2019-2020年高中物理 第2章 能的转化与守恒 第6讲 习题课 能量守恒定律学案 鲁科版必修2.doc

2019-2020年高中物理 第2章 能的转化与守恒 第6讲 习题课 能量守恒定律学案 鲁科版必修2目标定位1.进一步理解机械能守恒的条件及其判定.2.能灵活应用机械能守恒定律的三种表达方式列方程.3.在多个物体组成的系统中，会应用机械能守恒定律解决相关问题.4.理解各种功能关系及能量守恒定律 1机械能守恒定律的内容在只有_做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能_2机械能守恒的条件只有_或系统内_做功(1)只受_作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒(2)存在其他力，但其他力_，只有重力或系统内的弹力做功3机械能守恒定律的表达式(1)守恒观点：Ek1Ep1_.(2)转化观点：Ek增_.(3)转移观点：EA增_.4能量守恒定律表达式：E初 _或E减_.一、机械能是否守恒的判断1利用机械能的定义判断：分析动能和势能的和是否变化2用做功判断：分析物体受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒3用能量转化来判断：若系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则系统机械能守恒4对多个物体组成的系统，除考虑外力是否只有重力做功外，还要考虑系统内力做功，如有滑动摩擦力做功时，因有摩擦热产生，系统机械能将有损失例1如图1所示，细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m，且Mm，不计摩擦，系统由静止开始运动的过程中()图1AM、m各自的机械能分别守恒BM减少的机械能等于m增加的机械能CM减少的重力势能等于m增加的重力势能DM和m组成的系统机械能守恒二、多物体组成的系统的机械能守恒问题1多个物体组成的系统，就单个物体而言，机械能一般不守恒，但就系统而言机械能往往是守恒的2对系统列守恒方程时常有两种表达形式：Ek1Ep1Ek2Ep2或Ek增Ep减，运用式需要选取合适的参考平面，运用式无需选取参考平面，只要判断系统内能的增加量和减少量即可所以处理多物体组成系统问题用第式较为方便3注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系例2如图2所示，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的两倍当B位于地面时，A恰与圆柱轴心等高将A由静止释放，B上升的最大高度是()图2A2R B.C. D.借题发挥利用Ek1Ep1Ek2Ep2解题必须选择参考平面，而用Ek增Ep减解题无需选参考平面，故多物体组成系统问题用Ek增Ep减列式较为方便三、能量守恒定律及摩擦生热1能量守恒定律的含义(1)某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量一定和增加量相等(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等2利用能量守恒定律解题的基本思路(1)分清有哪几种形式的能(如机械能、内能等)在变化(2)分别列出减少的能量E减和增加的能量E增的表达式(3)列等式E减E增求解3摩擦生热和内能的计算作用于系统的滑动摩擦力和物体间相对滑动的距离的乘积，在数值上等于滑动过程产生的内能即QF滑s相对，其中F滑必须是滑动摩擦力，s相对必须是两个接触面的相对滑动距离(或相对路程)例3自由摆动的秋千摆动的幅度越来越小，下列说法中正确的是()A机械能守恒B能量正在消失C只有动能和重力势能的相互转化D减少的机械能转化为内能，但总能量守恒例4如图3所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l，求这个过程中图3(1)小铁块增加的动能；(2)长木块减少的动能；(3)系统机械能的减少量；(4)系统产生的热量四、对功能关系的理解及应用1功是能量转化的量度做功的过程就是各种形式的能量之间转化(或转移)的过程且做了多少功，就有多少能量发生转化(或转移)2不同形式的能量转化与不同的功对应(1)合外力做功等于物体动能的增加量W合Ek(2)重力做功等于重力势能的减少量WGEpEp1Ep2(3)弹簧弹力做功等于弹性势能的减少量W弹Ep(4)除重力(及系统内弹力)以外的其它力做的功等于物体机械能的增加量，即W其它E机(5)滑动摩擦力对系统做的总功对应系统产生的内能，即E损QF滑s相对(摩擦生热)例5质量为m的物体以加速度ag匀加速下落h，g为重力加速度，则()A物体重力势能减小mghB物体重力势能减小mghC物体动能增加mghD物体机械能减小mgh对能量守恒定律的理解1.