高中物理第七章机械能守恒定律时习题课机械能守恒定律学案新人教必修.docx
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高中物理第七章机械能守恒定律时习题课机械能守恒定律学案新人教必修
学案17习题课：
机械能守恒定律
【学习目标】
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.
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.明确机械能守恒定律和动能定理的区别．
【学习任务】
一、机械能是否守恒的判断
1．从做功角度判断
首先判断分析的是单个物体（其实是单个物体与地球组成的系统）还是系统，看机械能是否守恒，然后根据守恒条件做出判断．
（1）单个物体：
除重力外无其他力做功（或其他力对这个物体做功之和为零），则物体的机械能守恒．
（2）系统：
外力中除重力外无其他力做功，内力做功之和为零，则系统的机械能守恒．
2．从能量转化角度判断
只有系统内动能、重力势能、弹性势能的相互转化，无其他形式能量的转化，系统机械能守恒．
例1
如图1所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是（）
图1
A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A机械能守恒
B．乙图中，物体B沿斜面匀速下滑，物体B的机械能守恒
C．丙图中，不计任何阻力时，A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒
D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒
二、系统机械能守恒问题的分析
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．对系统列守恒方程时常有两种表达形式：
Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或ΔEA增＝ΔEB减，运用前者需要选取合适的参考平面，运用后者无需选取参考平面，只要判断系统内哪个物体的机械能减少了多少，哪个物体的机械能增加了多少就行了．
例2
如图2所示，质量为m的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边的光滑定滑轮与质量为M的砝码相连．已知M＝2m，让绳拉直后使砝码从静止开始下降h的距离（未落地）时，木块仍没离开桌面，则砝码的速度为多少？
图2
三、应用机械能守恒定律解决综合问题
例3
如图3所示，光滑细圆管轨道AB部分平直，BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆，C为半圆的最高点．有一质量为m，半径较管道略小的光滑的小球以水平初速度v0射入圆管．
图3
（1）若要小球从C端出来，初速度v0应满足什么条件？
（2）在小球从C端出来瞬间，对管壁压力有哪几种情况，初速度v0各应满足什么条件？
【补充学习材料】
1．（机械能是否守恒的判断）如图4所示，具有一定初速度v的物块，在沿倾角为30°的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用，这时物块的加速度大小为5m/s2，方向沿斜面向下，g取10m/s2，那么在物块向上运动的过程中，下列说法正确的是（）
图4
A．物块的机械能一定增加
B．物块的机械能一定减少
C．物块的机械能不变
D．物块的机械能可能增加，也可能减少
2．（系统机械能守恒问题分析）如图5甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复，不计空气阻力．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（）
图5
A．t1时刻小球动能最大
B．t2时刻小球动能最大
C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少
D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
3．（应用机械能守恒定律解决综合问题）小物块A的质量为m＝2kg，物块与坡道间的动摩擦因数为μ＝0.6，水平面光滑．坡道顶端距水平面高度为h＝1m，倾角为θ＝37°.物块从坡道进入水平滑道时，在底端O点处无机械能损失，将轻弹簧的一端连接在水平滑道M处并固定墙上，另一自由端恰位于坡道的底端O点，如图6所示．物块A从坡顶由静止滑下，重力加速度为g＝10m/s2，求：
图6
（1）物块滑到O点时的速度大小；
（2）弹簧为最大压缩量时的弹性势能；
（3）物块A被弹回到坡道上升的最大高度．
【实验班特供题组】
题组一机械能是否守恒的判断
1．如图1所示，电动小车沿斜面从A匀速运动到B，则在运动过程中（）
图1
A．动能减小，重力势能增加，总机械能不变
B．动能增加，重力势能减小，总机械能不变
C．动能不变，重力势能增加，总机械能不变
D．动能不变，重力势能增加，总机械能增加
2．2012年9月16日，首届矮寨国际低空跳伞节在湖南吉首市矮寨大桥拉开帷幕．来自全球17个国家的42名跳伞运动员在矮寨大桥上奉献了一场惊险刺激的低空跳伞极限运动表演．他们从离地350米高的桥面一跃而下，实现了自然奇观与极限运动的完美结合．如图2所示，假设质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度为
g，在运动员下落h的过程中，下列说法正确的是（）
图2
A．物体的重力势能减少了mgh
B．物体的动能增加了
mgh
C．物体克服阻力所做的功为
mgh
D．物体的机械能减少了
mgh
题组二系统机械能守恒问题分析
3．如图3所示，在两个质量分别为m和2m的小球a和b之间，用一根轻质细杆连接，两小球可绕过细杆中心的水平轴无摩擦转动，现让细杆水平放置，静止释放小球后，小球b向下转动，小球a向上转动，在转动90°的过程中，以下说法正确的是（）
图3
A．b球的重力势能减少，动能增加
B．a球的重力势能增大，动能减少
C．a球和b球的机械能总和保持不变
D．a球和b球的机械能总和不断减小
4．北京残奥会的开幕式上，三届残奥会冠军侯斌依靠双手牵引使自己和轮椅升至高空，点燃了残奥会主火炬，其超越极限、克服万难的形象震撼了大家的心灵．假设侯斌和轮椅是匀速上升的，则在上升过程中侯斌和轮椅的（）
A．动能增加B．重力势能增加
C．机械能减少D．机械能不变
5．如图4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4
A．2RB.
C.
D.
