人教版高中物理必修第二冊(cè)第八章4機(jī)械能守恒定律課件

4．機(jī)械能守恒定律第八章

機(jī)械能守恒定律整體感知·自我新知初探[學(xué)習(xí)任務(wù)]

1．知道什么是機(jī)械能，知道動(dòng)能和勢(shì)能是可以相互轉(zhuǎn)化的。2．掌握推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律的方法。3．掌握機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，理解守恒條件。4．掌握運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題的方法。[問(wèn)題初探]

問(wèn)題1．只有重力做功，什么能量在相互轉(zhuǎn)化？問(wèn)題2．只有彈簧彈力做功，什么能量在相互轉(zhuǎn)化？問(wèn)題3．機(jī)械能守恒定律內(nèi)容是什么？[自我感知]經(jīng)過(guò)你認(rèn)真的預(yù)習(xí)，結(jié)合你對(duì)本節(jié)課的理解和認(rèn)識(shí)，請(qǐng)畫(huà)出本節(jié)課的知識(shí)邏輯體系。探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成1．伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)探究(如圖所示)(1)過(guò)程：將小球由斜面A上某位置由______釋放，小球運(yùn)動(dòng)到斜面B上。知識(shí)點(diǎn)一追尋守恒量機(jī)械能守恒定律靜止(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必將準(zhǔn)確地終止于它開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的______，不會(huì)更高一點(diǎn)，也不會(huì)更低一點(diǎn)。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：這說(shuō)明某種“東西”在小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是________。在物理學(xué)上我們把這個(gè)不變量叫作能量或者能。高度不變的2．動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化(1)重力勢(shì)能與動(dòng)能：只有重力做功時(shí)，若重力對(duì)物體做正功，則物體的重力勢(shì)能______，動(dòng)能______，__________轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能；若重力做負(fù)功，則物體的重力勢(shì)能增加，動(dòng)能減少，______轉(zhuǎn)化為_(kāi)_________。(2)彈性勢(shì)能與動(dòng)能：只有彈簧彈力做功時(shí)，若彈力做正功，則彈簧彈性勢(shì)能______，物體的動(dòng)能______，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；若彈力做負(fù)功，則彈性勢(shì)能增加，物體的動(dòng)能減少，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。(3)機(jī)械能：__________、彈性勢(shì)能和______都是機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的能量形式，統(tǒng)稱為機(jī)械能。減少增加重力勢(shì)能動(dòng)能重力勢(shì)能減少增加重力勢(shì)能動(dòng)能3．機(jī)械能守恒定律(1)內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以__________，而總的機(jī)械能__________。(2)表達(dá)式：①Ek2－Ek1＝__________，即ΔEk增＝_______。②Ek2＋Ep2＝__________。③E2＝____。(3)守恒條件：物體系統(tǒng)內(nèi)只有______或______做功?；ハ噢D(zhuǎn)化保持不變Ep1－Ep2ΔEp減Ek1＋Ep1E1重力彈力如圖所示，過(guò)山車由高處在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下飛奔而下(忽略軌道的阻力和其他阻力)。【問(wèn)題】(1)過(guò)山車下滑時(shí)，過(guò)山車受哪些力作用？各做什么功？(2)過(guò)山車下滑時(shí)，動(dòng)能和勢(shì)能怎么變化？(3)過(guò)山車下滑過(guò)程中動(dòng)能與勢(shì)能的和怎樣變化？提示：(1)過(guò)山車下滑時(shí)，如果忽略阻力作用，過(guò)山車受重力和軌道支持力作用；重力做正功，支持力不做功。(2)動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減少。(3)動(dòng)能與勢(shì)能的和不變。1．動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化(1)只有重力做功，只發(fā)生動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。(2)只有彈力做功，只發(fā)生動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。(3)物體既受重力，又受彈力，重力和彈力都做功，發(fā)生動(dòng)能、彈性勢(shì)能、重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。2．判斷機(jī)械能守恒的方法(1)做功分析法(常用于單個(gè)物體)

