2019-2020年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第6講 習(xí)題課 能量守恒定律學(xué)案 魯科版必修2.doc
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2019-2020年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第6講 習(xí)題課 能量守恒定律學(xué)案 魯科版必修2 [目標(biāo)定位] 1.進(jìn)一步理解機(jī)械能守恒的條件及其判定.2.能靈活應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)方式列方程.3.在多個物體組成的系統(tǒng)中,會應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決相關(guān)問題.4.理解各種功能關(guān)系及能量守恒定律. 1.機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容 在只有____________做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能__________. 2.機(jī)械能守恒的條件 只有______或系統(tǒng)內(nèi)______做功. (1)只受____________作用,例如在不考慮空氣阻力的情況下的各種拋體運動,物體的機(jī)械能守恒. (2)存在其他力,但其他力________,只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功. 3.機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式 (1)守恒觀點:Ek1+Ep1=______________. (2)轉(zhuǎn)化觀點:ΔEk增=__________. (3)轉(zhuǎn)移觀點:ΔEA增=__________. 4.能量守恒定律 表達(dá)式:E初 =________或ΔE減=________. 一、機(jī)械能是否守恒的判斷 1.利用機(jī)械能的定義判斷:分析動能和勢能的和是否變化. 2.用做功判斷:分析物體受力情況(包括內(nèi)力和外力),明確各力做功的情況,若對物體或系統(tǒng)只有重力或彈力做功,沒有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零,則機(jī)械能守恒. 3.用能量轉(zhuǎn)化來判斷:若系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化,則系統(tǒng)機(jī)械能守恒. 4.對多個物體組成的系統(tǒng),除考慮外力是否只有重力做功外,還要考慮系統(tǒng)內(nèi)力做功,如有滑動摩擦力做功時,因有摩擦熱產(chǎn)生,系統(tǒng)機(jī)械能將有損失. 例1 如圖1所示,細(xì)繩跨過定滑輪懸掛兩物體M和m,且M>m,不計摩擦,系統(tǒng)由靜止開始運動的過程中( ) 圖1 A.M、m各自的機(jī)械能分別守恒 B.M減少的機(jī)械能等于m增加的機(jī)械能 C.M減少的重力勢能等于m增加的重力勢能 D.M和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 二、多物體組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問題 1.多個物體組成的系統(tǒng),就單個物體而言,機(jī)械能一般不守恒,但就系統(tǒng)而言機(jī)械能往往是守恒的. 2.對系統(tǒng)列守恒方程時常有兩種表達(dá)形式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2①或ΔEk增=ΔEp減②,運用①式需要選取合適的參考平面,運用②式無需選取參考平面,只要判斷系統(tǒng)內(nèi)能的增加量和減少量即可.所以處理多物體組成系統(tǒng)問題用第②式較為方便. 3.注意尋找用繩或桿相連接的物體間的速度關(guān)系和位移關(guān)系. 例2 如圖2所示,可視為質(zhì)點的小球A、B用不可伸長的細(xì)軟輕線連接,跨過固定在地面上半徑為R的光滑圓柱,A的質(zhì)量為B的兩倍.當(dāng)B位于地面時,A恰與圓柱軸心等高.將A由靜止釋放,B上升的最大高度是( ) 圖2 A.2R B. C. D. 借題發(fā)揮 利用Ek1+Ep1=Ek2+Ep2解題必須選擇參考平面,而用ΔEk增=ΔEp減解題無需選參考平面,故多物體組成系統(tǒng)問題用ΔEk增=ΔEp減列式較為方便. 三、能量守恒定律及摩擦生熱 1.能量守恒定律的含義 (1)某種形式的能減少,一定存在其他形式的能增加,且減少量一定和增加量相等. (2)某個物體的能量減少,一定存在其他物體的能量增加,且減少量和增加量一定相等. 2.利用能量守恒定律解題的基本思路 (1)分清有哪幾種形式的能(如機(jī)械能、內(nèi)能等)在變化. (2)分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式. (3)列等式ΔE減=ΔE增求解. 3.摩擦生熱和內(nèi)能的計算 作用于系統(tǒng)的滑動摩擦力和物體間相對滑動的距離的乘積,在數(shù)值上等于滑動過程產(chǎn)生的內(nèi)能.即Q=F滑s相對,其中F滑必須是滑動摩擦力,s相對必須是兩個接觸面的相對滑動距離(或相對路程). 例3 自由擺動的秋千擺動的幅度越來越小,下列說法中正確的是( ) A.機(jī)械能守恒 B.能量正在消失 C.只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化 D.減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但總能量守恒 例4 如圖3所示,在光滑的水平面上,有一質(zhì)量為M的長木塊以一定的初速度向右勻速運動,將質(zhì)量為m的小鐵塊無初速度地輕放到長木塊右端,小鐵塊與長木塊間的動摩擦因數(shù)為μ,當(dāng)小鐵塊在長木塊上相對長木塊滑動L時與長木塊保持相對靜止,此時長木塊對地的位移為l,求這個過程中 圖3 (1)小鐵塊增加的動能; (2)長木塊減少的動能; (3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量; (4)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量. 四、對功能關(guān)系的理解及應(yīng)用 1.