Ａ．由于小球受到斜面的弹力始终与斜面垂直，故对小球不做功
Ｂ．细绳对小球的拉力始终与小球的运动方向垂直，故对小球不
做功
Ｃ．小球受到的合外力对小球做功为零，故小球在该过程中机械
能守恒
Ｄ．若水平面光滑，则推力做功为 ｍｇＬ（１－ｃｏｓ θ）
１． 答案 Ｂ 小球受到斜面的弹力沿小球的运动方向有分量，
故对小球做功，Ａ 错误；细绳的拉力方向始终和小球的运动方
①利用
Ｐ＝
Ｗ ｔ
。
②利用 Ｐ ＝ Ｆ ｖ ｃｏｓ θ，其中 ｖ 为物体运动的平均速度，Ｆ 为 恒力。
（ ２） 瞬时功率的计算方法 ①利用 Ｐ ＝ Ｆｖ ｃｏｓ θ，其中 ｖ 为 ｔ 时刻的瞬时速度。 ②利用 Ｐ ＝ ＦｖＦ ，其中 ｖＦ 为 物 体 的 速 度 ｖ 在 力 Ｆ 方 向 上 的 分速度。 ③利用 Ｐ ＝ Ｆｖｖ，其中 Ｆｖ 为物体受的外力 Ｆ 在速度 ｖ 方向上 的分力。 （ ３） 额定功率与实际功率 ①额定功率：机械长时间正常工作而不损坏机械的最大输 出功率。 ②实际功率：机器实际工作时的输出功率。 注意 （１）一般机器铭牌上标明的功率表示该机器的额定 功率。 （ ２） 实际功率一般小于或等于额定功率。
下列说法正确的是
（ ）
Ａ．Ｍ 对 ｍ 的支持力做负功
Ｂ．Ｍ 对 ｍ 的摩擦力做负功
机械能及其守恒定律全章复习PPT
第七章
机械能守恒定律
二.动能定理
学习
目标
3.如何应用动能定理
应用动能定理的一般步骤
知识
结构
a.选择研究过程和研究对象
功的
求法
c.明确总功
动能
定理
机械能
守恒
b.受力分析
明确哪些力做功
明确功的表达式
明确功的正负
写出各力做功的代数和
d.明确研究过程所对应的初末状态，写出动能的改变量
功的
求法
且0≤α≤180°。
动能
定理
(2)利用功率求功：若某力做功或发动机的功率
机械能
守恒
功能
关系
P一定，则在时间t内做的功可用W＝Pt来求。
(3)利用功能关系来求。
第七章
机械能守恒定律
一.功的求法
学习
目标
知识
结构
功的
求法
动能
定理
【例1】如图所示，一辆玩具小车静止 在光
滑的水平导轨上，一个小球用细绳挂在小车
所有的力做功：W 总（合） =EK2-EK1 （动能定理）
重力以外的力做功：W 非 G=（EK2+EP2） -（EK1+EP1）
(机械能变化量)
第七章
机械能守恒定律
四．能量守恒及功能关系
学习
目标
知识
结构
功的
求法
动能
定理
机械能
守恒
功能
关系
【例4】节日燃放礼花弹时，要先将礼花弹放入一个竖直
的炮筒中，然后点燃礼花弹的发射部分，通过火药剧烈燃
D．机械能变化量为W3－W1
第七章
机械能及其守恒高考真题专题汇编带答案解析
专题六机械能及其守恒考点1 功和功率1.[2017全国Ⅱ,14,6分]如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环.小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力()A.一直不做功B.一直做正功C.始终指向大圆环圆心D.始终背离大圆环圆心2.[2018天津,10,16分]我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后,拉开了全面试验试飞的新征程.假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动,当位移x=1.6×103 m时才能达到起飞所要求的速度v=80 m/s.已知飞机质量m=7.0×104 kg,滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍,重力加速度取g=10 m/s2.求飞机滑跑过程中:(1)加速度a的大小;(2)牵引力的平均功率P.拓展变式1.如图所示,A、B物体叠放在水平面上,A用不可伸长的细绳系住,绳的另一端固定在墙上,用力F拉着B右移.用F'、f AB和f BA分别表示绳对A的拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力,则()A.F做正功,f AB做负功,f BA做正功,F'不做功B.F和f BA做正功,f AB和F'做负功C.F做正功,其他力都不做功D.F做正功,f AB做负功,f BA和F'不做功2.[2015海南,4,3分]如图,一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置,轨道两端等高;质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下,滑到最低点Q时,对轨道的正压力为2mg,重力加速度大小为g.质点自P滑到Q的过程中,克服摩擦力所做的功为()A.mgRB.mgRC.mgRD.mgR3.[2018海南,6,4分]某大瀑布的平均水流量为5 900 m3/s,水的落差为50 m.已知水的密度为1.00×103 kg/m3.在大瀑布水流下落过程中,重力做功的平均功率约为()A.3×106 WB.3×107 WC.3×108 WD.3×109 W4.[2021宁夏银川检测]如图1所示,物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动,得到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图2所示,g=10 m/s2,则()A.第1 s内推力做功为1 JB.第2 s内物体克服摩擦力做的功为2 JC.第1.5 s时推力F的功率为2 WD.第2 s内推力F做功的平均功率为1.5 W5.[2015新课标全国Ⅱ,17,6分]一汽车在平直公路上行驶.从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示.假定汽车所受阻力的大小f 恒定不变.下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,可能正确的是()A BC D考点2 动能定理1.[2020江苏,4,3分]如图所示,一小物块由静止开始沿斜面向下滑动,最后停在水平地面上.