《物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 習(xí)題課3 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 新人教版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 習(xí)題課3 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 新人教版必修2（26頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、習(xí)題課習(xí)題課:機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三問題問題導(dǎo)引導(dǎo)引如圖所示,左側(cè)兒童站在秋千上,自己用力使秋千越蕩越高,右側(cè)兒童自己不用力,坐在秋千板上來回?cái)[蕩,若忽略一切阻力的影響,哪個(gè)兒童的機(jī)械能是守恒的?為什么?要點(diǎn)提示右側(cè)兒童的機(jī)械能是守恒的。左側(cè)兒童越蕩越高,機(jī)械能越來越大。右側(cè)兒童只有重力做功,若忽略空氣阻力的影響,蕩起的高度不變化,機(jī)械能是守恒的。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三知識(shí)歸納知識(shí)歸納機(jī)械能是否守恒的判斷判斷物體的機(jī)械能是否守恒,一般從以下三個(gè)方面入手。1.利用守恒定律來判定:研究系統(tǒng)的動(dòng)能和勢能之和有無變化。2.從做功角度判斷(1)單個(gè)物體:除重力

2、外無其他力做功(或其他力對這個(gè)物體做功之和為零),則物體的機(jī)械能守恒。(2)系統(tǒng):外力中除重力外無其他力做功,內(nèi)力做功之和為零,則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。3.從能量轉(zhuǎn)化角度判斷只有系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化、無其他形式能量的轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)機(jī)械能守恒。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三典例剖析典例剖析【例1】 (多選)如圖所示,細(xì)繩跨過定滑輪懸掛兩物體m0和m,且m0m,不計(jì)摩擦,系統(tǒng)由靜止開始運(yùn)動(dòng)的過程中 ()A.m0、m各自的機(jī)械能分別守恒B.m0減少的機(jī)械能等于m增加的機(jī)械能C.m0減少的重力勢能等于m增加的重力勢能D.m0和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒解析:m0下落過程,繩的拉力對m0做負(fù)功,m0的

3、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(cuò)誤;對m0、m組成的系統(tǒng),機(jī)械能守恒,易得B、D正確;m0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m0、m的動(dòng)能,所以C錯(cuò)誤。答案:BD知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1 (多選)如圖所示,斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止于水平面上,現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放,不計(jì)一切摩擦,則在小球從釋放到落至地面的過程中,下列說法正確的是()A.斜劈對小球的彈力不做功B.斜劈與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C.斜劈的機(jī)械能守恒D.小球機(jī)械能的減小量等于斜劈動(dòng)能的增大量解析:小球有豎直方向的位移,所以斜劈對小球的彈力對球做負(fù)功,

4、故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;小球?qū)π迸膹椓π迸稣?所以斜劈的機(jī)械能增加,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤;不計(jì)一切摩擦,小球下滑過程中,小球和斜劈組成的系統(tǒng)中只有動(dòng)能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故B、D選項(xiàng)正確。答案:BD 知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三問題導(dǎo)引問題導(dǎo)引如圖所示,裝置固定在桿恰好水平的位置,然后由靜止釋放,當(dāng)桿到達(dá)豎直位置的過程中,球1的機(jī)械能如何變化?球2機(jī)械能如何變化?兩個(gè)球和桿組成的系統(tǒng)機(jī)械能如何變化?(忽略空氣等阻力)要點(diǎn)提示球1的高度和速度都變大,所以機(jī)械能增加。球2下落的過程中需克服桿的阻力做功,所以球2的機(jī)械能減少。整個(gè)系統(tǒng)沒有機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化,所以系統(tǒng)的機(jī)械能是守恒的。知識(shí)點(diǎn)一

5、知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三知識(shí)歸納知識(shí)歸納1.多個(gè)物體組成的系統(tǒng),就單個(gè)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(shí)常有兩種表達(dá)形式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或Ek增=Ep減,運(yùn)用式需要選取合適的參考平面,運(yùn)用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。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三典例剖析典例剖析【例2】 如圖所示,質(zhì)量都為m的A、B兩金屬環(huán)用細(xì)線相連后,分別套在兩互成直角的水平光滑細(xì)桿和豎直光滑細(xì)桿上,細(xì)線長l=0.4 m,今將細(xì)線拉直后使A和B從同一

6、高度上由靜止釋放,求當(dāng)運(yùn)動(dòng)到使細(xì)線與水平方向成30角時(shí),金屬環(huán)A和B的速度。(g取10 m/s2)知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三解析:將A釋放后,在A、B運(yùn)動(dòng)過程中,因?yàn)橄到y(tǒng)的機(jī)械能與其他形式的能量之間沒有相互轉(zhuǎn)化,兩物體機(jī)械能之和是保持不變的。設(shè)當(dāng)兩環(huán)運(yùn)動(dòng)到使細(xì)線與水平方向成30角時(shí),A和B的速度分別為vA、vB,將vA、vB分別沿細(xì)線方向和垂直細(xì)線方向分解,如圖所示,由分析知,它們在沿細(xì)線方向上的分速度v1和v3相等,所以有vAsin =vBcos 在這一過程中A下降的高度為lsin ,因兩環(huán)組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,則有知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三規(guī)律方法規(guī)律方法 由兩個(gè)物體和輕桿(或輕繩)組成的系統(tǒng)