功是能量轉(zhuǎn)化的量度 做功的過程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)的過程.且做了多少功,就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移). 2.不同形式的能量轉(zhuǎn)化與不同的功對應(yīng) (1)合外力做功等于物體動能的增加量W合=ΔEk (2)重力做功等于重力勢能的減少量WG=-ΔEp=Ep1-Ep2 (3)彈簧彈力做功等于彈性勢能的減少量W彈=-ΔEp (4)除重力(及系統(tǒng)內(nèi)彈力)以外的其它力做的功等于物體機(jī)械能的增加量,即W其它=ΔE機(jī) (5)滑動摩擦力對系統(tǒng)做的總功對應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能,即ΔE損=Q=F滑s相對(摩擦生熱). 例5 質(zhì)量為m的物體以加速度a=g勻加速下落h,g為重力加速度,則( ) A.物體重力勢能減小mgh B.物體重力勢能減小mgh C.物體動能增加mgh D.物體機(jī)械能減小mgh 對能量守恒定律的理解 1.木塊靜止掛在繩子下端,一子彈以水平速度射入木塊并留在其中,再與木塊一起共同擺到一定高度,如圖4所示,從子彈開始入射到共同上擺到最大高度的過程中,下面說法正確的是( ) 圖4 A.子彈的機(jī)械能守恒 B.木塊的機(jī)械能守恒 C.子彈和木塊的總機(jī)械能守恒 D.子彈減少的動能轉(zhuǎn)化為木塊的動能和子彈、木塊系統(tǒng)增加的內(nèi)能 多物體組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問題 2.如圖5所示,一根很長的、不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪,輕繩兩端各系一小球a和b,a球質(zhì)量為m,靜置于地面;b球質(zhì)量為3m,用手托住,離地面高度為h,此時輕繩剛好拉緊,從靜止開始釋放b后,a可能達(dá)到的最大高度為( ) 圖5 A.h B.1.5h C.2h D.2.5h 對功能關(guān)系的理解及應(yīng)用 3.如圖6所示,質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點)以某一速度從A點沖上傾角為30的固定斜面,其運動的加速度大小為g,此物體在斜面上上升的最大高度為h,則在這個過程中物體( ) 圖6 A.重力勢能增加了mgh B.克服摩擦力做功mgh C.動能損失了mgh D.機(jī)械能損失了mgh 摩擦生熱及內(nèi)能的計算 4.電動機(jī)帶動水平傳送帶以速度v勻速傳動,一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上,若小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ,如圖7所示.傳送帶足夠長,當(dāng)小木塊與傳送帶相對靜止時.求: 圖7 (1)小木塊的位移; (2)傳送帶轉(zhuǎn)過的路程; (3)小木塊獲得的動能; (4)摩擦過程中產(chǎn)生的內(nèi)能; (5)因傳動物體電動機(jī)多消耗的電能. 答案精析 第6講 習(xí)題課:能量守恒定律 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 1.重力或彈力 保持不變 2.重力 彈力 (1)重力(或彈力) (2)不做功 3.(1)Ek2+Ep2 (2)ΔEp減 (3)ΔEB減 4.E末 ΔE增 課堂講義 例1 BD [M下落過程,繩的拉力對M做負(fù)功,M的機(jī)械能減少;m上升過程,繩的拉力對m做正功,m的機(jī)械能增加,A錯誤;對M、m組成的系統(tǒng),機(jī)械能守恒,易得B、D正確;M減少的重力勢能并沒有全部用于m重力勢能的增加,還有一部分轉(zhuǎn)變成M、m的動能,所以C錯誤.] 例2 C [設(shè)A、B的質(zhì)量分別為2m、m,當(dāng)A落到地面上時,B恰好運動到與圓柱軸心等高處,以A、B整體為研究對象,則A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故有2mgR-mgR=(2m+m)v2,A落到地面上以后,B以速度v豎直上拋,又上升的高度為h′=,解得h′=R,故B上升的總高度為R+h′=R,選項C正確.] 例3 D [在秋千擺動的過程中,由于阻力的存在,需要克服阻力做功,機(jī)械能會減少,但能量并沒有消失,減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,總能量保持不變.] 例4 (1)μmg(l-L) (2)μmgl (3)μmgL (4)μmgL 解析 畫出這一過程兩物體位移示意圖,如圖所示.設(shè)木板的初速度為v0,相對靜止的共同速度為v. (1)根據(jù)動能定理有μmg(l-L)=mv2-0,① 即摩擦力對小鐵塊做的正功等于小鐵塊動能的增加量. (2)摩擦力對長木塊做負(fù)功,根據(jù)動能定理: μmgl=Mv-Mv2②, 即長木塊減少的動能等于長木塊克服摩擦力做的功μmgl. (3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量ΔE=Mv-(M+m)v2, 由①②兩式得ΔE=μmgL (4)根據(jù)能量守恒定律,系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量,即Q=ΔE=μmgL 即系統(tǒng)機(jī)械能的減少量等于摩擦力乘以相對位移. 例5 BCD [重力勢能減少量等于重力做的功,所以ΔEp減=mgh,故A錯,B對;物體動能增量ΔEk等于合力的功,故ΔEk=mah=mgh,C對;物體機(jī)械能的減少量等于克服阻力做的功. 由牛頓第二定律知mg-f=ma 所以f=mg 所以機(jī)械能減少,ΔE機(jī)減=fh=mgh,D對.] 對點練習(xí) 1.D 2.B 3.CD 4.(1) (2) (3)mv2 (4)mv2 (5)mv2 解析 (1)由牛頓第二定律:μmg=ma,得a=μg 由公式v=at得t=,小木塊的位移s1=t= (2)傳送帶始終勻速運動,路程s2=vt= (3)小木塊獲得的動能Ek=mv2 (4)小木塊在和傳送帶達(dá)到共同速度的過程中,相對傳送帶移動的距離s相對=s2-s1=, 產(chǎn)生的內(nèi)能Q=μmgs相對=mv2 (5)根據(jù)能量守恒定律電動機(jī)多消耗電能 ΔE=Q+mv2=mv2- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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