斜面和地面平滑连接,且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数.该过程中,物块的动能E k与水平位移x关系的图像是 ()2.[2019天津,10,16分]图1图2完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试,并取得成功.航母上的舰载机采用滑跃式起飞,故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成,如图1所示.为了便于研究舰载机的起飞过程,假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧,示意如图2,AB长L1=150 m,BC水平投影L2=63 m,图中C点切线方向与水平方向的夹角θ=12°(sin 12°≈0.21).若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动,经t=6 s到达B点进入BC.已知飞行员的质量m=60 kg,g=10 m/s2,求:(1)舰载机水平运动的过程中,飞行员受到的水平力所做的功W;(2)舰载机刚进入BC时,飞行员受到竖直向上的压力F N多大.拓展变式1.[2018全国Ⅱ,14,6分]如图,某同学用绳子拉动木箱,使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度.木箱获得的动能一定()A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功2.[2019全国Ⅲ,17,6分]从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重力外,还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用.距地面高度h在3 m以内时,物体上升、下落过程中动能E k随h的变化如图所示.重力加速度取10 m/s2.该物体的质量为()A.2 kgB.1.5 kgC.1 kgD.0.5 kg3.[2018江苏,4,3分]从地面竖直向上抛出一只小球,小球运动一段时间后落回地面.忽略空气阻力,该过程中小球的动能E k与时间t的关系图像是()A B C D4.[2015新课标全国Ⅰ,17,6分]如图,一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径POQ水平.一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落,恰好从P点进入轨道.质点滑到轨道最低点N时,对轨道的压力为4mg,g为重力加速度的大小.用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功.则()A.W=mgR,质点恰好可以到达Q点B.W>mgR,质点不能到达Q点C.W=mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离D.W<mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离5.[2016全国Ⅰ,25,18分]如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态.直轨道与一半径为R的光滑圆弧轨道相切于C点,AC=7R,A、B、C、D均在同一竖直平面内.质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑,最低到达E点(未画出).随后P沿轨道被弹回,最高到达F点,AF=4R.已知P与直轨道间的动摩擦因数μ=,重力加速度大小为g.(取sin 37°=,cos 37°=)(1)求P第一次运动到B点时速度的大小.(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能.(3)改变物块P的质量,将P推至E点,从静止开始释放.已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后,恰好通过G点.G 点在C点左下方,与C点水平相距R、竖直相距R.求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量.考点3 机械能守恒定律拓展变式1.[2017天津,4,6分]“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之一.摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动.下列叙述正确的是()A.摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变B.在最高点时,乘客重力大于座椅对他的支持力C.摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零D.摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变2.[2015新课标全国Ⅱ,21,6分,多选]如图,滑块a、b的质量均为m,a套在固定竖直杆上,与光滑水平地面相距h,b 放在地面上.a、b通过铰链用刚性轻杆连接,由静止开始运动.不计摩擦,a、b可视为质点,重力加速度大小为g.则()A.a落地前,轻杆对b一直做正功B.a落地时速度大小为C.a下落过程中,其加速度大小始终不大于gD.a落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg考点4 功能关系、能量守恒定律[2018天津,2,6分]滑雪运动深受人民群众喜爱.某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中()A.所受合外力始终为零B.所受摩擦力大小不变C.合外力做功一定为零D.机械能始终保持不变拓展变式1.