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1、人教版物理必修二 第七章機械能守恒定律 知識點總結(jié)及本章試題 機械能守恒定律知識點總結(jié)及本章試題 一、功 1概念：一個物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了一段位移，這個力就對物體做了功。 2條件：. 力和力的方向上位移的乘積 3公式：W=F S cos θ W ——某力功，單位為焦耳（J ） F ——某力（要為恒力） ，單位為牛頓（N ） S ——物體運動的位移，一般為對地位移，單位為米（m ） θ——力與位移的夾角 4功是標量，但它有正功、負功。某力對物體做負功，也可說成“物體克服某力做功”。 功的正負表示能量傳遞的方向，即功是能量轉(zhuǎn)化的量度。 當)2, 0[πθ∈時，

2、即力與位移成銳角，力做正功，功為正； 當2π θ=時，即力與位移垂直，力不做功，功為零； 當],2(ππ θ∈時，即力與位移成鈍角，力做負功，功為負； 5功是一個過程所對應(yīng)的量，因此功是過程量。 6功僅與F 、S 、θ有關(guān)，與物體所受的其它外力、速度、加速度無關(guān)。 7幾個力對一個物體做功的代數(shù)和等于這幾個力的合力對物體所做的功。 即W 總=W 1+W 2+…+Wn 或W 總= F 合Scos θ 二、功率 1概念：功跟完成功所用時間的比值，表示力(或物體)做功的快慢。 2公式：t W P =（平均功率） θυcos F P =（平均功率或瞬時功率） 3單位：瓦特W 4分

3、類： 額定功率：指發(fā)動機正常工作時最大輸出功率 實際功率：指發(fā)動機實際輸出的功率即發(fā)動機產(chǎn)生牽引力的功率，P 實≤P 額。 5應(yīng)用： （1）機車以恒定功率啟動時，由υF P =（P 為機車輸出功率，F(xiàn) 為機車牽引力，υ為機車前進速度） 機車速度不斷增加則牽引力不斷減小，當牽引力f F =時，速度不再增大達到最大值max υ，則f P /max =υ。 （2）機車以恒定加速度啟動時，在勻加速階段汽車牽引力F 恒定為f ma +，速度不斷增加汽車輸出功率υF P =隨之增加，當額定P P =時，F(xiàn) 開始減小但仍大于f 因此機車速度繼續(xù)增大，直至f F =時，汽車便達到最大速度m

4、ax υ，則f P /max =υ。 三、重力勢能 1定義：物體由于被舉高而具有的能，叫做重力勢能。 2公式：mgh E P = h ——物體具參考面的豎直高度 3參考面 a 重力勢能為零的平面稱為參考面； b 選?。涸瓌t是任意選取，但通常以地面為參考面 若參考面未定，重力勢能無意義，不能說重力勢能大小如何 選取不同的參考面，物體具有的重力勢能不同，但重力勢能改變與參考面的選取無關(guān)。 4標量，但有正負。 重力勢能為正，表示物體在參考面的上方； 重力勢能為負，表示物體在參考面的下方； 重力勢能為零，表示物體在參考面的上。 5單位：焦耳（J ） 6重力做功特點：物體運動

5、時，重力對它做的功之跟它的初、末位置有關(guān)，而跟物體運動的路徑無關(guān)。 7重力做功與重力勢能的關(guān)系：21P P G E E W -= 重力做正功時，物體重力勢能減少；重力做負功時，物體重力勢能增加。 四、彈性勢能 1概念：發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于彈力的相互作用具有勢能，稱之為彈性勢能。 2彈簧的彈性勢能：22 1kx E P = 影響彈簧彈性勢能的因素有：彈簧的勁度系數(shù)k 和彈簧形變量x 。 3彈力做功與彈性勢能的關(guān)系：21P P F E E W -= 彈力做正功時，物體彈性勢能減少；彈力做負功時，物體彈性勢能增加。 4勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫勢能，勢

6、能是系統(tǒng)所共有的。 五、動能 1概念：物體由于運動而具有的能量，稱為動能。 2動能表達式：22 1υm E K = 3動能定理（即合外力做功與動能關(guān)系）：12K K E E W -= 4理解：①合F 在一個過程中對物體做的功，等于物體在這個過程中動能的變化。 ②合F 做正功時，物體動能增加；合F 做負功時，物體動能減少。 ③動能定理揭示了合外力的功與動能變化的關(guān)系。 4適用范圍：適用于恒力、變力做功；適用于直線運動，也適用于曲線運動。 5應(yīng)用動能定理解題步驟： a 確定研究對象及其運動過程 b 分析研究對象在研究過程中受力情況，弄清各力做功 c 確定研究對象在運動過程中

