课时15机械能守恒定律与能量守恒12考点1考点2考点3考点4考点5考点6机械能与机械能的变化1.机械能:动能和势能的总和称为机械能,其中势能包括重力势能和弹性势能。2.机械能是标量,只有大小,没有方向,但是有正、负(因为势能有正、负)。3.机械能的变化:除重力、弹力外,其他力所做总功等于机械能的变化量,做正功,机械能增加;做负功,机械能减少。1.功是能量转化的量度:做功的过程是能量转化的过程,做了多少功,就伴随着有多少能量发生转化;反之,转化了多少能量就说明做了多少功。2.机械能具有相对性;机械能是个状态量。3考点1考点2考点3考点4考点5考点6机械能守恒的判断方法1.利用机械能的定义判断(直接判断):若物体动能、势能均不变,则机械能不变。若一个物体动能不变、重力势能变化,或重力势能不变、动能变化或动能和重力势能同时增加(减少),其机械能一定变化。2.用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功,虽受其他力,但其他力不做功,机械能守恒。3.用能量转化来判断:若物体或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,则物体或系统机械能守恒。机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零,更不是合外力为零;“只有重力或弹力做功”不等于“只受重力或弹力作用”。4考点1考点2考点3考点4考点5考点6典例典例1结合图,关于机械能守恒说法正确的是(忽略空气阻力)()A.将箭搭在弦上,拉弓的整个过程,弓和箭组成的系统机械能守恒B.在动力作用下从轨道上缓慢上行的过山车,机械能守恒C.在一根细线的中央悬挂着一物体,双手拉着细线缓慢分开的过程,物体机械能守恒D.将内有弹簧的圆珠笔的笔帽抵在桌面,放手后圆珠笔离开桌面上升的过程中,笔的机械能守恒 答案解析解析关闭拉弓过程中,人对弓和箭组成的整体做正功,整体机械能增大,A错;过山车缓慢上行过程中,车动能不变,重力势能增大,机械能增大,B错;手分开细线,物体重力势能增大,而缓慢移动v不变,动能不变,机械能增大,C错;圆珠笔离开桌面上升的过程中只受重力作用,动能、重力势能相互转化,机械能不变,D对。 答案解析关闭D5考点1考点2考点3考点4考点5考点6运用机械能守恒定律解题的三种表达形式1.守恒观点:(1)表达式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或E1=E2。(2)意义:系统初状态的机械能等于末状态的机械能。(3)注意问题:要先选取零势能参考平面,并且在整个过程中必须选取同一个零势能参考平面。2.转化观点:(1)表达式:Ek=-Ep。(2)意义:系统的机械能守恒时,系统增加(或减少)的动能等于系统减少(或增加)的势能。6考点1考点2考点3考点4考点5考点63.转移观点:(1)表达式:EA增=EB减。(2)意义:若系统由A、B两部分组成,当系统的机械能守恒时,则A部分机械能的增加量等于B部分机械能的减少量。7考点1考点2考点3考点4考点5考点6典例典例2如图所示,在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上,小球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时,小球被弹出,小球落地时的速度方向与水平方向成60角,则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g取10 m/s2)()A.10 JB.15 JC.20 JD.25 J 答案解析解析关闭 答案解析关闭8考点1考点2考点3考点4考点5考点6摩擦力做功与机械能、内能之间的转化 9考点1考点2考点3考点4考点5考点6典例典例3足够长的传送带以速度v匀速传动,一质量为m的小物体A由静止轻放于传送带上,若小物体与传送带之间的动摩擦因数为,如图所示,当物体与传送带相对静止时,转化为内能的能量为() 答案解析解析关闭 答案解析关闭10考点1考点2考点3考点4考点5考点6机械能守恒定律与抛体运动、圆周运动的综合运用典例典例4如图所示,水平面上某点固定一轻质弹簧,A点左侧的水平面光滑,右侧水平面粗糙,在A点右侧5 m远处(B点)竖直放置一半圆形光滑轨道,轨道半径R=0.4 m,连接处平滑。现将一质量m=0.1 kg的小滑块放在弹簧的右端(不拴接),用力向左推滑块而压缩弹簧,使弹簧具有的弹性势能为2 J,放手后,滑块被向右弹出,它与A点右侧水平面的动摩擦因数=0.2,g取10 m/s2,求:11考点1考点2考点3考点4考点5考点6(1)滑块运动到半圆形轨道最低点B处时对轨道的压力;(2)改变半圆形轨道的位置(左右平移),使得被弹出的滑块到达半圆形轨道最高点C处时对轨道的压力大小等于滑块的重力,问AB之间的距离应调整为多少?解析:(1)从小滑块被释放到到达B点的过程中, 把W弹=Ep=2 J等数据代入,解得FN=6 N由牛顿第三定律可知,滑块对轨道的压力大小为6 N,方向竖直向下。12考点1考点2考点3考点4考点5考点6(2)在半圆轨道最高点C处,滑块对轨道的压力等于其重力,包含了两种情况:第一,当压力方向向上(滑块受到的支持力向下)时,把FN=mg代入得x1=4 m第二,当压力方向向下(滑块受到的支持力向上)时,同理可解得x2=6 m。答案:(1)6 N,方向竖直向下(2)4 m或6 m13考点1考点2考点3考点4考点5考点6能量守恒定律1.能量守恒定律确立的两类重要事实:确认了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化。2.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。3.节约能源的意义:能量的耗散表明,在能源的利用过程中,即在能量的转化过程中,能量在数值上虽未减少,但在可利用的品质上降低了,从便于利用的变成了不便于利用的了。14