[广东高考]如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图.图中①和②为楔块,③和④为垫板,楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦.在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A.缓冲器的机械能守恒B.摩擦力做功消耗机械能C.垫板的动能全部转化为内能D.弹簧的弹性势能全部转化为动能2.[2019全国Ⅰ,21,多选]在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上,把物体P轻放在弹簧上端,P由静止向下运动,物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示.在另一星球N上用完全相同的弹簧,改用物体Q完成同样的过程,其a-x关系如图中虚线所示.假设两星球均为质量均匀分布的球体.已知星球M的半径是星球N的3倍,则()A.M与N的密度相等B.Q的质量是P的3倍C.Q下落过程中的最大动能是P的4倍D.Q下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍3.[多选]如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连, 弹簧水平且处于原长.圆环从A处由静止开始下滑,经过B处的速度最大, 到达C处的速度为零,AC=h.圆环在C处获得竖直向上的速度v,恰好能回到A.弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g.则圆环()A.下滑过程中,加速度一直减小B.下滑过程中,克服摩擦力做的功为mv2C.在C处,弹簧的弹性势能为mv2-mghD.上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度4.[2016全国Ⅱ,21,6分,多选]如图,小球套在光滑的竖直杆上,轻弹簧一端固定于O点,另一端与小球相连.现将小球从M点由静止释放,它在下降的过程中经过了N点.已知在M、N两点处,弹簧对小球的弹力大小相等,且∠ONM<∠OMN<.在小球从M点运动到N点的过程中()A.弹力对小球先做正功后做负功B.有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C.弹簧长度最短时,弹力对小球做功的功率为零D.小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差5.[2017江苏,9,4分,多选]如图所示,三个小球A、B、C的质量均为m,A与B、C间通过铰链用轻杆连接,杆长为L.B、C置于水平地面上,用一轻质弹簧连接,弹簧处于原长.现A由静止释放下降到最低点,两轻杆间夹角α由60°变为120°.A、B、C在同一竖直平面内运动,弹簧在弹性限度内,忽略一切摩擦,重力加速度为g,则此下降过程中()A.A的动能达到最大前,B受到地面的支持力小于mgB.A的动能最大时,B受到地面的支持力等于mgC.弹簧的弹性势能最大时,A的加速度方向竖直向下D.弹簧的弹性势能最大值为mgL6.[江苏高考,多选]如图所示,水平桌面上的轻质弹簧一端固定,另一端与小物块相连.弹簧处于自然长度时物块位于O 点(图中未标出).物块的质量为m,AB=a,物块与桌面间的动摩擦因数为μ.现用水平向右的力将物块从O点拉至A 点,拉力做的功为W.撤去拉力后物块由静止向左运动,经O点到达B点时速度为零,重力加速度为g.则上述过程中()A.物块在A点时,弹簧的弹性势能等于W-μmgaB.物块在B点时,弹簧的弹性势能小于W-μmgaC.经过O点时,物块的动能小于W-μmgaD.物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能7.[2018江苏,7,4分,多选]如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端连接一小物块,O点为弹簧在原长时物块的位置.物块由A点静止释放,沿粗糙程度相同的水平面向右运动,最远到达B点.在从A到B的过程中,物块()A.加速度先减小后增大B.经过O点时的速度最大C.所受弹簧弹力始终做正功D.所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功8.[2016全国Ⅱ,25,20分]轻质弹簧原长为2l,将弹簧竖直放置在地面上,在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放,当弹簧被压缩到最短时,弹簧长度为l.现将该弹簧水平放置,一端固定在A点,另一端与物块P接触但不连接.AB是长度为5l的水平轨道,B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切,半圆的直径BD竖直,如图所示.物块P与AB间的动摩擦因数μ=0.5.用外力推动物块P,将弹簧压缩至长度l,然后放开,P开始沿轨道运动.重力加速度大小为g.(1)若P的质量为m,求P到达B点时速度的大小,以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点之间的距离;(2)若P能滑上圆轨道,且仍能沿圆轨道滑下,求P的质量的取值范围.考点5 实验:探究动能定理[2017北京,21,18分]如图甲所示,用质量为m的重物通过滑轮牵图甲引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况.利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验.(1)打点计时器使用的电源是(选填选项前的字母).A.直流电源B.交流电源(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是(选填选项前的字母).A.把长木板右端垫高B.