7、初末狀態(tài)，找出初、末動能 d 列方程、求解。 六、機械能 1機械能包含動能和勢能（重力勢能和彈性勢能）兩部分，即P K E E E +=。 2機械能守恒定律:在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變，即 21E E = 2211P K P K E E E E +=+ ΔΕ K = —ΔΕP ΔΕ 1 = —ΔΕ2。 3機械能守恒條件: 做功角度：只有重力或彈力做功，無其它力做功； 外力不做功或外力做功的代數(shù)和為零； 系統(tǒng)內(nèi)如摩擦阻力對系統(tǒng)不做功。 能量角度：首先只有動能和勢能之間能量轉(zhuǎn)化，無其它形式能量轉(zhuǎn)化；只有系統(tǒng)內(nèi)能量

8、的交換，沒有與 外界的能量交換。 4運用機械能守恒定律解題步驟： a 確定研究對象及其運動過程 b 分析研究對象在研究過程中受力情況，弄清各力做功，判斷機械能是否守恒 c 恰當選取參考面，確定研究對象在運動過程中初末狀態(tài)的機械能 d 列方程、求解。 八、能量守恒定律 1內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，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，能量的總量保持不變， 即2211其它機械能其它機械能E E E E +=+。 2能量耗散：無法將釋放能量收集起來重新利用的現(xiàn)象叫能量耗散，它反映了自然界中能量轉(zhuǎn)化具有方向性。

9、 機械能守恒定律測試題 一、選擇題 1.從高處自由下落的物體，它的重力勢能E p 和機械能E 隨下落高度h 的變化圖線如圖所示，正確的是 ( ac ) 2.行駛中汽車制動后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的光焰；降落傘在空中勻速下降.上述不同現(xiàn)象所包含的相同的物理過程是（ Ad ） ①物體克服阻力做功 ②物體的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 ③物體的勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 ④物體的機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 A ．② B ．①② C ．①③ D ．①④ 3.在交通運輸中，常用“客運效率” 來反映交通工具的某項效能，“客運效率”

10、表示消耗單位能量對應(yīng)的載客數(shù)和運送路程的乘積，即客運效率＝消耗能量 路程人數(shù)?.一個人騎電動自行車，消耗1MJ （610J ）的能量可行駛30Km ；一輛載有4個人的普通轎車，消耗320MJ 的能量可行駛100Km ，則電動自行車與這輛轎車的客運效率之比是C A. 6∶1 B.12∶5 C.24∶1 D.48∶1 4.如圖所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，在彈簧壓縮到最短的整個過程中，下列關(guān)于能量的敘述中正確的應(yīng)是（ D ） A.重力勢能和動能之和總保持不變 B.重力勢能和彈性勢能之和總保持不變 C.動能和彈性勢能之和保持不變 D.重力勢能、彈性勢能和動能之

11、和總保持不變 5.“神舟三號”順利發(fā)射升空后，在離地面340km 的圓軌道上運行了108圈。運行中需要多次進行 “軌道維持”。所謂“軌道維持”就是通過控制飛船上發(fā)動機的點火時間和推力的大小方向，使飛船能保持在預(yù)定軌道上穩(wěn)定運行。如果不進行軌道維持，由于飛船受軌道上稀薄空氣的摩擦阻力，軌道高度會逐漸降低，在這種情況下飛船的動能、重力勢能和機械能變化情況將會是：D A ．動能、重力勢能和機械能都逐漸減小 B ．重力勢能逐漸減小，動能逐漸增大，機械能不變 C ．重力勢能逐漸增大，動能逐漸減小，機械能不變 D ．重力勢能逐漸減小，動能逐漸增大，機械能逐漸減小 6.在奧運比賽項目中，

12、高臺跳水是我國運動員的強項。質(zhì)量為m 的跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速運動，設(shè)水對他的阻力大小恒為F ，那么在他減速下降高度為h 的過程中，下列說法正確的是（g 為當?shù)氐闹亓铀俣龋?D ） A ．他的動能減少了Fh B ．他的重力勢能增加了mgh C ．他的機械能減少了()F mg h - D ．他的機械能減少了Fh 7.如圖所示，某人以拉力F 將物體沿斜面拉下，拉力大小等于摩擦力，則下列說法中正確的是(C ) A B D h C A．物體做勻速運動 B．合力對物體做功等于零 C．物體的機械能守恒 D．物體的機械能減小 8.下列四個選項的圖

13、中，木塊均在固定的斜面上運動，其中圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖A、B中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D 中的木塊向下運動，圖C中的木塊向上運動．在這四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是( C ) 9.擺動的秋千，擺動的幅度愈來愈小，對此現(xiàn)象下列說法中正確的是（ C ） （A）機械能守恒 （B）機械能增加 （C）機械能減少 （D）機械能有時增加，有時減少 10.光滑的水平面上固定著一個螺旋形光滑水平軌道，俯視如圖所示。一個小球以一定速度沿軌道切線方向進入軌道，以下關(guān)于小球運動的說法中正確的是（ C ） A．軌道對小球做正功，小球的線速