【微提醒】

機(jī)械能守恒的條件不是合力做的功等于零，也不是合力等于零。角度1

動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化【典例1】

(動(dòng)能與勢(shì)能)(多選)關(guān)于奧運(yùn)會(huì)比賽項(xiàng)目撐竿跳高中的有關(guān)情境，下列說(shuō)法正確的是(

)A．加速助跑過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能增加B．起跳上升過(guò)程中，竿的彈性勢(shì)能一直增加C．起跳上升過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能增加D．越過(guò)橫桿后下落過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加√√√ACD

[加速助跑過(guò)程中速度增大，動(dòng)能增加，A正確；撐竿從開(kāi)始形變到撐竿恢復(fù)形變時(shí)，先是運(yùn)動(dòng)員部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為桿的彈性勢(shì)能，后彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能與重力勢(shì)能，竿的彈性勢(shì)能不是一直增加，B錯(cuò)誤；起跳上升過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的高度在不斷增大，所以運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能增加，C正確；當(dāng)運(yùn)動(dòng)員越過(guò)橫桿下落的過(guò)程中，他的高度降低、速度增大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，即重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，D正確。]角度2

機(jī)械能守恒的判斷【典例2】

(選自教科版教材·機(jī)械能守恒的判斷)(多選)下列敘述正確的是(

)A．做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒B．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能可能不守恒C．合力對(duì)物體做功為零，物體的機(jī)械能一定守恒D．系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈力做功時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒√√BD

[做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能不一定守恒，例如物體向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能增加，故A錯(cuò)誤；做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能可能不守恒，如水平面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能增加，故B正確；外力對(duì)物體做功為零，物體的機(jī)械能不一定守恒，例如物體向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力對(duì)物體做功為零，機(jī)械能增加，故C錯(cuò)誤；系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈力做功時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒，故D正確。]【典例3】

(選自教科版教材·機(jī)械能守恒的判斷)(多選)“神舟”載人飛船在發(fā)射至返回的過(guò)程中，以下哪些階段中返回艙(與地球組成的系統(tǒng))的機(jī)械能是守恒的(

)A．飛船升空的階段B．飛船繞地球在橢圓軌道上的運(yùn)行階段C．返回艙在大氣層以外向著地球做無(wú)動(dòng)力飛行的階段D．降落傘張開(kāi)后，返回艙下降的階段√√BC

[飛船升空的階段，推力做正功，飛船的機(jī)械能增加，A錯(cuò)誤；飛船在橢圓軌道上繞地球運(yùn)行的階段，只受萬(wàn)有引力作用，重力勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變，飛船的機(jī)械能守恒，B正確；返回艙在大氣層外向著地球做無(wú)動(dòng)力飛行階段，只有萬(wàn)有引力做功，飛船勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，飛船的機(jī)械能守恒，C正確；降落傘張開(kāi)后，返回艙下降的階段，飛船克服空氣阻力做功，機(jī)械能減小，D錯(cuò)誤。]如圖所示，質(zhì)量為m的小球從光滑曲面上滑下。當(dāng)它滑到高度為h1的位置A時(shí)，速度的大小為v1，滑到高度為h2的位置B時(shí)，速度的大小為v2。在由高度h1滑到高度h2的過(guò)程中(不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g)：知識(shí)點(diǎn)二機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用【問(wèn)題】(1)小球的重力勢(shì)能減少了多少？(2)小球的動(dòng)能增加了多少？(3)小球下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒嗎？若守恒，列出表達(dá)式。(4)小球重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能的增加量嗎？

1．機(jī)械能守恒定律的不同表達(dá)式

表達(dá)式物理意義說(shuō)明從不同狀態(tài)看守恒式：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末初狀態(tài)的機(jī)械能等于末狀態(tài)的機(jī)械能必須選參考平面