改变小车的质量在不挂重物且(选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车.若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响.A.计时器不打点B.计时器打点图乙(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……,如图乙所示.实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg.从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W= ,打B点时小车的速度v= .图丙(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图丙所示的v2-W图像.由此图像可得v2随W变化的表达式为.根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是.(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,下面正确反映v2-W关系的是.A B C D拓展变式1.[多选]在用如图所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时,下列说法正确的是.A.为了平衡摩擦力,实验中可以将长木板的左端适当垫高,使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B.每次实验中橡皮筋的规格要相同,拉伸的长度要一样C.可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D.可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值E.实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源F.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度G.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度2.[2020全国Ⅲ,22,6分]某同学利用图(a)所示装置验证动能定理.调整木板的倾角平衡摩擦阻力后,挂上钩码,钩码下落,带动小车运动并打出纸带.某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示.已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02 s,从图(b)给出的数据中可以得到,打出B点时小车的速度大小v B= m/s,打出P点时小车的速度大小v P= m/s.(结果均保留2位小数)若要验证动能定理,除了需测量钩码的质量和小车的质量外,还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量为.3.图1[2017江苏,10,8分]利用如图1所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系.小车的质量为M=200.0 g,钩码的质量为m=10.0 g,打点计时器的电源为50 Hz的交流电.(1)挂钩码前,为了消除摩擦力的影响,应调节木板右侧的高度,直至向左轻推小车观察到.(2)挂上钩码,按实验要求打出的一条纸带如图2所示.选择某一点为O,依次每隔4个计时点取一个计数点.用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx,记录在纸带上.计算打出各计数点时小车的速度v,其中打出计数点“1”时小车的速度v1=m/s.图2(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力,取g=9.80 m/s2,利用W=mgΔx算出拉力对小车做的功W.利用E k=Mv2算出小车动能,并求出动能的变化量ΔE k.计算结果见下表.W/10-3 J 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26ΔE k/10-3 J 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00请根据表中的数据,在方格纸上作出ΔE k-W图像.(4)实验结果表明,ΔE k总是略小于W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的.用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F= N.4.[2020福建三明高三第二阶段考试]为了“探究动能改变与合外力做功的关系”,某同学设计了如下实验方案: 第一步:把带有定滑轮的足够长的木板有滑轮的一端垫起,把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹子的重锤跨过定滑轮相连,重锤同时连接一穿过打点计时器的纸带;调整木板倾角,直到轻推滑块后,滑块沿木板向下匀速运动,如图甲所示.第二步:如图乙所示,保持木板的倾角不变,将打点计时器安装在木板靠近滑轮处,取下细绳和重锤,将滑块与纸带相连,使纸带穿过打点计时器,然后接通电源,释放滑块,使之从静止开始向下加速运动,打出的纸带如图丙所示.请回答下列问题:请回答下列问题:(1)已知打下各相邻计数点间的时间间隔为Δt,则打点计时器打B点时滑块运动的速度v B= .(2)已知重锤质量为m,当地的重力加速度为g,要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程中滑块(写出物理量名称及符号,只写一个物理量),合外力对滑块做功的表达式W合= .(3)算出打下A、B、C、D、E点时合外力对滑块所做的功W以及滑块的速度v,若以v2为纵轴、W为横轴建立直角坐标系,并描点作出v2-W图像,则由分析可知该图像是一条,根据图像还可求得.