《物理魯科版必修二 第四章機械能及其守恒定律》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理魯科版必修二 第四章機械能及其守恒定律（124頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

歡迎進入物理課堂 一 功1 做功的兩個要素 力 物體在 發(fā)生位移2 公式W 是力和位移方向的夾角 此公式只適用于恒力做功 3 功的正負判斷主要根據(jù)力的方向和位移方向的夾角 判斷 第1節(jié)功和功率 二 功率1 定義 功與完成功所用時間的 2 物理意義 描述力對物體 3 公式 1 P P為時間t內(nèi)的平均功率 2 P Fvcos 為F與v的夾角 v為平均速度 則P為 v為瞬時速度 則P為 4 額定功率 機械 時輸出的 功率 5 實際功率 機械 時輸出的功率 要求 額定功率 自我校對一 1 力的方向上2 Flcos 3 正功不做功負功克服這個力做了功二 1 比值2 做功快慢3 1 W t 2 平均功率 瞬時功率4 正常工作最大5 實際工作不大于 考點1判斷正負功的方法1 根據(jù)力和位移的方向的夾角判斷 此法常用于恒力做功的判斷 2 根據(jù)力和瞬時速度方向的夾角判斷 此法常用于判斷質(zhì)點做曲線運動時變力的功 夾角為銳角時力做正功 夾角為鈍角力時做負功 夾角為直角時力不做功 3 從能量的轉(zhuǎn)化角度進行判斷 若有能量轉(zhuǎn)化 則應(yīng)有力做功 此法常用于判斷兩個相聯(lián)系的物體 如圖所示 弧面體a放在光滑水平面上 弧面光滑 使物體b自弧面的頂端自由下滑 試判定a b間彈力做功的情況 從能量轉(zhuǎn)化的角度看 當b沿弧面由靜止下滑時 a就由靜止開始向右運動 即a的動能增大了 因此b對a的彈力做正功 由于a和b組成的系統(tǒng)機械能守恒 a的機械能增加 b的機械能一定減少 因此a對b的支持力對b一定做了負功 例1如圖所示 物體沿弧形軌道滑下后進入足夠長的水平傳送帶 傳送帶沿圖示方向勻速運轉(zhuǎn) 則傳送帶對物體做功情況不可能是 A 始終不做功B 先做負功后做正功C 先做正功后不做功D 先做負功后不做功 點撥 判斷功的正負是根據(jù)力的方向和運動的方向的關(guān)系 在皮帶問題中摩擦力的方向根據(jù)運動狀態(tài)進行判斷 解析 設(shè)傳送帶速度大小為v1 物體剛滑上傳送帶時的速度大小為v2 當v1 v2時 物體隨傳送帶一起勻速運動 故傳送帶與物體之間不存在摩擦力 即傳送帶對物體始終不做功 A正確 當v1 v2時 物體相對傳送帶向右運動 物體受到的滑動摩擦力方向向左 則物體先做勻減速運動直到速度減為v1 再做勻速運動 故傳送帶對物體先做負功后不做功 D正確 當v1 v2時 物體相對傳送帶向左運動 物體受到的滑動摩擦力方向向右 則物體先做勻加速運動直到速度達到v1 再做勻速運動 故傳送帶對物體先做正功后不做功 B錯誤 C正確 答案 B 1 2011 寧德模擬 如圖所示 質(zhì)量為m的物體置于傾角為 的斜面上 物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為 在外力作用下 斜面以加速度a沿水平方向向左做勻加速運動 運動中的物體m與斜面體相對靜止 則關(guān)于斜面對m的支持力和摩擦力的下列說法中錯誤的是 A 支持力一定做正功B 摩擦力可能不做功C 摩擦力一定做正功D 摩擦力可能做負功 解析 支持力方向垂直斜面向上 故支持力一定做正功 而摩擦力是否存在需要討論 當a gtan 時 摩擦力不存在 不做功 當a gtan 摩擦力沿斜面向下 做正功 當a gtan 摩擦力沿斜面向上 做負功 綜上可知C錯誤 答案 C 考點2功的分析和計算1 恒力及合力做功的計算 1 恒力的功 直接用W Fscos 計算 2 合外力的功 先求合外力F 再應(yīng)用公式W Fscos 求功 其中 為合力F與位移的夾角 一般適用于過程中合力恒定不變的情況 分別求出每個力的功W1 W2 W3 再應(yīng)用W W1 W2 W3 求合外力的功 這種方法一般適用于在整個過程中 某些力分階段作用的情況 利用動能定理或功能關(guān)系求解 2 變力做功的計算 1 當變力的功率P一定時 可用W Pt求功 如機車恒功率啟動時 2 將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功 當力的大小不變 而方向始終與運動方向相同或相反時 這類力的功等于力和路程 不是位移 的乘積 如滑動摩擦力做功 空氣阻力做功等 當力的方向不變 大小隨位移做線性變化時 可先求出力對位移的平均值F F1 F2 2 再由W Fscos 計算 如彈簧彈力做功 3 作出變力F隨位移s變化的圖象 圖象與位移軸所圍的 面積 即為變力做的功 如圖所示陰影部分就表示力所做的功 4 用動能定理W Ek或功能關(guān)系W E 即用能量的增量等效代換變力所做的功 特別提醒在求功時要特別注意 分清是求哪個力對哪個物體的功 還是求合力的功 例2如圖所示 質(zhì)量為m的小球用長L的細線懸掛而靜止在豎直位置 在下列三種情況下 分別用水平拉力F將小球拉到細線與豎直方向成 角的位置 在此過程中 拉力F做的功各是多少 填寫對應(yīng)序號 1 用F緩慢地拉 2 F為恒力 A FLcos B FLsin C FL 1 cos D mgL 1 cos 點撥 首先明確拉力F為變力還是恒力 如果F是恒力 可以直接利用公式進行求解 如果力F是變力 則只能利用動能定理求解 解析 1 若用F緩慢地拉 則顯然F為變力 只能用動能定理求解 力F做的功等于該過程克服重力做的功 選D 2 若F為恒力 則可以直接按定義求功 選B 答案 1 D 2 B 2 用力將重物豎直提起 先是從靜止開始勻加速上升 緊接著勻速上升 如果前后兩過程的運動時間相同 不計空氣阻力 則 A 加速過程中拉力做的功比勻速過程中拉力做的功大B 勻速過程中拉力做的功比加速過程中拉力做的功大C 兩過程中拉力做的功一樣大D 上述三種情況都有可能 解析 應(yīng)先分別求出兩過程中拉力做的功 再進行比較 重物在豎直方向上僅受兩個力作用 重力mg 拉力F 勻加速提升重物時 設(shè)拉力為F1 物體向上的加速度為a 根據(jù)牛頓第二定律得F1 mg ma 拉力F1所做的功W1 F1s1 m g a at2 2 