人教版物理必修二第七章机械能守恒定律讲义

第七章机械能守恒定律追寻守恒量简单了解：各种能量、能量的转化及守恒。（如：食物与燃料中的化学能、太阳能、风能、电能、核能等等）重点掌握：动能、势能、机械能。（如：伽利略斜面实验，竖直上抛运动中涉及的能量转换过程）说明：物理考试中绝对不会涉及概念的定义，所以只需理解概念的内涵即可，不需要背诵。【典例】1.关于伽利略的斜面实验,以下说法正确的是（

）A．无论斜面是否光滑,小球滚上的高度一定与释放的高度相同.B．实际上,小球滚上的高度会比释放的高度要小一些.C．只有在斜面绝对光滑的理想条件下,小球滚上的高度才与释放的高度相同.D．伽利略的斜面理想实验反映了在小球的运动过程中存在某个守恒量.功功的概念：物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了一段位移，那么力对物体做了功。功的表达式：。单位：焦耳，简称焦，符号：J。功是标量。功的正负性：的不同使得功出现正负，是力与位移的夹角。力与位移的夹角的判断：关于功的正负的理解：物理中的正负号可以表示方向（矢量），也可以表示大小（温度计刻度）。但对于功而言，它只表示做功的效果。力做正功，促进物体运动，表现为动力。力做负功，阻碍物体运动，表现为阻力。某力对物体做负功，也可说成：物体克服某力做功。（取绝对值）多个力做功的求解：先求合力，在求总功；先求分力做功，再求代数和。注意方法中求和时，保留了负功中的负号。例如：粗糙水平面上一木箱向前匀速直线滑动，人对木箱水平向前的力做功100J,木箱克服摩擦力做功100J，求总功？（方法：合力为零，故总功为0,；方法必须保留负号进行求和才能得到总功为0）【典例】3.用一水平恒力F将木块沿水平方向从A点拉到B点。第一次在光滑水平面上，F所做的功为W1；第二次在粗糙水平面上，F所做的功为W2，比较两次做功，应该（）A．W1<W2B．W1=W2C．W1>W2D．无法比较功率定义：功与所用时间的比值。反应力对物体做功的快慢。表达式：，单位：瓦特，简称“瓦”，符号：w。功率是标量。知道：额定功率与实际功率，平均功率与瞬时功率。说明：机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，若长时间超过额定功率，机器将过热而损坏．用于求解平均功率，，分为平均速度和瞬时速度对应平均功率和瞬时功率。【典例】设飞机飞行中所受阻力与其速度的平方成正比，若飞机以速度v匀速飞行，其发动机功率为P，则飞机以2v匀速飞行时，其发动机的功率为（）A．2PB．4PC．8PD．无法确定【典例】一汽车质量为1.0×103kg，它的发动机额定机率为60kW，它以额定功率匀速行驶时速度为30m/s,下列说法中正确的是（）A.汽车行驶时受到的阻力的大小为2.0×103N B.汽车实际功率保持60kW不变,当它行驶的速度为15m/s时，加速度的大小为2m/s2C.若汽车保持额定功率不变从静止状态启动，汽车启动后牵引力将会越来越大D.若汽车保持额定功率不变从静止状态启动，汽车启动后加速度将会越来越小4.重力势能知道重力势能表达式：。单位：焦耳（J）。所有的能量都是标量，单位都是焦耳（J）。功反应的是能量的变化，功的单位也是焦耳。重力做功与重力势能变化之间的关系：。（结合物体上升、下降说明）选择题常考的三条关于重力势能的性质：重力势能的相对性：要选取零势能面作为参考标准。重力势能变化的绝对性。重力势能是系统所共有的。严格来讲重力势能是物体与地球构成的这个系统所共有的，不是地球上的物体单独具有。（如果没有地球，就没有重力，也就没有重力势能，所以重力势能是系统所共有的）【典例】如图所示，质量为m的足球在水平地面的位置1，被运动员踢出后落到水平地面的位置3，在空中达到的最高点位置2的高度为h，已知重力加速度为g。下列说法正确的是()A.足球由1运动到2的过程中，重力做的功为mghB.足球由1运动到3的过程中，重力做的功为2mghC.足球由2运动到3的过程中，重力势能减少了mghD.运动员对足球做的功大于mgh弹性势能表达式：类比匀变速直线运动的位移公式，都是通过面积来推导。探究功和速度变化的关系【典例】某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，在实验室组装了一套如图的装置，图中小车质量200g。（1）以下是该同学的操作，可能造成误差有()尽量保持放小车的长木板水平B.尽量保持细线平行于长木板C.在质量为10g、30g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线的挂钩P上D.先释放小车，后开打点计时器的电源（2）如图所示是打点计时器打出的小车(质量为m)在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带．测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T，则探究结果的表达式是________________．动能定理与机械能守恒定律动能表达式：所有的能量都是标量，单位都是焦耳（J）。动能定理：即合外力做功等于动能变化量。说明：动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便．动能定理既适用于恒力做功，也适用于变力做功；动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动。机械能：包括动能和势能。机械能守恒定律：在只有重力和弹力做功的系统内，动能和势能可以互相转换，而总的机械能保持不变。【典例】质量为0.5kg的篮球以10m/s的速度撞向篮板后，以不变的速率反弹回来，则此过程中（）A．篮球的速度没有改变B．篮球的动能改变了C．篮板对篮球做功为50JD．篮板对篮球做功为零【典例】一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法错误的是（）运动员到达最低点前重力势能始终减小B.绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加C.运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D.重力势能的改变量与重力势能零点的选取有关【典例】如图所示，高h=2m的曲面固定不动。一个质量为1kg的物体，由静止开始从曲面的顶点滑下，滑到底端时的速度大小为4m／s。g取10m／s2。在此过程中，下列说法正确的是（）A.合力对物体做了8J的正功B.重力对物体做了12J的正功C.阻力对物体了12J的负功D.物体的机械能减少了12J【典例】如图某段滑雪雪道倾角为30°，总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为eq\f(1,3)g.在他从静止开始向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是()A．运动员减少的重力势能有部分转化为动能B．运动员获得的动能为eq\f(1,3)mghC．运动员克服摩擦力做功为eq\f(2,3)mghD．下滑过程中减少的机械能为eq\f(1,3)mgh验证机械能守恒定律【典例】（1）在验证机械能守恒定律的实验中,有位同学按以下步骤进行实验操作:A.用天平称出重锤和夹子的质量B.固定好打点计时器,将连着重锤的纸带穿过限位孔,用手提住,且让手尽量靠近打点计时器C.先松开纸带,后接通电源,开始打点.并如此重复多次,以得到几条打点纸带D.取下纸带,挑选点迹清晰的纸带,记下起始点O,在距离O点较近处选择几个连续计数点(或计时点),并计算出各点的速度值E.测出各点到O点的距离,即得到重锤下落高度F.计算出mghn和1/2mvn2看两者是否相等在以上步骤中,不必要、有错误或不妥的步骤是(填写代表字母);15.55cm（2）在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量为m＝1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为