考点6 实验:验证机械能守恒定律图1[2016北京,21(2),14分]利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验.(1)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的.A.动能变化量与势能变化量B.速度变化量与势能变化量C.速度变化量与高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是.A.交流电源B.刻度尺C.天平(含砝码)(3)实验中,先接通电源,再释放重物,得到图2所示的一条纸带.在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为h A、h B、h C.图2已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量ΔE p= ,动能变化量ΔE k= .(4)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是.A.利用公式v=gt计算重物速度B.利用公式v=计算重物速度C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响D.没有采用多次实验取平均值的方法(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒:在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2-h图像,并做如下判断:若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒.请你分析论证该同学的判断依据是否正确.拓展变式1.(1)利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时,需要测量重锤由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案:A.用刻度尺测出重锤下落的高度h,并测出下落时间t,通过v=gt计算出瞬时速度vB.用刻度尺测出重锤下落的高度h,并通过v=计算出瞬时速度vC.根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,并通过h=计算出高度hD.用刻度尺测出重锤下落的高度h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v以上方案中正确的是.(2)在实验中,某同学根据实验测得的数据,通过计算发现,在下落过程中,重锤动能的增加量略大于重力势能的减少量,若实验测量与计算均无错误,则出现这一问题的原因可能是.A.重锤的质量偏大B.交流电源的电压偏高C.交流电源的频率小于50 HzD.重锤下落时受到的阻力过大2.如图1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)(1)选出一条点迹清晰的纸带如图2所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,打点计时器通以频率为50 Hz的交变电流.用分度值为1 mm的刻度尺测得OA=12.41 cm,OB=18.90 cm,OC=27.06 cm,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点,重锤的质量为1.00 kg.某同学根据以上数据算出:当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了 J;此时重锤的速度v B= m/s,此时重锤的动能比开始下落时增加了 J.(结果均保留3位有效数字)(2)该同学利用实验时打出的纸带,测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,然后以h为横轴、以v2为纵轴作出了如图3所示的图线,图线的斜率近似等于.A.19.60B.9.80C.4.90图线未过原点O的原因是.3.某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律,将小球a、b(均可视为质点)分别固定于一轻杆的两端,杆水平且处于静止状态.释放后轻杆逆时针转动,已知重力加速度大小为g.(1)选择实验中使用的遮光条时,用螺旋测微器测量遮光条A的宽度如图乙所示,其读数为mm,另一个遮光条B的宽度为0.50 cm,为了减小实验误差,实验中应选用遮光条(填“A”或者“B”)进行实验.(2)若遮光条的宽度用d表示,测出小球a、b质量分别为m a、m b(b的质量含遮光条质量),光电门记录遮光条挡光的时间为t,转轴O到a、b两球的距离分别为l a、l b,光电门在O点的正下方,不计遮光条长度,如果系统(小球a、b以及杆)的机械能守恒,应满足的关系式为(用题中测量的字母表示).4.[2016全国Ⅱ,22,6分]某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,实验装置如图(a)所示:轻弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接.向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.图(a)(1)实验中涉及下列操作步骤:①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是(填入代表步骤的序号).(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果.打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为m/s.比较两纸带可知, (填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大.