7、,若沒有摩擦力和阻力做功時(shí),運(yùn)動(dòng)過程中只有重力勢能、動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)滿足機(jī)械能守恒定律。處理這類問題的方法:(1)找到兩物體的速度關(guān)系,從而確定系統(tǒng)動(dòng)能的變化。(2)找到兩物體上升或下降的高度關(guān)系,從而確定系統(tǒng)重力勢能的變化。(3)按照系統(tǒng)動(dòng)能的變化等于重力勢能的變化列方程求解。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2如圖所示,在長為l的輕桿中點(diǎn)A和端點(diǎn)B各固定一質(zhì)量為m的球,桿可繞軸O無摩擦F也轉(zhuǎn)動(dòng),使桿從水平位置無初速度釋放。求當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí),桿對A、B兩球分別做了多少功?知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三問題導(dǎo)引問題導(dǎo)引如圖所示,狗拉雪橇在雪地上由靜止開始先做

8、勻加速運(yùn)動(dòng),后做勻減速運(yùn)動(dòng),最后停下來。請思考:(1)根據(jù)牛頓第二定律分析此運(yùn)動(dòng)過程,可否將加速和減速過程合并為一個(gè)全過程來考慮?(2)用動(dòng)能定理分析時(shí)比用牛頓第二定律分析有何優(yōu)點(diǎn)?知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三要點(diǎn)提示(1)加速和減速過程的加速度不同,因此根據(jù)牛頓第二定律分析不能將加速和減速過程合并為一個(gè)全過程來考慮。(2)動(dòng)能定理只考慮合外力做功和初、末兩個(gè)狀態(tài)的動(dòng)能,并且可以把不同的運(yùn)動(dòng)過程合并為一個(gè)全過程來處理。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三知識(shí)歸納知識(shí)歸納1.機(jī)械能守恒定律反映的是物體初、末狀態(tài)的機(jī)械能間的關(guān)系,且守恒是有條件的,而動(dòng)能定理揭示的是物體動(dòng)能的變化跟引起這種變化的合外力做功之間的關(guān)

9、系,既關(guān)心初末狀態(tài)的動(dòng)能,也必須認(rèn)真分析對應(yīng)這兩個(gè)狀態(tài)間經(jīng)歷的過程中力做功的情況。2.動(dòng)能定理與機(jī)械能守恒的選用思路(1)從研究對象看出,動(dòng)能定理主要用于單個(gè)質(zhì)點(diǎn),而機(jī)械能守恒定律運(yùn)用于系統(tǒng)。(2)從做功角度看,除重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功外,有其他力參與做功選用動(dòng)能定理。沒有其他力參與做功對系統(tǒng)可以選用機(jī)械能守恒定律,也可以選用動(dòng)能定理。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三典例典例剖析剖析【例3】如圖所示,光滑細(xì)圓管軌道AB部分平直,BC部分是處于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓,C為半圓的最高點(diǎn)。有一質(zhì)量為m,半徑較管道略小的光滑的小球以水平初速度v0射入圓管。(1)若要小球從C端出來,初速度v0應(yīng)滿足什么條件?

10、(2)在小球從C端出來瞬間,對管壁壓力有哪幾種情況,初速度v0各應(yīng)滿足什么條件?知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三答案:見解析規(guī)律方法規(guī)律方法 對單個(gè)物體(包括地球?yàn)橄到y(tǒng))只受重力作用時(shí),動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律表達(dá)式并沒有區(qū)別;對兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律較方便;對有摩擦力或其他力做功的情況下要用動(dòng)能定理列方程。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3如圖所示,某人以v0=4 m/s的速度斜向上(與水平方向成25角)拋出一個(gè)小球,小球落地時(shí)速度為v=8 m/s,不計(jì)空氣阻力,求小球拋出時(shí)的高度h。甲、乙兩位同學(xué)看了本題的參考解法“ ”后爭論了起來。甲說此解法依據(jù)的是

11、動(dòng)能定理,乙說此解法依據(jù)的是機(jī)械能守恒定律,你對甲、乙兩位同學(xué)的爭論持什么觀點(diǎn),請簡單分析,并求出拋出時(shí)的高度h。(g取10 m/s2)知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三答案:見解析 1231.(多選)如圖所示,下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是() 123A.甲圖中,火箭升空的過程中,若勻速升空機(jī)械能守恒,若加速升空機(jī)械能不守恒B.乙圖中物體勻速運(yùn)動(dòng),機(jī)械能守恒C.丙圖中小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),機(jī)械能守恒D.丁圖中,輕彈簧將A、B兩小車彈開,兩小車組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,兩小車和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒解析:題圖甲中無論火箭勻速上升還是加速上升,由于有推力做功,機(jī)械能增加,因而機(jī)械能不守恒。題圖乙中拉力

12、F做功,機(jī)械能不守恒。題圖丙中,小球受到的所有力都不做功,機(jī)械能守恒。題圖丁中,彈簧的彈力做功,彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為兩小車的動(dòng)能,兩小車與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。答案:CD1232.如圖所示,在一長為2l不可伸長的輕桿兩端各固定一質(zhì)量為2m與m的小球A、B,系統(tǒng)可繞過輕桿的中點(diǎn)且垂直紙面的固定轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng)。初始時(shí)輕桿處于水平狀態(tài),無初速度釋放后輕桿轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)輕桿轉(zhuǎn)至豎直位置時(shí),求小球A的速率。1233.如圖所示,AB是豎直面內(nèi)的四分之一圓弧形光滑軌道,下端B點(diǎn)與水平直軌道相切。一個(gè)小物塊自A點(diǎn)由靜止開始沿軌道下滑,已知軌道半徑為R=0.2 m,小物塊的質(zhì)量為m=0.1 kg,小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,g取10 m/s2。求:(1)小物塊在B點(diǎn)時(shí)受到的圓弧軌道的支持力。(2)小物塊在水平面上滑動(dòng)的最大距離。123答案:(1)3 N(2)0.4 m