第五節(jié)

機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)任務(wù)一

機(jī)械能守恒定律的理解和判斷學(xué)習(xí)任務(wù)二

機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用隨堂鞏固備用習(xí)題練習(xí)冊◆學(xué)習(xí)任務(wù)一

機(jī)械能守恒定律的理解和判斷［物理觀念］

如圖甲和圖乙所示，小球受到哪些力的作用，小球在從左向右擺動的過程中各個力的做功情況如何？能量怎么轉(zhuǎn)化，為什么小球能擺到與釋放點等高的地方？[答案]

小球在擺動過程中受重力和繩的拉力作用，拉力和速度方向總垂直，對小球不做功，只有重力對小球做功；小球在從左向右擺動的過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，動能又轉(zhuǎn)化回重力勢能，故能擺到等高的地方.［教材鏈接］

閱讀教材，完成下列填空：(1)

機(jī)械能：______與______(包括重力勢能和彈性勢能)統(tǒng)稱為機(jī)械能.動能勢能(2)

機(jī)械能守恒定律①

內(nèi)容:在只有重力或彈力做功的系統(tǒng)內(nèi),動能與勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,而系統(tǒng)的機(jī)械能總量__________.這就是機(jī)械能守恒定律.②

表達(dá)式:_____________________或________.③

機(jī)械能守恒的條件:__________________________.保持不變

只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功例1

如圖所示，下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是(

)

C

[解析]

甲圖中重力和彈力做功，物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但物體A的機(jī)械能不守恒，選項A錯誤.乙圖中物體B除受重力外，還受彈力，彈力對B做負(fù)功，B的機(jī)械能不守恒，A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選項B錯誤.丙圖中繩子張力對A做負(fù)功，對B做正功，做功的代數(shù)和為零，A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選項C正確.丁圖中小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能和橡皮條的彈性勢能，小球的機(jī)械能不守恒，選項D錯誤.

CA.&1&

B.&2&

C.&3&

D.&4&

【要點總結(jié)】判斷機(jī)械能是否守恒的方法(1)能量轉(zhuǎn)化分析法：若系統(tǒng)內(nèi)物體間只有動能和重力勢能及彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機(jī)械能的傳遞，機(jī)械能也沒有轉(zhuǎn)變成其他形式的能(如沒有內(nèi)能增加)，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.(2)做功條件分析法：若系統(tǒng)內(nèi)物體間只有重力或彈力做功，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.特別強(qiáng)調(diào)：“守恒”是一個動態(tài)概念，指在動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的整個過程中的任何時刻、任何位置，系統(tǒng)的機(jī)械能總量總保持不變.學(xué)習(xí)任務(wù)二

機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用［物理觀念］

如圖所示，在同一高度處，將同一小球分別以相同大小的速度拋出，忽略空氣阻力，這幾種情況下小球落地時速度大小相等嗎?

(1)

求運動員在跳臺上時具有的重力勢能(以水面為參考平面)；

(2)

求運動員起跳時的動能；

(3)

求運動員入水時的速度大小，判斷入水時的速度大小與起跳時的方向是否有關(guān).

A

【要點總結(jié)】1.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題時的一般步驟2.常見的機(jī)械能守恒定律表達(dá)式表達(dá)式物理意義守恒角度初狀態(tài)的機(jī)械能等于末狀態(tài)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化角度過程中動能的增加量等于勢能的減少量轉(zhuǎn)移角度1.下列運動過程中,機(jī)械能守恒的是(

)

CA.熱氣球緩緩升空

B.樹葉從枝頭飄落C.擲出的鉛球在空中運動

D.跳水運動員在水中下沉[解析]

熱氣球緩緩升空過程中,空氣的浮力做功,機(jī)械能不守恒,選項A錯誤;樹葉從枝頭飄落,所受的空氣阻力不能忽略,空氣阻力做負(fù)功,其機(jī)械能不守恒,選項B錯誤;擲出的鉛球在空中運動時,所受空氣的阻力對其運動的影響可以忽略,只有重力做功,其機(jī)械能守恒,選項C正確;跳水運動員在水中下沉?xí)r,所受水的浮力做負(fù)功,其機(jī)械能不守恒,選項D錯誤.

D

間(

)

BDA.小球的動能變小

B.小球的動能不變C.小球的重力勢能變小

D.小球的機(jī)械能不變[解析]

小球到達(dá)最低點時,速度方向沿水平方向,在釘子擋住細(xì)繩瞬間,合外力對小球做功為零,則小球的動能不變,故A錯誤,B正確;在釘子擋住細(xì)繩瞬間,小球的質(zhì)量和高度不變,則小球的重力勢能不變,故C錯誤;在釘子擋住細(xì)繩瞬間,小球的動能與重力勢能都不變,則小球的機(jī)械能不變,故D正確.