图(b)答案专题六机械能及其守恒考点1 功和功率1.A由于大圆环是光滑的,因此小环下滑的过程中,大圆环对小环的作用力方向始终与速度方向垂直,因此作用力不做功,A项正确,B项错误;小环刚下滑时,大圆环对小环的作用力背离大圆环的圆心,滑到大圆环圆心以下的位置时,大圆环对小环的作用力指向大圆环的圆心,C、D项错误.2.(1)2 m/s2(2)8.4×106 W解析:(1)飞机滑跑过程中做初速度为零的匀加速直线运动,有v2=2ax ①代入数据解得a=2 m/s2②.(2)设飞机滑跑受到的阻力为F阻,依题意有F阻=0.1mg ③设发动机的牵引力为F,根据牛顿第二定律有F-F阻=ma ④设飞机滑跑过程中的平均速度为,有=⑤在滑跑阶段,牵引力的平均功率P=F⑥联立②③④⑤⑥式得P=8.4×106 W.1.D求恒力做功时,定义式W=Fl cos α中的l应是力F的作用物体发生的位移,F'、f BA的作用物体(即A物体)没有发生位移,所以它们做的功均为零;而F、f AB的作用物体(即B物体)发生了位移,所以它们做的功均不为零,F与B的位移方向相同,做正功,f AB与B的位移方向相反,做负功,D正确.2.C在Q点,质点受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力的作用,两力的合力充当向心力,所以有F N-mg=m,F N=2mg,联立解得v=,质点由P到Q的过程中,根据动能定理有mgR-W f=mv2,解得W f=mgR,所以质点克服摩擦力做的功为mgR,C正确.3.D每秒流下水的质量为m=5 900 m3×1.00×103 kg/m3=5.9×106 kg,每秒重力做的功W=mgh=5.9×106×10×50 J=2.95×109 J,即重力做功的平均功率约为P==3×109 W,选项D正确.4.B从v-t图像中可知物体在第1 s内速度为零,即处于静止状态,所以推力做功为零,故A项错误;v-t图像与坐标轴围成的面积表示位移,所以第2 s内的位移为x=×1×2 m=1 m,由v-t图像可以知道在2~3 s的时间内,物体做匀速运动,处于受力平衡状态,所以滑动摩擦力的大小f为2 N,故第2 s内摩擦力做功为W f=-fx=-2×1 J=-2 J,所以克服摩擦力做功2 J,故B项正确;第1.5 s时速度为1 m/s,则1.5 s时推力的功率为P=Fv=3×1 W=3 W,故C项错误;在第2 s内F做的功为W=Fx=3×1 J=3 J,所以第2 s内推力F做功的平均功率为== W= 3 W,故D项错误.5.A在v-t图像中,图线的斜率代表汽车运动时的加速度,由牛顿第二定律可得:在0~t1时间内,-f=ma,当速度v不变时,加速度a为零,在v-t图像中为一条水平线;当速度v变大时,加速度a变小,在v-t图像中为一条斜率逐渐。
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第七章 机械能及其守恒定律
专题7.7
动能和动能定理2
第二课时
动能定理的应用举例
W=W1+W2+W3+… W=F合lcosα
W合＝Ek2－Ek1 W合＝mv22/2－ mv12/2
方法指导：涉及只关注某过程的初、末状态，不需考虑过程细节，尤其是求
变力功、曲线运动、多过程、瞬间过程更有优势！
FN f
3）斜面对物体的摩擦力所做的功
Ｇ
练一练
功一定要指明是哪个力对哪个物体做的功
FN
f
α
α
l
Ｇ
若使斜面向右匀速运动l的位移,则以上三小问的
结果又该怎样？
练一练2
下图表示物体在力F的作用下在水平面上发生一段位移l ，分别计算
这三种情形下力对物体做的功。设这三种情形下力和位移的大小都相
同：F＝10N，l＝2m。角θ的大小如图所示。
B. 变力功
足球运动员用力踢质量为0.3kg的静止足球，使足球以10m/s的速度飞出，假定脚踢足球 时对足球的平均作用力为400N，球在水平面上运动了20m后停止，那么人对足球做的功为： A、8000J B、4000J C、15J D、无法确定
单项
一质量为 m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点。小 球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到 Q点，细线偏离竖直方向的角度为θ，如图所示。则拉力 F 做的功是：
F θv v
θ
FF θv
问题与思考
两者做功效果相同吗？
α<900
W>0；F做正功
α>900
W<0；F做正功
正功和负功
若0≤α<900, 则F 做正功
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专题六机械能及其守恒定律
考点一功和功率
1.(2013浙江理综,17,6分)如图所示,水平木板上有质量m=1.0kg的物块,受到随时间t变化的水
平拉力F作用,用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力F f的大小。
取重力加速度g=10m/s2,下
列判断正确的是()
A.5s内拉力对物块做功为零
B.4s末物块所受合力大小为4.0N
C.物块与木板之间的动摩擦因数为0.4
D.6s-9s内物块的加速度大小为2.0m/s2
答案D
2.(2013四川理综,10,17分)在如图所示的竖直平面内,物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,分别静止于倾角θ=37°的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上,轻绳与对应平面平行。
劲度系数k=5
N/m的轻弹簧一端固定在O点,一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连,弹簧处于原长,轻绳恰好拉直,DM垂直于斜面。
水平面处于场强E=5×104N/C、方向水平向右的匀强电场中。
已知A、B的质量分别为m A=0.1kg和m B=0.2kg,B所带电荷量q=+4×10-6C。
设两物体均视为质点,不计滑轮质量和摩擦,绳不可伸长,弹簧始终在弹性限度内,B电量不变。