m g a at2 2 勻速提升重物時 設(shè)拉力為F2 根據(jù)平衡條件得F2 mg 勻速運動的位移s2 vt at t at2 所以勻速提升重物時拉力的功W2 F2s2 mgat2 比較 式知 當a g時 W1 W2 當a g時 W1 W2 當a g時 W1 W2 故D選項正確 答案 D 考點2功率的分析與計算1 對公式P Fv的認識 公式適用于力F和速度v方向一致的情況 1 當力F與速度v不在一條直線上時 可以將力F分解為沿v方向上的力F1和垂直v方向上的力F2 由于F2不做功 故力F的功率與分力F1的功率相同 可得P P1 F1v 2 從P Fv可知 當P一定時 要增加F 必須減小v 故汽車爬坡時 司機常換低擋降低速度來增大牽引力 當F一定時 v增加 如勻加速運動 則P也會增加 但這樣的過程是有限度的 當v一定時 P越大F就越大 如功率越大的起重機可吊起的重物的質(zhì)量越大 2 平均功率和瞬時功率的計算 例3水平地面上有一木箱 木箱與地面之間的動摩擦因數(shù)為 0 1 現(xiàn)對木箱施加一拉力F 使木箱做勻速直線運動 設(shè)F的方向與水平面夾角 如圖所示 在 從0逐漸增大到90 的過程中 木箱的速度保持不變 則 A F先增大后減小B F一直增大C F的功率減小D F的功率不變 點睛筆記 1 區(qū)分所求功率是平均功率還是瞬時功率是分析解答功率問題的首要問題 2 對應(yīng)某一過程的功率是平均功率 對應(yīng)某一時刻的功率是瞬時功率 3 瞬時功率等于力與物體在沿力的方向上的分速度的乘積 3 2011 文昌模擬 飛行員進行素質(zhì)訓(xùn)練時 抓住秋千桿由水平狀態(tài)開始下擺 到達豎直狀態(tài)的過程中如圖所示 飛行員受重力的瞬時功率變化情況為 A 一直增大B 一直減小C 先增大后減小D 先減小后增大 解析 由于PG mgv豎直 在擺到豎直位置的過程中 v豎直先由零逐漸增加 后逐漸減小到零 故PG先增大后減小 答案 C 考點4汽車啟動的兩種方式1 汽車在平直路面上保持發(fā)動機功率不變 即以恒定功率啟動 其加速過程如下所示 由動態(tài)分析可知 只有當汽車的牽引力與所受的阻力大小相等時 才達到最大速度 在加速過程中 如果知道某時刻的速度 可求得此時刻的加速度 運動中v與t關(guān)系如圖所示 2 汽車以恒定加速度啟動 汽車的功率逐漸增大 當功率增大到額定功率時 勻加速運動結(jié)束 此時汽車的速度為勻加速運動的末速度 但并不是汽車所能達到的最大速度 此后汽車還可以保持功率不變做加速度逐漸減小的加速運動 直到加速度減小到零時速度才達到最大 具體變化過程及運動中v與t關(guān)系如圖所示 a F牽 f m a一定 則F牽一定 P F牽v P隨v增大而增大 P P額時a F牽 f m 0 v還要增大 F牽 P額 v v增大 F牽減小 a F牽 f m減小 當a 0時 v達到最大值vmax 此后保持vmax勻速運動 特別提醒解決機車啟動問題 首先要弄清楚是哪種啟動方式 然后采用分段處理法 在勻加速運動階段常用牛頓運動定律和運動學(xué)公式結(jié)合分析 在非勻加速階段一般用動能定理求解 點睛筆記對于物理問題的解決 重點在于物理過程的分析 過程的分析是建立在物體受力分析上 所以受力分析時關(guān)鍵 利用牛頓運動定律分析運動性質(zhì) 找出規(guī)律進行分析求解 4 汽車由靜止開始做勻加速直線運動 速度達到v0的過程中的平均速度為v1 若汽車由靜止開始以額定功率行駛 速度達到v0的過程中的平均速度為v2 且兩次歷時相同 則 A v1 v2B v1sa 據(jù)平均速度的定義v s t知v1 v2 答案 B 恒力做功的計算一般根據(jù)公式W Fscos 注意s嚴格的講是力的作用點的位移 有時候并不是物體的位移 所以容易產(chǎn)生錯誤 例如圖所示 用恒力F通過光滑的定滑輪把靜止在水平面上的物體從位置A拉到位置B 物體的質(zhì)量為m 定滑輪離水平地面的高度為h 物體在水平位置A B時細繩與水平方向的夾角分別為 1和 2 求繩的拉力對物體做的功 一 動能 第2節(jié)動能定理及其應(yīng)用 二 動能定理1 內(nèi)容 在一個過程中對物體所做的功等于物體在這個過程中 2 表達式 W 3 物理意義 動能定理指出了外力對物體所做的總功與物體 之間的關(guān)系 即合外力的功是物體 的量度 4 動能定理的適用條件 1 動能定理既適用于直線運動 也適用于 運動 2 既適用于恒力做功 也適用于變力做功 3 力可以是各種性質(zhì)的力 既可以同時作用 也可以 注意 動能具有相對性 其數(shù)值與參考系的選取有關(guān) 一般取地面為參考標系 自我校對一 mv2 2標量二 1 合外力動能的變化2 Ek2 Ek13 動能變化動能變化4 1 曲線 3 不同時作用 考點1動能定理的理解1 一個物體的動能變化 Ek與合外力對物體所做功W具有等量代換關(guān)系 1 若 Ek 0 表示物體的動能增加 其增加量等于合外力對物體所做的正功 2 若 Ek 0 表示物體的動能減少 其減少量等于合外力對物體所做的負功的絕對值 3 若 Ek 0 表示合外力對物體所做的功等于零 反之亦然 這種等量代換關(guān)系提供了一種計算變力做功的簡便方法 4 動能定理中的位移和速度必須是相對于同一個參考系的 一般以地面為參考系 特別提醒功和動能都是標量 動能定理表達式是一個標量式 不能在某一個方向上應(yīng)用動能定理 但牛頓第二定律是矢量方程 可以在互相垂直的方向上分別使用分量方程 例1如圖所示 質(zhì)量為m的小物體靜止于長l的木板邊緣 現(xiàn)使板由水平放置繞其另一端O沿逆時針方向緩緩轉(zhuǎn)過 角 轉(zhuǎn)動過程中 小物體相對板始終靜止 求板對物體的支持力對物體做的功 點撥 1 分析物體受力情況 確定哪些力是恒力哪些力是變力 2 找出恒力的功及變力的功 3 分析物體初末狀態(tài) 求出動能變化量 4 運用動能定理求解 解析 由力的平衡條件可知 支持力N mgcos 隨板的轉(zhuǎn)動 增大 而減少 而方向始終與物體的速度方向同向 是一個變力 對物體的運動過程應(yīng)用動能定理 有WN WG Wf 0 其中Wf為靜摩擦力做的功 且Wf 0 WG mglsin 所以WN mglsin 答案 mglsin 點睛筆記動能定理說明外力對物體所做的功和動能變化間的一種因果關(guān)系和數(shù)量關(guān)系 