木块静止挂在绳子下端，一子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到一定高度，如图4所示，从子弹开始入射到共同上摆到最大高度的过程中，下面说法正确的是()图4A子弹的机械能守恒B木块的机械能守恒C子弹和木块的总机械能守恒D子弹减少的动能转化为木块的动能和子弹、木块系统增加的内能多物体组成的系统的机械能守恒问题2.如图5所示，一根很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，轻绳两端各系一小球a和b，a球质量为m，静置于地面；b球质量为3m，用手托住，离地面高度为h，此时轻绳刚好拉紧，从静止开始释放b后，a可能达到的最大高度为()图5Ah B1.5hC2h D2.5h对功能关系的理解及应用3.如图6所示，质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30的固定斜面，其运动的加速度大小为g，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体()图6A重力势能增加了mghB克服摩擦力做功mghC动能损失了mghD机械能损失了mgh摩擦生热及内能的计算4电动机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为，如图7所示传送带足够长，当小木块与传送带相对静止时求：图7(1)小木块的位移；(2)传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；(4)摩擦过程中产生的内能；(5)因传动物体电动机多消耗的电能答案精析第6讲习题课：能量守恒定律预习导学1重力或弹力保持不变2重力弹力(1)重力(或弹力)(2)不做功3(1)Ek2Ep2(2)Ep减(3)EB减4E末E增课堂讲义例1BDM下落过程，绳的拉力对M做负功，M的机械能减少；m上升过程，绳的拉力对m做正功，m的机械能增加，A错误；对M、m组成的系统，机械能守恒，易得B、D正确；M减少的重力势能并没有全部用于m重力势能的增加，还有一部分转变成M、m的动能，所以C错误例2C设A、B的质量分别为2m、m，当A落到地面上时，B恰好运动到与圆柱轴心等高处，以A、B整体为研究对象，则A、B组成的系统机械能守恒，故有2mgRmgR(2mm)v2，A落到地面上以后，B以速度v竖直上抛，又上升的高度为h，解得hR，故B上升的总高度为RhR，选项C正确例3D在秋千摆动的过程中，由于阻力的存在，需要克服阻力做功，机械能会减少，但能量并没有消失，减少的机械能转化为内能，总能量保持不变例4(1)mg(lL)(2)mgl(3)mgL(4)mgL解析画出这一过程两物体位移示意图，如图所示设木板的初速度为v0，相对静止的共同速度为v.(1)根据动能定理有mg(lL)mv20，即摩擦力对小铁块做的正功等于小铁块动能的增加量(2)摩擦力对长木块做负功，根据动能定理：mglMvMv2，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功mgl.(3)系统机械能的减少量EMv(Mm)v2，由两式得EmgL(4)根据能量守恒定律，系统产生的热量等于系统机械能的减少量，即QEmgL即系统机械能的减少量等于摩擦力乘以相对位移例5BCD重力势能减少量等于重力做的功，所以Ep减mgh，故A错，B对；物体动能增量Ek等于合力的功，故Ekmahmgh，C对；物体机械能的减少量等于克服阻力做的功由牛顿第二定律知mgfma所以fmg所以机械能减少，E机减fhmgh，D对对点练习1D2.B3.CD4(1)(2)(3)mv2(4)mv2(5)mv2解析(1)由牛顿第二定律：mgma，得ag由公式vat得t，小木块的位移s1t(2)传送带始终匀速运动，路程s2vt(3)小木块获得的动能Ekmv2(4)小木块在和传送带达到共同速度的过程中，相对传送带移动的距离s相对s2s1，产生的内能Qmgs相对mv2(5)根据能量守恒定律电动机多消耗电能EQmv2mv2