取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)求B所受静摩擦力的大小;
(2)现对A施加沿斜面向下的拉力F,使A以加速度a=0.6m/s2开始做匀加速直线运动。
A从M到N的过程中,B的电势能增加了ΔE p=0.06J。
已知DN沿竖直方向,B与水平面间的动摩擦因数μ=0.4。
求A到达N点时拉力F的瞬时功率。
答案(1)0.4N(2)0.528W
考点二动能定理及其应用
3.(2013江苏单科,9,4分)如图所示,水平桌面上的轻质弹簧一端固定,另一端与小物块相连。
弹簧处于自然长度时物块位于O点(图中未标出)。
物块的质量为m,AB=a,物块与桌面间的动摩擦因数为μ。
现用水平向右的力将物块从O点拉至A点,拉力做的功为W。
撤去拉力后物块由静止向左运动,经O点到达B点时速度为零。
重力加速度为g。
则上述过程中()
A.物块在A点时,弹簧的弹性势能等于W-μmga
B.物块在B点时,弹簧的弹性势能小于W-μmga
C.经O点时,物块的动能小于W-μmga
D.物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能
答案BC
4.(2013天津理综,10,16分)质量为m=4kg的小物块静止于水平地面上的A点,现用F=10N的水平恒力拉动物块一段时间后撤去,物块继续滑动一段位移停在B点,A、B两点相距x=20m,物块与地面间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2,求:
(1)物块在力F作用过程发生位移x1的大小;
(2)撤去力F后物块继续滑动的时间t。
答案(1)16m(2)2s
考点三机械能守恒定律及其应用
5.(2013浙江理综,23,16分)山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤,其示意图如右图所示。
图中A、B、
C、D均为石头的边缘点,O为青藤的固定点,h1=1.8m,h2=4.0m,x1=4.8m,x2=8.0m。
开始时,质量分别为M=10 kg和m=2kg的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上,当大猴发现小猴将受到伤害时,迅速从左边石头的A点水平跳至中间石头。
大猴抱起小猴跑到C点,抓住青藤下端,荡到右边石头上的D点,此时速度恰好为零。
运动过程中猴子均可看成质点,空气阻力不计,重力加速度g=10m/s2。
求:
(1)大猴从A点水平跳离时速度的最小值;
(2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小;
(3)猴子荡起时,青藤对猴子的拉力大小。
答案(1)8m/s(2)9m/s(3)216N
考点四功能关系能量守恒定律
6.(2013课标Ⅱ,20,6分)(多选)目前,在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转,其中一些卫星的轨道可近似为圆,且轨道半径逐渐变小。
若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中,只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用,则下列判断正确的是()
A.卫星的动能逐渐减小
B.由于地球引力做正功,引力势能一定减小
C.由于气体阻力做负功,地球引力做正功,机械能保持不变
D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小
答案BD
7.(2013江苏单科,5,3分)水平面上,一白球与一静止的灰球碰撞,两球质量相等。
碰撞过程的频闪照片如图所示,据此可推断,碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的()
A.30%
B.50%
C.70%
D.90%
答案A
8.(2013山东理综,16,5分)(多选)如图所示,楔形木块abc固定在水平面上,粗糙斜面ab
和光滑斜面bc与水平面的夹角相同,顶角b处安装一定滑轮。
质量分别为M、m(M>m)
的滑块,通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行。
两滑块由静止释放
后,沿斜面做匀加速运动。
若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中
()
A.两滑块组成系统的机械能守恒
B.重力对M做的功等于M动能的增加
C.轻绳对m做的功等于m机械能的增加
D.两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功
答案CD
9.(2013北京理综,23,18分)蹦床比赛分成预备运动和比赛动作两个阶段。
最初,运动员静
止站在蹦床上;在预备运动阶段,他经过若干次蹦跳,逐渐增加上升高度,最终达到完成比
赛动作所需的高度;此后,进入比赛动作阶段。
把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧,弹力大小F=kx(x为床面下沉的距离,k为常
量)。
质量m=50kg的运动员静止站在蹦床上,床面下沉x0=0.10m;在预备运动中,假定
运动员所做的总功W全部用于增加其机械能;在比赛动作中,把该运动员视作质点,其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为Δt=2.0s,设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为x1。
取重力加速度g=10m/s2,忽略空气阻力的影响。
(1)求常量k,并在图中画出弹力F随x变化的示意图;
(2)求在比赛动作中,运动员离开床面后上升的最大高度h m;
(3)借助F-x图像可以确定弹力做功的规律,在此基础上,求x1和W的值。
答案(1)5.0×103N/m示意图如图所示
(2)5.0m
(3)1.1m 2.5×103J。