不能理解為功變成了物體的動能 解析 以末速度方向為正方向 則v2 6m s v1 6m s 則 v v2 v1 12m s 故A錯誤 B正確 小球與墻碰撞過程中只有墻對小球的作用力做功 由動能定理W mv2 2 mv2 2 0 故C D錯誤 答案 B 考點2動能定理的應(yīng)用1 應(yīng)用動能定理解題的步驟 1 選取研究對象 明確并分析運動過程 2 分析受力及各力做功的情況 受哪些力 做功情況 正功還是負功 總功如何 3 明確過程始末狀態(tài)的動能Ek1及Ek2 4 列方程W總 Ek2 Ek1 必要時注意分析題目潛在的條件 列出方程進行求解 2 應(yīng)用動能定理應(yīng)注意的問題 1 在研究某一物體受到力的持續(xù)作用而發(fā)生狀態(tài)改變時 若涉及位移和速度而不涉及時間時應(yīng)首先考慮應(yīng)用動能定理 然后考慮牛頓定律 運動學(xué)公式 若涉及加速度和時間時先考慮牛頓第二定律 2 用動能定理解題的關(guān)鍵是對研究對象進行準確的受力分析及運動過程分析 畫出物體運動過程的示意圖 以便更準確地理解物理過程和各物理量的關(guān)系 有些力在物體運動全過程中不是始終存在的 在計算外力做功時更應(yīng)引起注意 例2 頭腦風(fēng)暴法 是風(fēng)靡美國的一種培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的方法 某學(xué)校的一個 頭腦風(fēng)暴實驗研究小組 以保護雞蛋為題 要求制作一個裝置讓雞蛋從高處落到地面而不被摔壞 雞蛋要不被摔壞 直接撞擊地面的速度最大不能超過1 5m s 現(xiàn)有一位學(xué)生設(shè)計了如圖所示的一個裝置來保護雞蛋 用A B兩塊較粗糙的夾板夾住雞蛋 雞蛋夾放的位置離裝置下端的距離s 0 45m A B夾板與雞蛋之間的摩擦力都為雞蛋重力的5倍 現(xiàn)將該裝置從距地面某一高度處自由下落 裝置碰地后速度為0 且保持豎直不反彈 不計裝置與地面作用時間 g 10m s2 求 剛開始裝置的末端離地面的最大高度H 點睛筆記當物體的運動時由幾個物理過程所組成 且不需要研究過程的中間狀態(tài)時 可以把幾個物理過程看做一個整體進行研究 從而避開每個運動過程的具體細節(jié) 具有簡明 方法巧妙 運算量小等優(yōu)點 特別是初末速度均為零的題目更顯得簡捷 方便 對于多過程的問題要找到聯(lián)系兩過程的相關(guān)物理量 2 2010 威海模擬 如圖所示 在傾角為 的光滑斜面上 放有兩個質(zhì)量分別為m和2m的可視為質(zhì)點的小球A和B 兩球之間用一根長為L的輕桿相連 小球B到水平面的高度為h 兩球從靜止開始下滑 不計球與地面碰撞時的機械能損失 且地面光滑 當?shù)氐闹亓铀俣葹間 試求 1 兩球在光滑水平面上運動時的速度大小 2 此過程中桿對B球所做的功 在往復(fù)運動的過程中 對于空氣阻力在上升的過程和下降的過程方向是不同的 在運用動能定理分析問題時 常?？闯闪撕懔?在求解某一處的問題時 往往會出現(xiàn)多解的情況 這也是容易忽視的問題 例以20m s的初速度 從地面豎直向上拋出一物體 它上升的最大高度是18m 如果物體在運動過程中所受阻力的大小不變 則物體在離地面多高處 物體的動能與重力勢能相等 g 10m s2 第3節(jié)機械能守恒定律及其應(yīng)用 一 機械能1 機械能 和 的總和稱為機械能 2 重力勢能和彈性勢能 二 機械能守恒定律1 內(nèi)容 在只有 和 做功的物體系統(tǒng)內(nèi) 只有動能和勢能的相互 但機械能的總量保持 2 機械能守恒的條件 只有 和 做功 3 表達式 4 動能定理與機械能守恒定律的區(qū)別 1 共同點 機械能守恒定律和動能定理都是從做功和能量變化的角度來研究物體在力的作用下狀態(tài)的變化 表達這兩個規(guī)律的方程式是標量式 2 不同點 機械能守恒定律的成立有條件限制 即只有重力 彈簧 彈力做功 而動能定理的成立沒有條件限制 它不但允許重力做功還允許其他力做功 自我校對一 1 動能勢能2 舉高mgh減少增加 Ep彈性形變形變量減少增加 Ep彈二 1 重力彈力轉(zhuǎn)化不變2 重力彈簧彈力3 Ep Ek E p E k 考點1機械能守恒條件的理解及守恒的判斷1 機械能守恒條件的理解機械能守恒的條件 只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功 一般包括以下幾個方面 1 只受重力和彈力作用 如不考慮阻力的各種拋體運動過程中機械能守恒 2 除重力和彈力外仍受其他力的作用 但其他力不做功 如做曲面運動時物體受支持力 但支持力不做功 3 除重力或彈力以外其他力做功 但做功代數(shù)和為零 物體的機械能守恒 2 機械能守恒的判斷方法 1 用機械能的概念判斷 分析動能與勢能的和是否變化 如勻速上升的物體動能不變 重力勢能增加 物體的機械能必增加 2 用做功來判斷 若物體或系統(tǒng)只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功 則機械能守恒 此方法往往用于一個物體 3 用能量轉(zhuǎn)化來判斷 對某一系統(tǒng) 物體間只有動能 重力勢能及彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化 系統(tǒng)與外界沒有發(fā)生能的轉(zhuǎn)化 沒有其他形式的能量轉(zhuǎn)化為機械能 機械能也沒有轉(zhuǎn)化為其他形式的能 則系統(tǒng)機械能守恒 此方法多用于一個系統(tǒng) 特別提醒 1 物體做勻變速直線運動 合力為零 但機械能不一定是守恒的 如豎直方向上的勻速直線運動 重力勢能發(fā)生變化 機械能不守恒 2 對一些繩子突然繃緊 物體間非彈性碰撞等 除非題目特別說明 機械能必定不守恒 完全非彈性碰撞過程機械能不守恒 例1 2010 湖州模擬 如圖所示 在光滑的水平面上放一質(zhì)量為M 96 4kg的木箱 用細繩跨過定滑輪O與一質(zhì)量為m 10kg的重物相連 已知木箱到定滑輪的繩長AO 8m OA繩與水平方向成30 角 重物距地面高度h 3m 開始時讓它們處于靜止狀態(tài) 不計繩的質(zhì)量及一切摩擦 不計木箱及重物的大小 