14、度不斷增大 B．軌道對小球做正功，小球的角速度不斷增大 C．軌道對小球不做功，小球的角速度不斷增大 D．軌道對小球不做功，小球的線速度不斷增大 11.關(guān)于機械能守恒定律適用條件，下列說法中正確的是（ C ） A．只有重力和彈性力作用時，機械能守恒 B．除重力外，當有其他外力作用時，只要其他外力的合力為零，機械能守恒 C．當有其他外力作用時，只要其他外力的合力的功為零，機械能守恒 D．炮彈在空中飛行不計阻力時，僅受重力作用，所以爆炸前后機械能守恒 12.游樂場中的一種滑梯如圖所示。小朋友從軌道頂端由靜止開始下滑，沿水平軌道滑動了一段距離后停下來，則( B ) A．下滑過程中支

15、持力對小朋友做功 B．下滑過程中小朋友的重力勢能減少 C．整個運動過程中小朋友的機械能守恒 D．在水平面滑動過程中沒有摩擦力對小朋友做功 二、填空題 13.質(zhì)量為0.7Kg的足球，以4m/s的速度水平飛來，運動員以5m/s的速度將球反方向頂出，則運動員 在頂球的過程中對球做的功為 3.15J . 14.某地強風(fēng)的風(fēng)速約為s υ，設(shè)空氣密度為ρ＝1.3Kg/m3，如果把通過橫截面積為S＝20m2的風(fēng)的 = 20 m/ 動能全部轉(zhuǎn)化為電能，則利用上述已知量計算電功率的公式應(yīng)為P＝，大約為W（取 一位有效數(shù)字） 15.一跳繩運動員質(zhì)量為m=50kg，1 min跳n=180

16、次，假設(shè)每次跳躍中，腳與地面接觸時間占跳躍一次所需時間的2/5，則該運動員跳繩時克服重力做功的平均功率約為__75W__. 三、計算題 16.某司機為確定他的汽車上所載貨物的質(zhì)量，他采用如下方法：已知汽車自身的質(zhì)量為0m，當汽車空載時，讓汽車在平直公路上以額定功率行駛，從速度表上讀出汽車達到的最大速度為0v.當汽車載重時，仍讓汽車在平直公路上以額定功率行駛，從速度表上再讀出汽車達到的最大速度為m v.設(shè)汽車行駛時的阻力與總重力成正比.試根據(jù)以上提供的已知量求出車上所載貨物的質(zhì)量1m. 17. 某人站在離地面h＝10 m高處的平臺上以水平速度v0＝5 m/s 拋出一個質(zhì)量m＝1 kg的小球

17、，不計空氣阻力，g取10 m/s2，問： (1)人對小球做了多少功？ (2)小球落地時的速度為多大？ 思路點撥：結(jié)合平拋運動考查動能定理和機械能守恒.因人對球的力是變力，無法直接利用功的公式求解，利用動能定理可求出人對小球做的功.小球被拋出過程中只有重力做功，機械能守恒，根據(jù)機械能守恒可求出小球的落地速度. 解析：(1)設(shè)人對小球做功為W，從動能定理可知它應(yīng)等于小球拋出時的動能，所以 W=mv02=152 J=12.5 J. (2)由于不計空氣阻力，小球運動過程中只有重力對它做功，機械能守恒.設(shè)小球落地時的速度為v，以地面為零勢能位置，則 拋出時動能：Ek1=mv02，重力勢能E

18、p1=mgh 落地時動能：Ek2=mv2，重力勢能Ep2=0 根據(jù)機械能守恒定律： Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 即mgh+mv02=mv2 v== m/s=15 m/s. 答案：(1)12.5 J (2)15 m/s 18.如圖所示，在水平臺面上的A點，一個質(zhì)量為m的物體以初速度v0被拋出，不計空氣阻力，求它到達B點時速度的大?。? 19.如圖所示，翻滾過山車軌道頂端A點距地面的高度H＝72 m，圓形軌道最高處的B點距地面的高度h ＝37 m．不計摩擦阻力，試計算翻滾過山車從A點由靜止開始下滑運動到B點時的速度．(g取10 m/s2) 20.如圖所示，光滑的水平軌道與光滑半

19、圓軌道相切，圓軌道半 徑R＝0.4 m．一個小球停放在水平軌道上，現(xiàn)給小球一個v0＝5 m/s的初速度，求：(g取10 m/s2) (1)小球從C點飛出時的速度． (2)小球到達C點時，對軌道的作用力是小球重力的幾倍？ (3)小球從C點拋出后，經(jīng)多長時間落地？ (4)落地時速度有多大？ 解：（1）設(shè)在C點的速度為vC，由A到C的過程中機械能守恒得 解得vC=3 m/s. （2）設(shè)C點對球的壓力為FN，則 由牛頓第三定律得球?qū)點的壓力是重力的1. 25倍 （3）球飛出前，球飛出后a1=g= 10 m/s2. （4）球從C點飛出后將做平拋運動，落地時間，落地點到B點的距離s= vCt=1.2m．