表達(dá)式物理意義說(shuō)明從轉(zhuǎn)化角度看轉(zhuǎn)化式：Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝－ΔEp過(guò)程中動(dòng)能的增加量等于勢(shì)能的減少量不必選參考平面從轉(zhuǎn)移角度看增量式：EA2－EA1＝EB1－EB2或ΔEA＝－ΔEB系統(tǒng)只有A、B兩物體時(shí)，A增加的機(jī)械能等于B減少的機(jī)械能2．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的解題步驟(1)選取研究對(duì)象(物體或系統(tǒng))。(2)明確研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，分析研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力情況，弄清各力的做功情況，判斷機(jī)械能是否守恒。(3)選取恰當(dāng)?shù)膮⒖计矫?，確定研究對(duì)象在初、末狀態(tài)的機(jī)械能。(4)選取機(jī)械能守恒的某種表達(dá)式，列方程求解?！镜淅?】

(選自教科版教材·重力作用下物體的機(jī)械能守恒)在水平地面以20m/s的速度將一物體豎直上拋。若以水平地面為零勢(shì)能面，忽略空氣阻力，取重力加速度g＝10m/s2，求：(1)物體上升的最大高度；(2)物體在上升過(guò)程中其重力勢(shì)能和動(dòng)能相等的位置距地面的高度。

[答案]

(1)20m

(2)10m【典例5】

(重力和彈力作用下的機(jī)械能守恒)如圖所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，在將彈簧壓縮到最短的整個(gè)過(guò)程中，不計(jì)空氣阻力，那么(

)A．動(dòng)能和彈性勢(shì)能之和先增大后減小B．重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之和保持不變C．重力勢(shì)能和動(dòng)能之和增大D．重力勢(shì)能、動(dòng)能與彈性勢(shì)能之和保持不變√D

[由于只有重力和彈簧彈力做功，則小球與彈簧組成的系統(tǒng)滿足機(jī)械能守恒，重力勢(shì)能、動(dòng)能與彈性勢(shì)能之和保持不變；由于重力勢(shì)能逐漸減小，則動(dòng)能和彈性勢(shì)能之和逐漸增大；由于動(dòng)能先增大后減小，則重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之和先減小后增大；由于彈性勢(shì)能增大，則重力勢(shì)能和動(dòng)能之和減小。故選D。]【典例6】

(重力和彈力作用下的機(jī)械能守恒)某同學(xué)來(lái)到游樂(lè)園內(nèi)挑戰(zhàn)蹦極項(xiàng)目。彈性繩一端固定在O點(diǎn)，另一端自由下垂到A點(diǎn)。工作人員將彈性繩自由端系在該同學(xué)身上，同學(xué)豎直跳下后先后到達(dá)A、B、C點(diǎn)，在B點(diǎn)加速度為0，C為運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力、浮力，同學(xué)從跳下到最低點(diǎn)C的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是(

)A．A到B過(guò)程中，該同學(xué)處于超重狀態(tài)B．A到B過(guò)程中，該同學(xué)的機(jī)械能一直在減少C．在B點(diǎn)，該同學(xué)的機(jī)械能最大D．B到C過(guò)程中，該同學(xué)的加速度一直增大，彈性繩對(duì)他的拉力大于他對(duì)彈性繩的拉力√B

[B點(diǎn)是繩子彈力等于同學(xué)所受重力的位置，同學(xué)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中合力向下，加速度向下，處于失重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中繩子彈力與運(yùn)動(dòng)方向相反，一直做負(fù)功，同學(xué)機(jī)械能一直減小，故B正確，C錯(cuò)誤；由牛頓第三定律可知，彈性繩對(duì)他的拉力等于他對(duì)彈性繩的拉力，故D錯(cuò)誤。]【典例7】

(非質(zhì)點(diǎn)類物體機(jī)械能守恒)如圖所示，柔軟的繩索放置在光滑水平桌面上，a、c為繩索端點(diǎn)，b為繩索中點(diǎn)，且恰好處于桌面邊緣。開(kāi)始時(shí)繩索在外力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，由靜止釋放繩索后，繩索開(kāi)始滑動(dòng)，直至剛離開(kāi)桌面，此過(guò)程中c點(diǎn)未落至地面。已知質(zhì)量分布均勻的繩索總質(zhì)量為m，總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，重力加速度為g。整個(gè)過(guò)程中，繩索的(