g取10m s2 將重物無初速度釋放 當它落地的瞬間木箱M的速度多大 點撥 分析物體的受力情況及各力的做功情況 依據(jù)機械能守恒的條件 選取合適的方法進行判斷 點睛筆記判斷系統(tǒng)機械能守恒的步驟 1 對系統(tǒng)進行受力分析 包括內(nèi)力和外力 2 分析各力做功情況 除重力和彈力外 其他力做功的代數(shù)和是否為零 3 如力做功不易判斷 可看系統(tǒng)內(nèi)是否有摩擦且發(fā)生相對運動 物體是否發(fā)生碰撞 如存在上述情況 則機械能不守恒 1 2009 廣東高考卷 如圖所示 用一輕繩系一小球懸于O點 現(xiàn)將小球拉至水平位置 然后釋放 不計阻力 小球下落到最低點的過程中 下列表述正確的是 A 小球的機械能守恒B 小球所受的合力不變C 小球的動能不斷減小D 小球的重力勢能增加解析 由于球下落過程中只有重力做功 機械能守恒 A正確 小球受到的合力大小 方向都發(fā)生變化 B錯誤 小球在下落到最低點的過程中 重力勢能逐漸轉(zhuǎn)化為動能 其動能增大 重力勢能減小 C D均錯誤 答案 A 考點2機械能守恒定律的常用表達式1 守恒觀點 1 表達式 Ek1 Ep1 Ek2 Ep2或E1 E2 2 意義 系統(tǒng)初狀態(tài)的機械能等于末狀態(tài)的機械能 3 注意問題 要先選取零勢能參考平面 并且在整個過程中必須選取同一個零勢能參考平面 2 轉(zhuǎn)化觀點 1 表達式 Ek Ep 2 意義 系統(tǒng) 或物體 的機械能守恒時 系統(tǒng)增加 或減少 的動能等于系統(tǒng)減少 或增加 的重力勢能 3 注意問題 要明確重力勢能的增加或減少量 即重力勢能的變化 可以不選取零勢能參考平面 3 轉(zhuǎn)移觀點 1 表達式 EA增 EB減 2 意義 若系統(tǒng)由A B兩部分組成 當系統(tǒng)的機械能守恒時 則A部分物體機械能的增加量等于B部分物體機械能的減少量 3 注意問題 A部分機械能的增加量等于A末狀態(tài)的機械能減初狀態(tài)的機械能 而B部分機械能的減少量等于B初狀態(tài)的機械能減末狀態(tài)的機械能 點睛筆記 1 如果零勢面不好確定或確定以后運算麻煩 我們可以采用轉(zhuǎn)化的觀點 2 如果是由兩物體組成的系統(tǒng) ?？刹捎棉D(zhuǎn)移觀點 這兩種情況都不用選擇零勢面 例2 2010 福州模擬 如圖所示 光滑斜面的長為L 1m 高為H 0 6m 質(zhì)量分別為mA和mB的A B兩小物體用跨過斜面頂端光滑小滑輪的細繩相連 開始時A物體離地高為h 0 5m B物體恰在斜面底端 靜止釋放它們 B物體滑到斜面頂端時速度恰好減為零 求A B兩物體的質(zhì)量比mA mB 某同學(xué)解答如下 對A B兩物體的整個運動過程 由系統(tǒng)機械能守恒定律得mAgh mBgH 0 可求得兩物體的質(zhì)量之比 你認為該同學(xué)的解答是否正確 如果正確 請解出最后結(jié)果 如果不正確 請說明理由 并作出正確解答 點撥 本題是由兩個物體組成的系統(tǒng)機械能守恒的問題 在A落地前 整個系統(tǒng)的機械能守恒 當A落地之后B上升的過程 B的機械能守恒 都可采用轉(zhuǎn)化觀點 點睛筆記機械能守恒定律是一種 能 能轉(zhuǎn)化 的關(guān)系 其守恒是有條件的 因此應(yīng)用機械能守恒定律時要特別注意對研究對象在所研究的過程中機械能是否守恒做出正確判斷 2 2010 溫州模擬 如圖所示 一個圓弧形光滑細圓管軌道ABC 放置在豎直平面內(nèi) 軌道半徑為R 在A點與水平地面AD相接 地面與圓心O等高 MN是放在水平地面上長為3R 厚度不計的墊子 左端M正好位于A點 將一個質(zhì)量為m 直徑略小于圓管直徑的小球從A處管口正上方某處由靜止釋放 不考慮空氣阻力 1 若小球從C點射出后恰好能打到墊子的M端 則小球經(jīng)過C點時對管的作用力大小和方向如何 2 欲使小球能通過C點落到墊子上 小球離A點的最大高度是多少 考點3機械能守恒定律的應(yīng)用1 機械能守恒定律的研究對象可以分為三種類型 1 單物體與地球構(gòu)成的系統(tǒng) 2 單物體與彈簧 地球構(gòu)成的系統(tǒng) 3 多物體與彈簧 地球構(gòu)成的系統(tǒng) 2 在應(yīng)用機械能守恒處理問題時 一般先選取一個零勢能參考平面 通常情況下 選擇在整個過程中物體所達到的最低點所在的水平面為零勢能面 3 應(yīng)用機械能守恒定律解題的基本步驟 1 分析題意 明確研究對象和研究過程 2 分析研究對象在運動過程中的受力情況 弄清楚物體所受各力做功的情況 判斷機械能是否守恒 3 選取零勢能面 確定研究對象在始末狀態(tài)時的機械能 4 根據(jù)機械能守恒定律列出方程進行求解 并對結(jié)果進行必要的討論和說明 例3如圖所示 半徑為R的四分之一圓形支架豎直放置 圓弧邊緣C處有一小定滑輪 繩子不可伸長 不計一切摩擦 開始時 m1 m2兩球靜止 且m1 m2 試求 1 m1釋放后沿圓弧滑至最低點A時的速度 2 為使m1能達A點 m1與m2之間必須滿足什么關(guān)系 3 若A點離地高度為2R m1滑到A點時繩子突然斷開 則m1落地點離A點的水平距離是多少 點撥 1 m1重力勢能的減少轉(zhuǎn)化為m2重力勢能的增加和它們動能的增加 2 要求m1到達A點的速度大于零 3 繩子斷開后m1平拋 點睛筆記單個物體機械能不守恒 但系統(tǒng)機械能守恒 可以對系統(tǒng)應(yīng)用機械能守恒定律 對系統(tǒng)應(yīng)用機械能守恒定律要注意 1 合理選取系統(tǒng) 判斷是哪個系統(tǒng)的機械能守恒 2 清楚系統(tǒng)內(nèi)各部分機械能 動能 勢能 的變化情況 3 2010 長沙模擬 一個高爾夫球靜止在平坦的地面上 在t 0時球被擊出 飛行中球的速率與時間的關(guān)系如圖所示 若不計空氣阻力的影響 根據(jù)圖象提供的信息無法求出的是 A 高爾夫球在何時落地B 高爾夫球上升的最大高度C 人擊球時對高爾夫球做的功D 高爾夫球落地時離擊球點的距離 混淆 桿的彈力方向 與 繩的彈力方向 誤認為桿的彈力不會做功 繩的彈力是一定沿繩的方向 而桿的彈力不一定沿桿的方向 所以當物體的速度與桿垂直時 桿的彈力可以對物體做功 例如圖所示 在長為L的輕桿中點A和端點B各固定一質(zhì)量均為m的小球 