6．如图5所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，弹簧处于原长时，圆环高度为h.让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零．则在圆环下滑到底端的过程中（杆与水平方向夹角为30°）（）
图5
A．圆环机械能守恒
B．弹簧的弹性势能先减小后增大
C．弹簧的弹性势能变化了mgh
D．弹簧与光滑杆垂直时圆环动能最大
题组三应用机械能守恒定律解决综合问题
7．如图6所示，长度为L的细线下挂一个质量为m的小球，小球半径忽略不计，现用一个水平力F拉小球，使悬线偏离竖直方向θ角并保持静止状态．
图6
（1）求拉力F的大小；
（2）撤掉F后，小球从静止开始运动到最低点时的速度为多大？
（3）在最低点绳子拉力为多少？
8．如图7所示，轻弹簧k一端与墙相连，质量为4kg的木块沿光滑水平面以5m/s的速度运动，并压缩弹簧，求弹簧在被压缩的过程中最大弹性势能及木块速度减为3m/s时的弹性势能．
9．如图8所示，一内壁光滑的细管弯成半径为R＝0.4m的半圆形轨道CD，竖直放置，其内径略大于小球的直径，水平轨道与竖直半圆轨道在C点连接完好．置于水平轨道上的弹簧左端与竖直墙壁相连，B处为弹簧原长状态的右端．将一个质量为m＝0.8kg的小球放在弹簧的右侧后，用力水平向左推小球而压缩弹簧至A处，然后将小球由静止释放，小球运动到C处后对轨道的压力大小为F1＝58N．水平轨道以B处为界，左侧AB段长为x＝0.3m，与小球间的动摩擦因数为μ＝0.5，右侧BC段光滑．g＝10m/s2，求：
图8
（1）弹簧在压缩时所储存的弹性势能；
（2）小球运动到轨道最高处D点时对轨道的压力．
学案18能量守恒定律课时１
编号：
7.9.2
【学习目标】
1.通过习题掌握规律
2.深入认识功
【学习任务】
【概念规律练】
知识点一能量守恒定律
1．关于能量守恒定律，下列说法错误的是（）
A．能量能从一种形式转化为另一种形式，但不能从一个物体转移到另一物体
B．能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化
C．一个物体能量增加了，必然伴随着别的物体能量减少
D．能量守恒定律说明了能量既不会凭空产生也不会凭空消失
2．下列说法正确的是（）
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
3．历史上曾有许多人试图发明一种机器，它可以不消耗能量而连续不断地对外做功，或者消耗少量能量而做大量的功．如图1所示为一种永动机的设计模型．人们把这种设想中的不消耗能量的机器叫做第一类永动机．这样的机器能制造出来吗？
请你谈谈你的看
法．
图1
知识点二能量耗散
4．关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是（）
A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散
B．能量在转化过程中变少的现象叫能量的耗散
C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量的数量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了，而自然界的能量是守恒的
D．能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的
5．下列说法正确的是（）
A．某种形式的能减少，一定存在其他形式能的增加
B．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的
C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了
D．能源的利用受能量耗散的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的
【方法技巧练】
应用能量守恒定律解题的方法
6．水从20m高处落下，如果水的重力势能的20%用来使水的温度升高，则水落下后的温度将升高多少？
（g取10m/s2）
7．某地平均风速为5m/s，已知空气密度是1.2kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12m的圆面．如果这个风车能将圆面内10%的气流动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？
【补充学习材料】
1．关于功和能，下列说法中正确的是（）
A．功和能的单位相同，物理意义也相同
B．物体未对外做功，这个物体就不具有能量
C．物体对外做功多，这个物体具有的能量就多
D．功和能不能相互转化，是不同的两个物理量
2．有关功和能，下列说法正确的是（）
A．力对物体做了多少功，物体就具有多少能
B．物体具有多少能，就一定能做多少功
C．物体做了多少功，就有多少能量消失
D．能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量度能量转化的多少
3．下列关于能量守恒定律的认识正确的是（）
A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加
B．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加
C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不可能制成
D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
4．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度．他的办法是：
关好房间的门窗然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将（）
A．逐渐有所升高
B．保持不变
C．开机时降低，停机时又升高
D．开机时升高，停机时降低
5．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象中所包含的相同的物理过程是（）
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
6.
图2
一质量均匀且不可伸长的绳索，重为G，A、B两端固定在天花板上，如图2所示．今
在最低点C施加一竖直向下的力将绳缓慢拉至D点，在此过程中，绳索AB的重心位置（）
A．逐渐升高B．逐渐降低
C．先降低后升高D．始终不变
7．如图3所示，
图3
轻质弹簧长为L，竖直固定在地面上，质量为m的小球，在离地面高度为H处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x.在下落过程中，小球受到的空气阻力为F阻，则弹簧在最短时具有的弹性势能为（）
A．（mg－F阻）（H－L＋x）
B．mg（H－L＋x）－F阻（H－L）
C．mgH－F阻（H－L）
D．mg（L－x）＋F阻（H－L＋x）
8．如图4所示，
图4
在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法正确的有（）
A．力F所做的功减去克服阻力所做的功等于木箱重力势能的增量
B．木箱克服重力所做的功等于木箱重力势能的增量
C．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱动能的增量
D．力F和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量
9.
图5
如图5所示，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的外力拉B，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参照物，A、B都向前移动一段距离．在此过程中（）
A．外力F做的功等于A和B动能的增量
B．B对A的摩擦力所做的功，等于A的动能增量
C．A对B的摩擦力所做的功，等于B对A的摩擦力所做的功
D．外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和
10．一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出．关于这一过程，下列说法正确的是（）
A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能
B．子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量
C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和
D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和
11．水平传送带以速度v匀速转动，
图6
一质量为m的小木块A由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带间的动摩擦因数为μ，如图6所示，在小木块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为（）
A．mv2B．2mv2C.
mv2D.
mv2
12.
图7
如图7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木块右端．小铁块与木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在木块上相对木块滑动L时与木块保持相对静止，此时长木块对地位移为l.求这个过程中：
（1）小铁块增加的动能；
（2）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．
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