高一物理讲义第七章机械能及机械能守恒(带参考答案).pdf
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1、1/5 图 1 H h 地面天花板图 2一、学习要点1、知道什么是机械能,知道物体的动能和势能可以相互转化。2、理解机械能守恒定律的内容。3、能判定机械能是否守恒,并能列出机械能守恒的表达式。二、学习内容(一)机械能及机械能守恒1、和统称机械能。2、机械能与参考平面的选择有关,选择不同的参考平面,机械能_。3、机械能守恒定律:在只有或做功的情况下,动能和势能,但总的机械能。问题 1:如何理解机械能的相对性?例 1、质量为 m 的小球置于桌面,桌面离地面高度为h,桌面离天花板的距离为H,如图 1 所示。(1)若以桌面为参考平面,则小球的机械能为_;(2)若以地面为参考平面,则小球的机械能为_;(
2、3)若以天花板为参考平面,则小球的机械能为_。练习 1、质量为 0.5kg 的物体从离地面10m 高处开始做自由落体运动,下落1s后,物体的动能为 _,重力势能减少 _。若以地面为参考面,则物体下落1s 末的机械能为 _;若以下落的初始位置为参考面,则物体下落1s 末的机械能为(g 取 10m/s2)。练习 2、质量为 m 的小球,从离地面高h 处以初速度v0竖直上抛,小球能上升到离抛出点的最大高度为H,若选取该最高点位置为零势能参考位置,不计阻力,则小球落回到抛出点时的机械能是()A0 B mgH C2012mvmghDmgh 点评:机械能与零势面的选择有关,同一点选择的零势能点不同,其机械
3、能的值不同。问题 2:如何判断物体的机械能守恒?例 2、(双选题)以下运动中机械能守恒的是()A物体沿斜面匀速下滑B物体从高处以g/3 的加速度竖直下落C细绳一端拴一小球,使之在水平面内作匀速圆周运动D物体沿光滑的曲面滑下练习 3、图 2 所示的四个选项的图中,木块均在固定的斜面上运动,其中图A、B、C 中斜面是光滑的,图D 中的斜面是粗糙的,图 A、B 中的 F 为木块所受的外力,方向如图中箭头所示,图A、B、D 中的木块向下运动,图C 中的木块向上运动。在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是()练习 4、关于机械能是否守恒,下列说法正确的是()A做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B做圆周
4、运动的物体机械能一定守恒C做抛体运动的物体机械能一定守恒D合外力对物体做功不为零,机械能一定不守恒点评:机械能守恒的判断方法:1、从定义出发判断,即从E=Ek+EP判断;2、从受力判断,若物体只受重力或弹簧的弹力,机械能守恒;3、物体除受重力或弹簧的弹力外还受其它力,但其它力做功的代数和为零,机械能守恒。(二)机械能守恒定律的应用机械能守恒定律的表达式:_或1、物体只受重力时的机械能守恒问题问题 3:如何用机械能守恒定律解决抛体运动中的相关问题?例 3、将一质量为m=1kg 的物体从距地面高h=3m 的地方以初速度v0=6m/s,水平抛出,不计空气阻力,以地面为参考平面,当物体的动能等于势能的
5、两倍时,不计空气阻力,取g=10m/s2。求:(1)物体下落的高度;(2)此时物体的速度大小。高一物理讲义第七章机械能机械能及机械能守恒定律2/5 图 3图 4 练习 5:如图 3 所示,在地面上以速度v0抛出质量为m 的物体,抛出后物体落到比地面低h 的海平面上,若以地面为零势能参考平面且不计空气阻力,则下列说法中不正确的是()A物体到海平面时的势能为mghB重力对物体做的功为mghC物体在海平面上的动能为2012mv+mghD物体在海平面上的机械能为2012mv练习 6、如图 4 所示,在水平桌面上的A 点有一个质量为m 的物体,以初速度 v0被抛出,不计空气阻力,当它到达B 点时,其动能
6、为()A2012mvmgHB20112mvmghC2mgHmghD20212mvmgh点评:(1)物体只受重力时机械能守恒;(2)选择合适的参考面,根据机械能守恒定律列方程;(3)同一物体对不同的参考面机械能一般不同,但从一个位置到另一位置时机械能的变化相同。2、物体除受重力外还受其它力作用时的机械能守恒问题问题 4:如何用机械能守恒定律求解物体受多个力作用时通过某点的速度?例 4、如图 5 所示,位于竖直平面内的光滑轨道,由一段倾斜的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
7、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于圆形轨道底部的高度h 的取值范围。练习 7、AB是竖直平面内的四分之一圆弧轨道,在下端B 与水平直轨道相切,如图6 所示。一小球自A 点起由静止开始沿轨道下滑。已知圆轨道半径为R,小球的质量为m,不计各处摩擦。求:(1)小球运动到B 点时的速度;(2)小球经过圆弧轨道的B 点和水平轨道的C 点时,所受轨道支持力NB、NC各是多大?练习 8、有一种地下铁道,车站站台建得高些,车辆进站时要上坡,出站时要下坡。如图7 所示。设站台高度为2m,进站车辆到达坡下的 A 点时,速度为25.2km/h,此时切断电源,车辆能不能“冲
8、”上站台?如果能,到达站台上的速度是多大?忽略阻力影响。取 g=10m/s2。图 6 O m A BCR vAh图 7 m h R 图 5 3/5 O图 8BAO图 10 图 11ABCD图 12 ABRC点评:利用 Ek=EP解题时,不用选择参考平面,只需要看动能和势能的变化量,从而简化了运算。三、即时反馈1、(双选题)下列说法正确的是()A物体机械能守恒时,一定只受重力和弹力的作用。B物体处于平衡状态时机械能一定守恒。C在重力势能和动能的相互转化过程中,若物体除受重力外,还受到其他力作用时,物体的机械能也可能守恒。D物体的动能和重力势能之和增大,必定有重力以外的其他力对物体做功。2、(20
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