桿可繞無摩擦的軸O轉(zhuǎn)動 使桿從水平位置無初速釋放擺下 求當桿轉(zhuǎn)到豎直位置時 輕桿對A B兩球分別做了多少功 錯解 由于桿的彈力總垂直于小球的運動方向 所以輕桿對A B兩球均不做功 第4節(jié)功能關(guān)系能量守恒定律 一 功能關(guān)系1 內(nèi)容 1 功是 轉(zhuǎn)化的量度 即做了多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化 2 做功的過程一定伴隨著 的轉(zhuǎn)化 而且 的轉(zhuǎn)化必通過做功來實現(xiàn) 2 功與對應(yīng)能量的變化關(guān)系 二 能量守恒定律1 內(nèi)容 能量既不會消滅 也不會 它只會從一種形式 為其他形式 或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中 能量的總量 2 表達式 E減 1 每一種形式的能量的變化均對應(yīng)某力的功 2 E增為末狀態(tài)的能量減去初狀態(tài)的能量 而 E減初狀態(tài)的能量減去末狀態(tài)的能量 自我校對一 1 1 能量 2 能量能量2 動能重力勢能彈性勢能機械能內(nèi)能電勢能分子勢能二 1 創(chuàng)生轉(zhuǎn)化保持不變2 E增 考點1幾種常見的功能關(guān)系1 合外力所做的功等于物體動能的增量 表達式 W合 Ek2 Ek1 即動能定理 2 重力做正功 重力勢能減少 重力做負功 重力勢能增加 由于 增量 是終態(tài)量減去始態(tài)量 所以重力的功等于重力勢能增量的負值 表達式 WG Ep Ep1 Ep2 3 彈簧的彈力做的功等于彈性勢能增量的負值 表達式 WF Ep Ep1 Ep2 彈力做多少正功 彈性勢能減少多少 彈力做多少負功 彈性勢能增加多少 4 除系統(tǒng)內(nèi)的重力和彈簧的彈力外 其他力做的總功等于系統(tǒng)機械能的增量W 表達式 W其他 E 1 除重力或彈簧的彈力以外的其他力做多少正功 物體的機械能就增加多少 2 除重力或彈簧的彈力以外的其他力做多少負功 物體的機械能就減少多少 3 除重力或彈簧的彈力以外的其他力不做功 物體的機械能守恒 點睛筆記 1 在應(yīng)用功能關(guān)系解決具體問題的過程中 若只涉及動能的變化用 1 如果只涉及重力勢能的變化用 2 只涉及彈性勢能的變化用 3 如果只涉及機械能變化用 4 2 在應(yīng)用功能關(guān)系時 應(yīng)首先弄清楚研究對象 明確力對 誰 做功 就要對應(yīng) 誰 的位移 從而引起 誰 的能量變化 在應(yīng)用能量的變化和守恒時 一定要明確存在哪些能量形式 哪種是增加的 哪種是減少的 然后再列式求解 例1已知貨物的質(zhì)量為m 在某段時間內(nèi)起重機將貨物以a的加速度加速升高h 則在這段時間內(nèi)敘述正確的是 重力加速度為g A 貨物的動能一定增加mah mghB 貨物的機械能一定增加mahC 貨物的重力勢能一定增加mahD 貨物的機械能一定增加mah mgh 點撥 動能的變化對應(yīng)合力做功 機械能的變化對應(yīng)除重力和彈力以外其他力做功的代數(shù)和 重力勢能的變化只對應(yīng)重力做功 解析 由動能定理可知 貨物動能的增加量等于貨物合外力做的功mah 選項A錯誤 由功能關(guān)系可知 貨物機械能的增量等于除重力以外的力做的功而不等于合外力做的功 選項B錯誤 重力勢能的增量對應(yīng)貨物重力做的負功大小mgh 選項C錯誤 由功能關(guān)系知 貨物機械能的增量為起重機拉力做的功m g a h 選項D正確 答案 D特別提醒做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程 但 功 并不是 能 它僅是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的途徑 1 2010 南通模擬 如圖所示 一位質(zhì)量m 60kg參加 挑戰(zhàn)極限運動 的業(yè)余選手 要越過一寬度為s 2 5m的水溝 躍上高為h 2 0m的平臺 采用的方法是 人手握一根長L 3 25m的輕質(zhì)彈性桿一端 從A點由靜止開始勻加速助跑 至B點時 桿另一端抵在O點的阻擋物上 接著桿發(fā)生形變 同時人蹬地后被彈起 到達最高點時桿處于豎直 人的重心在桿的頂端 此刻人放開桿水平飛出 最終趴落到平臺上 運動過程中空氣阻力可忽略不計 取g 10m s2 則 1 設(shè)人到達B點時速度vB 8m s 人勻加速運動的加速度a 2m s2 求助跑距離xAB 2 人要到達平臺 在最高點飛出時刻速度需至少多大 3 設(shè)人跑動過程中重心離地高度H 0 8m 在 1 2 問的條件下 在B點人蹬地彈起瞬間 人至少再做多少功 考點2對能量守恒定律的理解和應(yīng)用1 對定律的理解 1 某種形式的能減少 一定存在其他形式的能增加 且減少量和增加量一定相等 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 這也是我們列能量守恒定律方程式的兩條基本思路 2 應(yīng)用定律解題的步驟 1 分清有多少形式的能 如動能 勢能 包括重力勢能 彈性勢能 電勢能 內(nèi)能等 在變化 2 明確哪種形式的能量增加 哪種形式的能量減少 并且列出減少的能量 E減和增加的能量 E增的表達式 3 列出能量守恒關(guān)系式 E減 E增 如圖所示 A B C質(zhì)量分別為mA 0 7kg mB 0 2kg mC 0 1kg B為套在細繩上的圓環(huán) A與水平桌面的動摩擦因數(shù) 0 2 另一圓環(huán)D固定在桌邊 離地面高h2 0 3m 當B C從靜止下降h1 0 3m C穿環(huán)而過 B被D擋住 不計繩子質(zhì)量和滑輪的摩擦 取g 10m s2 若開始時A離桌邊足夠遠 試求 1 物體C穿環(huán)瞬間的速度 2 物體C能否到達地面 如果能到達地面 其速度多大 2 如圖所示 水平平臺的右端安裝有定滑輪 質(zhì)量為M的物塊放在平臺上與滑輪相距l(xiāng)處 M與平臺的動摩擦因數(shù)為 現(xiàn)有一輕繩跨過定滑輪 左端與M相連 另一端掛著質(zhì)量為m的物塊 