)

√

【典例8】

(非質(zhì)點(diǎn)類物體機(jī)械能守恒)一條長(zhǎng)為l、質(zhì)量為m的均勻鏈條放在光滑水平桌面上，其中有三分之一懸在桌邊，用手拉住鏈條的左端使整個(gè)鏈條保持靜止，重力加速度為g。(1)若用手緩慢向左拉動(dòng)鏈條，當(dāng)把整個(gè)鏈條都拉到桌面上時(shí)需要做多少功？(2)若撤去F，當(dāng)整個(gè)鏈條全部脫離桌面時(shí)的速度多大？

√

√√

1．輕繩連接的系統(tǒng)①分清兩物體是速度大小相等，還是沿繩方向的分速度大小相等。②用好兩物體的位移大小關(guān)系或豎直方向高度變化的關(guān)系。知識(shí)點(diǎn)三多物體的機(jī)械能守恒2．輕桿連接的系統(tǒng)①平動(dòng)時(shí)兩物體速度相等，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩物體角速度相等，沿桿方向速度大小相等。②桿對(duì)物體的作用力并不總是沿桿的方向，桿能對(duì)物體做功，單個(gè)物體機(jī)械能不守恒。③對(duì)于桿和球組成的系統(tǒng)，忽略空氣阻力和各種摩擦且沒(méi)有其他力對(duì)系統(tǒng)做功，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒。3．輕彈簧連接的系統(tǒng)由輕彈簧連接的物體系統(tǒng)，一般既有重力做功，又有彈簧彈力做功，這時(shí)系統(tǒng)內(nèi)物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能守恒。【微提醒】

對(duì)同一彈簧，彈性勢(shì)能的大小由彈簧的形變量決定，無(wú)論彈簧伸長(zhǎng)還是壓縮。【典例9】(選自人教版教材·輕繩連接的系統(tǒng)機(jī)械能守恒)一條輕繩跨過(guò)光滑定滑輪，繩的兩端各系一個(gè)小球A和B，B球的質(zhì)量是A球的2倍。用手托住B球，當(dāng)滑輪兩側(cè)輕繩豎直且剛好被拉緊時(shí)，B球離地面的高度是h(h遠(yuǎn)小于滑輪離地的高度)，A球靜止于地面，如圖所示。定滑輪的質(zhì)量及輪與軸間的摩擦均不計(jì)，重力加速度為g?，F(xiàn)釋放B球，求：(1)當(dāng)B球剛落地時(shí)，A球的速度大小；(2)A球能上升的最大高度。[思路點(diǎn)撥]

(1)在B下落過(guò)程中，A與B的速率時(shí)刻相等。(2)在B下落過(guò)程中，A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。(3)當(dāng)B落地后，A的機(jī)械能是守恒的。

【典例10】(輕繩連接的系統(tǒng)機(jī)械能守恒)質(zhì)量為2kg的物體A和質(zhì)量為1kg的物體B分別系在一根不計(jì)質(zhì)量的細(xì)繩兩端，繩子跨過(guò)固定在傾角為30°的斜面頂端的定滑輪上，斜面固定在水平地面上。開(kāi)始時(shí)把物體B拉到斜面底端，這時(shí)物體A離地面的高度為1.6m，如圖所示。若不計(jì)一切阻力和摩擦，從靜止開(kāi)始放手讓它們運(yùn)動(dòng)。(斜面足夠長(zhǎng)，g取10m/s2)求：(1)物體A著地時(shí)的速度大??；(2)繩的拉力對(duì)物體A做的功；(3)物體A著地后，物體B還能沿斜面上滑的距離。

[答案]

(1)4m/s

(2)－16J

(3)1.6m【典例11】(輕桿連接的系統(tǒng)機(jī)械能守恒)如圖所示，質(zhì)量不計(jì)的硬直桿的兩端分別固定質(zhì)量均為m的小球A和B，它們可以繞光滑軸O在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。已知OA＝3OB＝3l，將桿從水平位置由靜止釋放。(重力加速度為g)(1)在桿轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直位置時(shí)，小球A、B的速度大小分別為多少？(2)在桿轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直位置的過(guò)程中，桿對(duì)B球做了多少功？

