2018_2019学年高中物理第07章机械能守恒定律专题7.8机械能守恒定律情景分组训练新人教版必修2.doc
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1、1专题 7.8 机械能守恒定律【本节知识清单】一、动能和势能的相互转化1当物体运动过程中高度降低时,重力对物体做 ,由功能关系可知物体的重力势能 ;若物体运动过程中只有重力做功时,则由动能定理可知物体的动能 ,从能量转化的角度看此过程中2被压缩的弹簧具有弹性势能,在弹簧恢复原状的过程中,弹力做正功,由功能关系可知弹性势能 ;若被弹出的物体只有弹力对其做功,则由动能定理可知物体的动能 ,从能量转化的角度看3 、 和 统称为机械能,通过重力或弹力做功,机械能可以从一种形式转化成另一种形式二、机械能守恒定律1在只有 做功的物体系统内,动能与势能可以 ,而总的机械能 2机械能守恒定律表达式:(1)E
2、k2E p2 (2)E k2E k1 即 E k 增 E p 减 (3)E A 3机械能守恒条件:只有 或 做功【答案】一、1.正功;减少;增加;重力势能转化成了动能 2.减少;增加;弹性势能转化为动能 3.重力势能;弹性势能;动能 二、1.重力或弹力;互相转化;保持不变 2.Ek1E p1 ;E p1E p2 ;E B 3.重力;弹力【问题与练习变式】1.(问题与练习 1 变式)质量为 1 kg 的物体从倾角为 30、长 2 m 的光滑斜面顶端由静止开始下滑,若选初始位置为零势能点,那么,当它滑到斜面中点时具有的机械能和重力势能分别是( g 取 10 m/s2)( )A0 J,5 J B0
3、J,10 JC10 J,5 J D20 J,10 J【答案】A 2.(问题与练习 2 变式)下列实例中,机械能守恒的是 ( )A.气球匀速上升. B.物体沿光滑斜面自由下滑2C.物体在竖直面内做匀速圆周运动 D.汽车沿斜坡匀速向下行驶【答案】B 另解:机械能是动能、重力势能、弹性势能的总和,本题中的机械能只涉及动能与重力势能。气球匀速上升时动能不变、重力势能增大,故机械能增大,A 错误。物体在竖直平面内做匀速圆周运动时动能不变,而重力势能随高度变化,故机械能也随高度变化,C 错误。汽车匀速向下行驶,动能不变、重力势能减少,故机械能减少,D 错误。至于物体沿光滑斜面下滑时,仍需从除重力外无其它力
4、做功角度判定。3.(问题与练习 3 变式)如图所示,将一质量为 m 的小球从 A 点以初速度 v 斜向上抛出,先后经过 B、 C 两点。已知 B、 C 之间的竖直高度和 C、 A 之间的竖直高度都为 h,重力加速度取 g,取 A 点所在的平面为参考平面,不考虑空气阻力,则 A小球在 B 点的机械能是 C 点机械能的两倍B小球在 B 点的动能是 C 点动能的两倍C小球在 B 点的动能为 21mv+2mghD小球在 C 点的动能为 2-mgh【答案】D 【解析】不计空气阻力时只有重力做功,小球的机械能是守恒的,故小球在 B 点的机械能等于 C 点机械能,A 错误;小球在 B 点的重力势能大于 C
5、点重力势能,所以在 B 点的动能小于 C 点动能,B 错误;根据机械能守恒定律,小球在 B 点的动能为 21mv-2mgh,小球在 C 点的动能为 21mv-mgh,C 错误 D 正确。4.(问题与练习 4 变式)如图所示,半径 R=040 m 的光滑半圆形轨道处于竖直平面内,半圆形轨道与光滑3的水平面相切于圆环的底端 A。一质量 m=050 kg 的小球,以初速度 v0=50 m/s 在水平面上向左做匀速直线运动,而后冲上竖直半圆形轨道,小球最后落在水平上面的 C 点,取重力加速度 g=10m/s2。求:(1)小球到达半圆形轨道最高点 B 的速度大小 vB ;(2) A、 C 间的距离 s
6、。 【答案】 (1)3m/s (2)1.2m【本节考点题组】【题组一】机械能守恒的判定与简单应用1.下列关于机械能守恒的说法正确的是( )A做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒B做匀加速直线运动的物体的机械能不可能守恒C运动物体只要不受摩擦力作用,其机械能就一定守恒D物体只发生动能和势能的相互转化时,其机械能一定守恒【答案】D ABCv0R4 图42.如图所示,物体 A、B 的质量相等,物体 B 刚好与地面接触现剪断绳子 OA,下列说法正确的是( )A物体 A 向下运动过程中机械能守恒B弹簧恢复原长时,物体 A 的速度最大C剪断绳子后,弹簧、物体 A、B 和地球组成的系统机械能守恒D物体运动到
7、最下端时,弹簧的弹性势能最大【答案】CD 【解析】物体 A 在下降过程中除重力外还有弹簧弹力对其做功,故其机械能不守恒,A 错误。物体 A 在弹力和重力的作用下,向下做加速运动,当弹力的方向向上且与重力相等时,加速度为零,速度最大,此时弹簧不处于原长,故 B 错误;剪断绳子后,该系统除重力和弹簧弹力外,只有地面的支持力且不做功,故该系统机械能守恒,C 正确;物体运动到最下端时,弹簧被压缩到最短、形变量最大,故此时弹簧的弹性势能最大,D 正确 B小球落地点时的动能为 5mgR/2 C若将半圆弧轨道上部的 1/4 圆弧截去,其他条件不变,则小球能 达到的最大高度比 P 点高 0.5RD小球运动到半
8、圆弧最高点 P 时向心力恰好为零 学【答案】BC 5.如图所示,在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道,外圆光滑内圆粗糙。一质量为 m=0.2kg 的小球从轨道的最低点以初速度 v0向右运动,球的直径略小于两圆间距,球运动的轨道半径 R=0.5 米,g 取10m/s2,不计空气阻力,设小球过最低点时重力势能为零,下列说法正确的是5A若小球运动到最高点时速度为 0,则小球机械能一定不守恒 B若小球第一次运动到最高点时速度大小为 0,则 v0一定小于 5m/s C若要小球不挤压内轨,则 v0一定大于 5m/s D若小球开始运动时初动能为 1.6J,则足够长时间后小球的机械能为 1J【答案】ABD
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