繩拉直時用手托住m停在距地面h高度處靜止 則 1 放開m 求m運動時的加速度及此時繩子的拉力大小 2 設(shè)M 2kg l 2 5m h 0 5m 0 2 物塊m著地后立即停止運動 要使物塊M不撞到定滑輪 質(zhì)量m應(yīng)該滿足什么條件 摩擦力做功的特點 2010 衡水模擬 如圖所示是在工廠的流水線上安裝的水平傳送帶 用水平傳送帶傳送工件 可大大提高工作效率 水平傳送帶以恒定的速度v0 2m s運送質(zhì)量為m 0 5kg的工件 工件都是以v 1m s的初速從A位置滑上傳送帶 工件與傳送帶之間的動摩擦因數(shù) 0 2 每當前一個工件在傳送帶上停止相對滑動時 后一個工件立即滑上傳送帶 取g 10m s2 求 1 工件經(jīng)多長時間停止相對滑動 2 在正常運行狀態(tài)下傳送帶上相鄰工件間的距離 3 摩擦力對每個工件做的功 4 每個工件與傳送帶之間的摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能 3 如圖所示 長L 1 5m 質(zhì)量M 3kg的木板靜止放在水平面上 質(zhì)量m 1kg的小物塊 可視為質(zhì)點 放在木板的右端 木板和物塊間的動摩擦因數(shù) 1 0 1 木板與地面間的動摩擦因數(shù) 2 0 2 現(xiàn)對木板施加一水平向右的拉力F 取g 10m s2 求 1 使物塊不掉下去的最大拉力 物塊受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 2 如果拉力F 21N恒定不變 小物塊所能獲得的最大動能 對于較為復(fù)雜的物理問題 認清物理過程并建立物理情景是很重要的 做到這一點往往需畫出受力圖示 運動圖示 這是應(yīng)該具有的一種解決問題的能力 分析問題可以采用分析法和綜合法 一般在考試過程中分析法應(yīng)用較多 如圖所示 輕質(zhì)彈簧豎直放置在水平地面上 它的正上方有一金屬塊從高處自由下落 從金屬塊自由下落到第一次速度為零的過程中 A 重力先做正功 后做負功B 彈力做正功C 金屬塊的動能最大時 彈力與重力相平衡D 金屬塊的動能為零時 彈簧的彈性勢能最小 錯解 金屬塊自由下落 接觸彈簧后開始減速 當重力等于彈力時 金屬塊速度為零 所以從金屬塊自由下落到第一次速度為零的過程中重力一直做正功 故A錯誤 而彈力一直做負功 故B正確 因為金屬塊速度為零時 重力與彈力相平衡 故C錯誤 金屬塊的動能為零時 彈力最大 所以形變最大 彈性勢能最大 故D正確 正解 對運動過程認識不清 無法正確判斷運動性質(zhì) 金屬塊做加速還是減速運動要根據(jù)合外力方向 即加速度方向 與速度方向的關(guān)系 要確定金屬塊的動能最大位置和動能為零時的情況 就要分析它的運動全過程 為了弄清運動性質(zhì) 要做好受力分析 可以從下圖看出運動過程中的情景 從圖上可以看到在彈力FN mg時 a的方向向下 v的方向向下 金屬塊做加速運動 當彈力FN等于重力mg時 a 0 加速停止 此時速度最大 故C正確 彈力方向與位移方向始終反向 所以彈力沒有做正功 故B錯誤 重力方向始終與位移同方向 重力做正功 沒有做負功 故A錯誤 速度為零時 恰是彈簧形變最大時 所以此時彈簧彈性勢能最大 故D錯誤 答案 C 實驗五探究動能定理 實驗?zāi)康? 通過實驗探究外力對物體做功與物體速度的關(guān)系 2 通過實驗數(shù)據(jù)分析 總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系 實驗原理探究恒力做功與物體動能改變的關(guān)系 可以通過改變力對物體做的功 測出力對物體做不同的功時物體動能的改變 從而得到恒力做功的與物體動能改變的關(guān)系 實驗器材附有定滑輪的長木板 小車 細線 砝碼盤及砝碼 打點計時器 低壓交流電源 導(dǎo)線 天平 帶一套砝碼 毫米刻度尺 紙帶及復(fù)寫紙 實驗步驟1 用天平測出小車質(zhì)量m并記錄 2 按圖所示安裝實驗器材 只是砝碼盤中不加砝碼 并調(diào)整定滑輪的高度 使細線與木板平行 3 平衡摩擦力 在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊薄木塊 并反復(fù)移動其位置 直到小車在斜面上勻速運動為止 4 在砝碼盤中加砝碼 要保證小車的質(zhì)量遠大于砝碼的質(zhì)量 把紙帶的一端固定在小車的后面 另一端穿過打點計時器 接通電源放開小車 打點計時器就在紙帶上打下一系列的點 取下紙帶并標記使用的砝碼質(zhì)量 5 重復(fù)步驟4 打出2 3條紙帶 6 數(shù)據(jù)處理 1 選一條點跡清晰的紙帶分析數(shù)據(jù) 2 將實驗數(shù)據(jù)填在下表中 小車質(zhì)量m kg 砝碼質(zhì)量m0 kg 細線拉力F m0g N 3 實驗數(shù)據(jù)處理及分析 在如圖的坐標紙上畫出W v和W v2圖線 4 結(jié)論 恒力所做的功跟動能變化量之間的關(guān)系為 恒力所做的功等于物體動能的變化量 注意事項1 砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量要遠小于小車的質(zhì)量 2 平衡摩擦力時 砝碼盤中不要加砝碼 但應(yīng)連著紙帶且接通電源 3 小車所受的阻力f應(yīng)包括小車受的摩擦力和打點計時器對小車后所拖紙帶的摩擦力 4 小車應(yīng)靠近打點計時器 并且要先接通電源后再放小車 誤差分析1 實驗的系統(tǒng)誤差是繩對小車的拉力小于砝碼和砝碼盤的總重力 2 平衡摩擦力不徹底或平衡過度也會帶來誤差 3 利用打上點的紙帶計算小車的速度時測量不準帶來誤差 實驗改進本實驗中物體運動的速度可以使用速度傳感器直接采集 比用打點計時器方便快捷且誤差較小 實驗情境也可加以改進 如研究物體以不同的初速度沿粗糙水平面滑動的距離 得出物體的初動能大小與克服摩擦力做功的關(guān)系 這時必須保證物體與水平面上各處的動摩擦因數(shù)相同 2010 陽東模擬 1 某同學(xué)探究恒力做功和物體動能變化間的關(guān)系 方案如圖所示 他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力 為減小這種做法帶來的誤差 實驗中要采取的兩項措施是 2 如圖所示是某次實驗中得到的一條紙帶 