高中物理能量守恒定律的应用.docx

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高中物理能量守恒定律的应用

高中物理-能量守恒定律的应用

寻根溯源·根题展现

【根题】质量为0.4kg的皮球，从离地面高0.5m处自由落下，与地面碰撞后以2m/s的速度反弹，不计空气阻力，g取10m/s2，碰撞时损失的机械能为多少？

损失的机械能转化为什么能？

答案　1.2J　内

解析：

皮球和地面碰撞前的机械能等于开始下落时的重力势能E1=mgh=2J

皮球和地面碰撞后的机械能等于碰撞后瞬时的动能E2=1/2mv^2=0.8J

故皮球下落过程中损失的机械能ΔE=E1-E2=1.2J

损失的机械能转化为内能。

【点评】此题是一道简单题，但包含了用能量守恒定律解题的思想。

当有摩擦产生时，由于摩擦生势，必产生内能，在机械能向内能转化过程中，能量守恒。

方法总结·规律提练

1.内容：

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变.

2.能量守恒定律的表达式

（1）从不同状态看，E初＝E末.

（2）从能的转化角度看，ΔE增＝ΔE减.

（3）从能的转移角度看，ΔEA增＝ΔEB减.

3.能量守恒定律应用的关键步骤

（1）明确研究对象和研究过程.

（2）找全参与转化或转移的能量，明确哪些能量增加，哪些能量减少.

（3）列出增加量和减少量之间的守恒式.

考场精彩·衍题百变

　【衍题1】（2019·郑州市高一下学期期末）如图2所示，高为h＝5m的光滑固定斜面AB，倾角为θ＝30°，底端与水平面BD相连，在水平面末端墙上固定一轻弹簧，水平面BC段粗糙，长度为20m，动摩擦因数为μ＝0.2，水平面CD段光滑，且等于弹簧原长，质量为m＝1kg的物块，由斜面顶端A点静止下滑，物块经过B点时无机械能损失（g＝10m/s2），求：

（1）物块滑到B点时的速度大小；

（2）物块滑到C点时的速度大小；

（3）弹簧被压缩具有的最大弹性势能；

（4）物块会停在距离C点多远的地方；

（5）物块与水平面摩擦产生的热量.

【衍题2】如图1所示，皮带的速度是3m/s，两圆心的距离s＝4.5m，现将m＝1kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数μ＝0.15，电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时，求：

（g取10m/s2）

（1）小物体获得的动能Ek；

（2）这一过程摩擦产生的热量Q；

（3）这一过程电动机消耗的电能E.

【点评】在功能关系中有一条重要的规律，由于摩擦产生的热量，等于两个物体间的摩擦力乘以相对路程。

【衍题3】一弹珠弹射玩具模型如图2所示，水平粗糙管AB内装有一轻弹簧，左端固定.竖直放置光滑管道BCD，其中CD为半径R＝0.1m的四分之一圆周，C点与地面间的高度H＝0.1m，用质量m1＝0.2kg的弹珠（可看成质点）将弹簧缓慢压缩到某一确定位置M，弹珠与弹簧不固连.由静止释放后弹珠恰能停在D点.用同种材料、质量m2＝0.1kg的弹珠仍将弹簧缓慢压缩到M点再由静止释放，弹珠由D点飞出后落在与D点正下方D′点相距x＝0.8m处.g取10m/s2.求：

（1）弹珠m2从D点飞出时的速度大小；

（2）弹簧被缓慢压缩到M点时储存的弹性势能；

（3）保持弹珠m2仍将弹簧缓慢压缩到M点，改变H的高度，从D点飞出后落在与D点正下方D′点距离x是不同的，求x的最大值.

拓展延伸·纵横推演

几种常见的功能关系

小试身手·根题精练

答案：

C