【典例12】

(輕桿連接的系統(tǒng)機(jī)械能守恒)如圖所示，一根輕桿長(zhǎng)為2L，中點(diǎn)A和右端點(diǎn)B各固定一個(gè)小球，mB＝2mA，左端O為光滑水平轉(zhuǎn)軸。開(kāi)始時(shí)桿靜止在水平位置，釋放后將向下擺動(dòng)至豎直，在此過(guò)程中以下說(shuō)法正確的是(

)A．A、B兩球的機(jī)械能都守恒B．A、B兩球的機(jī)械能不守恒，但它們組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C．這一過(guò)程O(píng)、A間輕桿對(duì)A球做正功D．這一過(guò)程A、B間輕桿對(duì)A球做正功√

√

規(guī)律方法

應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的幾點(diǎn)技巧(1)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律求解多過(guò)程問(wèn)題，要根據(jù)題目條件靈活選取研究過(guò)程，注意該過(guò)程一定要滿足機(jī)械能守恒的條件。(2)不論分階段列式還是整個(gè)過(guò)程列式，只需考慮該過(guò)程的初、末狀態(tài)，而不需要分析中間過(guò)程的復(fù)雜變化。(3)分析多個(gè)物體組成系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒時(shí)，要注意準(zhǔn)確處理用繩或桿相連的物體間的速度關(guān)系和高度變化的關(guān)系。(4)靈活選擇機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式，優(yōu)先選用ΔEp減＝ΔEk增或ΔEA減＝ΔEB增，以使問(wèn)題簡(jiǎn)化?！窘逃谩溥x例題】

1．一半徑為R的半圓形豎直圓柱面，用輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩連接的A、B兩球懸掛在圓柱面邊緣兩側(cè)，A球質(zhì)量為B球質(zhì)量的2倍，現(xiàn)將A球從圓柱邊緣處由靜止釋放，如圖所示。已知A球始終不離開(kāi)圓柱內(nèi)表面，且細(xì)繩足夠長(zhǎng)，重力加速度為g，若不計(jì)一切摩擦，求：(1)A球沿圓柱內(nèi)表面滑至最低點(diǎn)時(shí)速度的大?。?2)A球沿圓柱內(nèi)表面運(yùn)動(dòng)的最大位移。

2．在一長(zhǎng)為3L的輕桿上離桿的O端L處固定小球A，在桿的另一端固定小球B，兩小球與輕桿組成一個(gè)系統(tǒng)。如圖甲所示，對(duì)輕桿系統(tǒng)的一端施加豎直向上的恒定拉力F

＝60N，使系統(tǒng)加速向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)系統(tǒng)上升的位移為h＝19m時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為ΔEk＝57J；如圖乙所示，輕桿系統(tǒng)可繞O端自由轉(zhuǎn)動(dòng)，且將輕桿拉到水平位置由靜止釋放。已知小球A的質(zhì)量為mA＝1.9kg，L＝1m，重力加速度為g＝10m/s2。求：(1)小球B的質(zhì)量；(2)在圖乙中，輕桿從水平位置擺到豎直位置的過(guò)程中對(duì)小球B所做的功；(3)在圖乙中，當(dāng)輕桿擺到豎直位置時(shí)，輕桿OA段拉力與AB段拉力大小之比。

A．小鋼珠落到Q點(diǎn)前瞬間，重力的功率為0.25WB．小鋼珠到達(dá)N點(diǎn)時(shí)，對(duì)上管壁的壓力大小為0.05NC．小鋼珠從N到Q的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為0.4sD．彈簧槍儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能為0.12J√√

應(yīng)用遷移·隨堂評(píng)估自測(cè)1．(2023·全國(guó)甲卷)一同學(xué)將鉛球水平推出，不計(jì)空氣阻力和轉(zhuǎn)動(dòng)的影響，鉛球在平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(