其中A B C D E F是計數(shù)點 相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T 距離如圖所示 則打B點時的速度為 要驗證合外力的功與動能變化間的關(guān)系 測得位移和速度后 還要測出的物理量有 解析 1 影響合力的是小車與木板之間的摩擦力 所以要平衡摩擦力 另外是鉤碼也有加速度 只要使鉤碼的重力遠小于小車的總重力 就可以認為鉤碼的重力表示小車受到的合外力 2 對于勻加速運動平均速度為中間時刻的速度 由此可得到 由機械能守恒定律可知 鉤碼的重力勢能轉(zhuǎn)化成小車的動能 所以必須測量鉤碼的質(zhì)量m和小車的質(zhì)量M 2009 廣東高考卷 某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究 動能定理 如圖所示 他們將拉力傳感器固定在小車上 用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連 用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小 在水平桌面上相距50 0cm的A B兩點各安裝一個速度傳感器記錄小車通過A B時的速度大小 小車中可以放置砝碼 1 實驗主要步驟如下 測量 和拉力傳感器的總質(zhì)量M1 把細線的一端固定在拉力傳感器上 另一端通過定滑輪與鉤碼相連 正確連接所需電路 將小車停在C點 小車在細線拉動下運動 記錄細線拉力及小車通過A B時的速度 在小車中增加砝碼 或 重復(fù) 的操作 2 表1是他們測得的一組數(shù)據(jù) 其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量m之和 v v 是兩個速度傳感器記錄速度的平方差 可以據(jù)此計算出動能變化量 E F是拉力傳感器受到的拉力 W是F在A B間所做的功 表1數(shù)據(jù)記錄表 表格中 E3 W3 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 3 根據(jù)表1 請在圖中的方格紙上作出 E W圖線 探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系 實驗裝置如圖所示 實驗主要過程如下 1 設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W 2W 3W 2 分析打點計時器打出的紙帶 求出小車的速度v1 v2 v3 3 作出W v圖象 4 分析W v圖象 如果W v圖象是一條直線 表明W v 如果不是直線 可考慮是否存在W v2 W v3 W 等關(guān)系 以下關(guān)于該試驗的說法中有一項不正確 它是 A 本實驗設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W 2W 3W 所采用的方法是選用同樣的橡皮筋 并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致 當用1條橡皮筋進行實驗時 橡皮筋對小車做的功為W 用2條 3條 橡皮筋并在一起進行第2次 第3次 實驗時 橡皮筋對小車做的功分別是2W 3W B 小車運動中會受到阻力 補償?shù)姆椒樽屖鼓景暹m當傾斜C 某同學(xué)在一次實驗中得到一條記錄紙帶 紙帶上打出的點兩端密 中間疏 出現(xiàn)這種情況的原因可能是沒有使木板傾斜或傾角太小D 根據(jù)記錄紙帶上打出的點 求小車獲得的速度的方法是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算 解析 本實驗的目的是探究橡皮筋做的功與物體獲得速度的關(guān)系 這個速度是指橡皮筋做功完畢時的速度 而不是整個過程的平均速度 所以D選項是錯誤的 答案 D 實驗六驗證機械能守恒定律 實驗器材鐵架臺 帶鐵夾 打點 或電火花 計時器 重物 帶紙帶夾子 紙帶數(shù)條 復(fù)寫紙片 導(dǎo)線 毫米刻度尺 低壓交流電源 實驗步驟1 安裝器材 如圖所示 將打點計時器固定在鐵架臺上 用導(dǎo)線將打點計時器與低壓電源相連 此時電源開關(guān)應(yīng)為斷開狀態(tài) 2 打紙帶 把紙帶的一端用夾子固定在重物上 另一端穿過打點計時器的限位孔 用手豎直提起紙帶 使重物?？吭诖螯c計時器下方附近 應(yīng)先接通電源 待計時器打點穩(wěn)定后再松開紙帶 讓重物自由下落 打點計時器就在紙帶上打出一系列的點 取下紙帶 換上新的紙帶重打幾條 3 5條 紙帶 3 選紙帶 分兩種情況說明 1 若選第1點O到下落到某一點的過程驗證 應(yīng)選點跡清晰 且1 2兩點間距離小于或接近2mm的紙帶 若1 2兩點間的距離大于2mm 這是由于打點計時器打第1個點時重物的初速度不為零造成的 如先釋放紙帶后接通電源等錯誤操作會造成此種結(jié)果 這樣第1個點就不是運動的起始點了 這樣的紙帶不能選 誤差分析1 實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力 主要是打點計時器的阻力 做功 故動能的增加量必定稍小于勢能的減少量 這是屬于系統(tǒng)誤差 減少空氣阻力影響產(chǎn)生的方法是 使紙帶下掛的重物重力大些 且體積要小 2 打點計時器產(chǎn)生的誤差 1 由于交流電周期的變化 引起打點時間間隔變化而產(chǎn)生誤差 2 計數(shù)點選擇不好 振動片振動不均勻 紙帶放置方法不正確引起摩擦 造成實驗誤差 3 打點時的阻力對紙帶的運動性質(zhì)有影響 這也屬于系統(tǒng)誤差 3 由于測長度帶來的誤差屬偶然誤差 減少辦法一是測距離時都應(yīng)從O點量起 二是多測幾次取平均值 實驗改進物體下落過程中通過某一位置的速度可以用光電計時器測出來 利用這種裝置驗證機械能守恒定律 能消除紙帶與限位孔的摩擦阻力帶來的系統(tǒng)誤差 2010 全國新課標卷 如圖為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖 現(xiàn)有的器材為 帶鐵夾的鐵架臺 電磁打點計時器 紙帶 帶鐵夾的重物 天平 回答下列問題 1 為完成此實驗 除了所給的器材 還需要的器材有 