CDA.機(jī)械能均逐漸減小

B.經(jīng)最低點時動能相等C.均能到達(dá)半圓形槽右邊緣最高點

D.機(jī)械能總是相等的[解析]

兩物體質(zhì)量相等,開始時高度相同,釋放時兩物體的機(jī)械能相同,釋放后兩物體都是只有重力做功,機(jī)械能都守恒,到最低點時下降高度不同,重力勢能不同,動能不同,A、B錯誤,D正確;根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知,兩物體均能到達(dá)等高的半圓形槽右邊緣最高點,C正確.邊緣的最高點無初速度地釋放,在下滑過程中,兩物體(

)

1.(機(jī)械能守恒的判定)(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(

)

CD甲：火箭升空的過程

丙：小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動丁：一顆彈丸在光滑的碗內(nèi)做復(fù)雜的曲線運動A.甲圖中,在火箭升空的過程中,若火箭勻速升空,則機(jī)械能守恒,若火箭加速升空,則機(jī)械能不守恒B.乙圖中的物體勻速運動,機(jī)械能守恒C.丙圖中的小球做勻速圓周運動,機(jī)械能守恒D.丁圖中的彈丸在光滑的碗內(nèi)做復(fù)雜的曲線運動，機(jī)械能守恒[解析]

甲圖中,不論是勻速升空還是加速升空,由于推力都對火箭做正功,所以火箭的機(jī)械能都增加,故A錯誤;物體勻速上升,動能不變,重力勢能增加,則機(jī)械能增加,故B錯誤;小球在做勻速圓周運動的過程中,細(xì)線的拉力不做功,機(jī)械能守恒,故C正確;

彈丸在光滑的碗內(nèi)做復(fù)雜的曲線運動，只有重力做功，所以彈丸的機(jī)械能守恒,故D正確.甲：火箭升空的過程

丙：小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動?。阂活w彈丸在光滑的碗內(nèi)做復(fù)雜的曲線運動

D

BA.小球擺動過程中，所受向心力大小保持不變B.細(xì)繩與釘子碰后的瞬間，小球的向心加速度突然變大C.釘子的位置向上移動少許，在細(xì)繩與釘子相碰時繩就更容易斷裂D.小球在左側(cè)所能到達(dá)的最高位置可能高于在右側(cè)釋放時的位置[解析]

小球擺動過程中，速度大小變化，向心加速度大小變化，向心力大小變化，A錯誤；細(xì)繩與釘子碰后的瞬間，小球的線速度大小不變，運動半徑變小，向心加速度變大，B正確；釘子的位置向下移動少許，在細(xì)繩與釘子相碰時，向心加速度更大，繩就更容易斷裂，故C錯誤；由機(jī)械能守恒定律可知，小球在左側(cè)所能到達(dá)的最高位置的高度等于在右側(cè)釋放時的位置的高度，D錯誤.

建議用時：40分鐘知識點一

機(jī)械能守恒定律的理解和判斷1.若不計空氣的阻力，以下實例中運動物體機(jī)械能不守恒的是(

)

AA.物體沿斜面勻速下滑B.物體做豎直上拋運動C.物體做自由落體運動D.用細(xì)繩拴著小球，使小球在光滑水平面內(nèi)做勻速圓周運動[解析]

物體沿著斜面勻速下滑，動能不變，重力勢能減小，機(jī)械能減小，所以物體的機(jī)械能不守恒，故A符合題意；物體做豎直上拋運動時，物體只受到重力的作用，機(jī)械能守恒，故B不符合題意；物體做自由落體運動時，物體只受到重力的作用，機(jī)械能守恒，故C不符合題意；小球在光滑水平面內(nèi)做勻速圓周運動，動能和重力勢能均不變，其機(jī)械能守恒，故D不符合題意.2.[2024·北京二中月考]

下列關(guān)于機(jī)械能守恒的說法中正確的是(忽略空氣阻力)(

)

CA.將箭搭在弦上,拉弓的整個過程中,弓和箭組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B.過山車在動力作用下沿軌道緩慢上行,過山車的機(jī)械能守恒C.蹦床比賽中運動員某次離開床墊在空中完成動作的過程中,運動員的機(jī)械能守恒D.滑草運動中,某段時間內(nèi)人與滑板車一起勻速下滑,人與滑板車的機(jī)械能守恒[解析]

機(jī)械能守恒的條件是只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功.拉弓的整個過程中,人對弓和箭做功,機(jī)械能不守恒,選項A錯誤;過山車在動力的作用下沿軌道緩慢上行,有其他外力對過山車做功,機(jī)械能不守恒,選項B錯誤;滑草運動中,人與滑板車一起勻速下滑,有摩擦力做功,機(jī)械能不守恒,選項D錯誤;蹦床比賽中運動員離開床墊在空中完成動作的過程中,只有重力做功,機(jī)械能守恒,選項C正確.知識點二

機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用

AA.②③④

B.①②③

C.①③④

D.①②④

DA.&5&

B.&6&

C.&7&

D.&8&

AB

AC

BD

[解析]

小球由A向B運動的過程中,做自由落體運動