)A．機(jī)械能一直增加B．加速度保持不變C．速度大小保持不變D．被推出后瞬間動(dòng)能最大√243題號(hào)1B

[鉛球做平拋運(yùn)動(dòng)，僅受重力，故機(jī)械能守恒，A錯(cuò)誤；鉛球的加速度恒為重力加速度，加速度保持不變，B正確；鉛球做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向速度不變，豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成可知鉛球速度變大，則動(dòng)能越來(lái)越大，C、D錯(cuò)誤。故選B。]243題號(hào)12．(2022·全國(guó)乙卷)固定于豎直平面內(nèi)的光滑大圓環(huán)上套有一個(gè)小環(huán)。小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點(diǎn)由靜止開(kāi)始自由下滑，在下滑過(guò)程中，小環(huán)的速率正比于(

)A．它滑過(guò)的弧長(zhǎng)B．它下降的高度C．它到P點(diǎn)的距離D．它與P點(diǎn)的連線掃過(guò)的面積23題號(hào)14√

23題號(hào)14

23題號(hào)41√√√

23題號(hào)41

243題號(hào)1√

243題號(hào)1回歸本節(jié)知識(shí)，完成以下問(wèn)題：1．機(jī)械能守恒的條件是什么？提示：只有重力或彈力做功。2．機(jī)械能守恒的內(nèi)容是什么？提示：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。3．機(jī)械能守恒的表達(dá)式？

閱讀材料·拓寬物理視野潮汐發(fā)電由于月球、太陽(yáng)的引力以及地球自轉(zhuǎn)的影響，海水和江水每天有兩次的漲落現(xiàn)象，早上的稱為潮，晚上的稱為汐。潮汐作為一種自然現(xiàn)象，為人類的航海、捕撈和曬鹽等活動(dòng)提供了方便。潮汐發(fā)電是一種水力發(fā)電的形式，其原理如圖所示。在漲潮時(shí)將海水儲(chǔ)存在水庫(kù)內(nèi)，儲(chǔ)存重力勢(shì)能；在退潮時(shí)放出海水，利用高、低潮位之間的落差，將海水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，與河水不同的是，海水漲潮與退潮落差不大，但流量較大，并且呈間歇性。相比風(fēng)能與太陽(yáng)能這些受環(huán)境影響較大的能源，利用潮汐發(fā)電，工作時(shí)間可預(yù)知，能量規(guī)模龐大且穩(wěn)定，能產(chǎn)生潔凈無(wú)污染的高質(zhì)量能源。我國(guó)潮汐能資源豐富。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)潮汐能蘊(yùn)藏量為1.9億千瓦，其中可供開(kāi)發(fā)的約3850萬(wàn)千瓦。我國(guó)潮汐能發(fā)展起步較早，1957年就在山東建成了第一座潮汐發(fā)電站。目前，我國(guó)潮汐電站總裝機(jī)容量已有1萬(wàn)多千瓦，在我國(guó)優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)、促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)升級(jí)的大背景下，發(fā)展潮汐發(fā)電是順應(yīng)社會(huì)趨勢(shì)之為。問(wèn)題

(1)潮汐發(fā)電站發(fā)電過(guò)程中發(fā)生了怎樣的能量轉(zhuǎn)化？(2)若減少的重力勢(shì)能全部用于發(fā)電，那么一裝機(jī)容量為1000kW的發(fā)電站，每天至少有多少重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能？提示：(1)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。(2)每天發(fā)出的電能即為至少轉(zhuǎn)化的重力勢(shì)能，大小為1000×103×24×3600J＝8.64×1010J。

題組一機(jī)械能守恒條件及判斷1．下列說(shuō)法正確的是(

)A．物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械能一定守恒B．物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械能不可能守恒C．物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械能一定守恒D．物體做拋體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械能一定守恒1題號(hào)23456789√101112課時(shí)分層作業(yè)（十七）D