填入正確選項前的字母 A 米尺B 秒表C 0 12V的直流電源D 0 12V的交流電源 2 實驗中誤差產(chǎn)生的原因有 寫出兩個原因 解析 1 用A項米尺測量長度 用D項交流電源供打點計時器使用 2 紙帶與打點計時器之間有摩擦 用米尺測量紙帶上點的位置時讀數(shù)有誤差 計算勢能變化時 選取始末兩點距離過近 交流電頻率不穩(wěn)定 答案 1 AD 2 見解析 2010 海南高考卷 利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律 實驗裝置示意圖如圖甲所示 1 實驗步驟 將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上 桌面高度不低于1m 將導(dǎo)軌調(diào)至水平 用游標卡尺測量擋光條的寬度l 結(jié)果如圖乙所示 由此讀出l mm 由導(dǎo)軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離s m 將滑塊移至光電門1左側(cè)某處 待砝碼靜止不動時 釋放滑塊 要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2 從數(shù)字計時器 圖甲中未畫出 上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間 t1和 t2 用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M 再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m 2 用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達式 滑塊通過光電門1和光電門2時瞬時速度分別為v1 和v2 當滑塊通過光電門1和光電門2時 系統(tǒng) 包括滑塊 擋光條 托盤和砝碼 的總動能分別為Ek1 和Ek2 在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中 系統(tǒng)勢能的減少 Ep 重力加速度為g 3 如果 EP 則可認為驗證了機械能守恒定律 如圖所示 兩個質(zhì)量各為m1和m2的小物塊A和B 分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端 已知m1 m2 現(xiàn)要利用此裝置驗證機械能守恒定律 1 若選定物塊A從靜止開始下落的過程中進行測量 則需要測量的物理量有 物塊的質(zhì)量m1 m2 物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時間 物塊B下落的距離及下落這段距離所用的時間 繩子的長度 2 為提高實驗結(jié)果的準確程度 某小組同學(xué)對此實驗提出以下建議 繩的質(zhì)量要輕 在 輕質(zhì)繩 的前提下 繩子越長越好 盡量保證物塊只沿豎直方向運動 不要搖晃 兩個物塊的質(zhì)量之差要盡可能小以上建議中確實對提高準確程度有作用的是 3 寫出一條上面沒有提到的對提高實驗結(jié)果準確程度有益的建議 解析 1 通過連結(jié)在一起的A B兩物體驗證機械能守恒定律 既驗證系統(tǒng)的勢能變化與動能變化是否相等 A B連結(jié)在一起 A下降的距離一定等于B上升的距離 A B的速度大小總是相等的 故不需要測量繩子的長度和B上升的距離及時間 2 如果繩子質(zhì)量不能忽略 則A B組成的系統(tǒng)勢能將有一部分轉(zhuǎn)化為繩子的動能 從而為驗證機械能守恒定律帶來誤差 若物塊搖擺 則兩物體的速度有差別 為計算系統(tǒng)的動能帶來誤差 繩子長度和兩個物塊質(zhì)量差應(yīng)相當 3 多次取平均值可減少測量誤差 繩子伸長量盡量小 可減少測量的高度的準確性 答案 1 或 2 3 見解析 四 逆思法 一 方法簡介在解決問題的過程中為了解題簡捷 或者從正面考慮有一定難度 有意識地去改變思考問題的順序 沿著正向 由前到后 由因到果 思維的相反 由后到前 由果到因 途徑思考 解決問題 這種解題方法叫逆思法 逆向思維法 這是一種具有創(chuàng)造性的思維方法 通常有 運用可逆性原理 運用反證歸謬 運用執(zhí)果索因進行逆思 二 典例分析1 運用可逆原理進行逆思物理學(xué)中可逆性過程如 運動形式的可逆性 時間反演的可逆性 光路可逆性等往往正向思維解題較繁瑣 用逆向思維則簡單明了 一顆子彈以700m s的速度打穿同樣的 并排放置的三塊木板后速度減為零 如圖所示 問子彈在三塊木板中運動的時間之比是多少 2 運用反證歸謬進行逆思反證歸謬是逆向思維的常用方法 基本思路 1 反設(shè) 即假設(shè)問題結(jié)論的反面正確 2 歸謬 從這個假設(shè)出發(fā) 利用已知條件進行正確的推理 推導(dǎo)出謬誤的結(jié)論 3 結(jié)論 指出反設(shè)錯誤 由此確定原來結(jié)論是正確的 它是通過否定反面 來肯定正面的 一物體以某一初速度在粗糙平面上做勻減速直線運動 最后停下來 若此物體在最初5s和最后5s經(jīng)過的路程之比為11 5 則此物體一共運行了多少時間 解析 若依據(jù)勻變速運動規(guī)律列式 將會出現(xiàn)總時間t比前后兩個5s的和10s是大還是小的問題 若t 10s將時間分為前5s和后5s與中間的時間t2 經(jīng)復(fù)雜運算得t2 2s再得出t 8s的結(jié)論 若用逆向的初速度為零的勻加速運動處理 將會簡便的多 視為反向的初速度為零的加速直線運動 則最后5s通過的路程 x2 a 2 52 12 5a 最初5s通過的路程 x1 at2 2 a t 5 2 2 a 10t 25 2 有題中已知的條件 x1 x2 11 5 得11 5 可得運動時間t 8s 答案 8s 3 運用執(zhí)果索因進行逆思這種逆思法也是先假定所要證明的結(jié)論成立 由此出發(fā)利用一定的物理知識 推導(dǎo)出符合題設(shè)物理模型的條件 這樣把結(jié)論轉(zhuǎn)化為判斷條件 推理的每一步均可逆 以此判斷所證結(jié)論正確 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全