[物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，只能保證動(dòng)能不變，重力勢(shì)能可能改變，機(jī)械能不一定守恒，A錯(cuò)誤；物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有重力做功，機(jī)械能守恒，B錯(cuò)誤；如果小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則動(dòng)能不變，重力勢(shì)能在不斷地變化，機(jī)械能不守恒，C錯(cuò)誤；物體做拋體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，只有重力做功，物體機(jī)械能守恒，D正確。]1題號(hào)234567891011122．(多選)如圖所示，下列幾種情況，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒的是(

)A．圖甲中一顆彈丸在光滑的碗內(nèi)做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)B．圖乙中運(yùn)動(dòng)員在蹦床上越跳越高C．圖丙中小車上放一木塊，小車的左側(cè)由彈簧與墻壁相連。小車在左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，木塊相對(duì)于小車無(wú)滑動(dòng)(車輪與地面摩擦不計(jì))D．圖丙中如果小車運(yùn)動(dòng)時(shí)，木塊相對(duì)于小車滑動(dòng)√1題號(hào)23456789101112√AC

[彈丸在碗內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有重力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故選項(xiàng)A正確；運(yùn)動(dòng)員越跳越高，表明運(yùn)動(dòng)員在不斷做功，機(jī)械能不守恒，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和為0，系統(tǒng)中只有彈簧彈力做功不為0，機(jī)械能守恒，故選項(xiàng)C正確；滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和不為0，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]1題號(hào)234567891011123．如圖所示，一輕繩的一端系在固定粗糙斜面上的O點(diǎn)，另一端系一小球。給小球一足夠大的初速度，使小球在斜面上做圓周運(yùn)動(dòng)。在此過(guò)程中(

)A．小球的機(jī)械能守恒B．重力對(duì)小球不做功C．輕繩的張力對(duì)小球不做功D．在任何一段時(shí)間內(nèi)，小球克服摩擦力所做的功總是等于小球動(dòng)能的減少量√1題號(hào)23456789101112C

[斜面粗糙，小球受到重力、支持力、摩擦力、輕繩張力的作用，由于除重力做功外，支持力和輕繩張力總是與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故不做功，摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能減少，A、B錯(cuò)誤，C正確；小球動(dòng)能的變化量等于合力對(duì)其做的功，即重力與摩擦力做功的代數(shù)和，D錯(cuò)誤。]1題號(hào)234567891011124．(多選)如圖所示，在兩個(gè)質(zhì)量分別為m和2m的小球a和b之間，用一根輕質(zhì)細(xì)桿連接，兩小球可繞過(guò)輕桿中心的水平軸無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)讓輕桿處于水平位置，靜止釋放小球后，重球b向下轉(zhuǎn)動(dòng)，輕球a向上轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是(

)A．b球的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加B．a(chǎn)球的重力勢(shì)能增加，動(dòng)能減少C．a(chǎn)球和b球的機(jī)械能總和保持不變D．a(chǎn)球和b球的機(jī)械能總和不斷減小√1題號(hào)23456789101112√AC

[在b球向下、a球向上轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，兩球均在加速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩球動(dòng)能增加，同時(shí)b球重力勢(shì)能減少，a球重力勢(shì)能增加，A正確，B錯(cuò)誤；a、b兩球組成的系統(tǒng)只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，C正確，D錯(cuò)誤。]1題號(hào)23456789101112

題組二機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用5．如圖所示，以相同大小的初速度v0將物體從同一水平面分別豎直上拋、斜上拋、沿光滑斜面(足夠長(zhǎng))上滑，三種情況達(dá)到的最大高度分別為h1、h2和h3，不計(jì)空氣阻力(斜上拋運(yùn)動(dòng)物體在最高點(diǎn)的速度方向水平)，則(

)A．h1＝h2>h3

B．h1＝h2<h3C．h1＝h3<h2 D．h1＝h3>h2√1題號(hào)23456789101112

1題號(hào)23456789101112

√1題號(hào)23456789101112

1題號(hào)23456789101112

√1題號(hào)23456789101112

1題號(hào)23456789101112

√1題號(hào)23456789101112

1題號(hào)234567891011129．(多選)如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的四分之一固定圓弧軌道BC，它與豎直軌道AB