机械能极其守恒定律功和率复习课件.ppt
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2020年11月3日
参见附件(2719KB)。
机械能极其守恒定律功和率复习课件
机械能及其守恒定律是高中物理的一个重要组成部分，在历年的高考中经常以选择题和计算题出现；选择题中往往通过考查功和功率的基本概念和规律，简单的功能对应关系，有需要的就快来吧
什么是机械守恒定律
机械能守恒定律(law of conservation of mechanical energy)是动力学中的基本定律，即任何物体系统如无外力做功，系统内又只有保守力(见势能)做功时，则系统的机械能(动能与势能之和)保持不变。
机械能及其守恒定律测试题
(时间 60分钟 满分100分)
一、选择题(每小题4分，共40分)
1.关于功率公式P=W/t和P=Fv的说法正确的是 ( )
A.由P=W/t知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率
B.由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率
C.从P=Fv知汽车的功率与它的速度成正比
D.从P=Fv知当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比
2.下列物体中，机械能守恒的是 ( )
A.做平抛运动的物体
B.被匀速吊起的集装箱
C.光滑曲面上自由运动的物体
D.以4g/5的加速度竖直向上做匀减速运动的物体
3.下列几种情况下力F都对物体做了功
①水平推力F推着质量为m的物体在光滑水平面上前进了s②水平推力F推着质量为2m的物体在粗糙水平面上前进了s③沿倾角为θ的光滑斜面的推力F将质量为m的物体向上推了s。下列说法中正确的是().
A.③做功最多
B.②做功最多
C.做功都相等
D.不能确定
4.两个物体质量比为1∶4，速度大小之比为4∶1，则这两个物体的动能之比为()
A.1∶1B.1∶4
C.4∶1 D.2∶1
5.下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系正确的是()
A.如果物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功一定为零
B.如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零
C.物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化
D.物体的动能不变，所受合外力一定为零
6.质量为m的子弹，以水平速度v射入静止在光滑水平面上质量为M的木块，并留在其中，下列说法正确的是()
A.子弹克服阻力做的功与木块获得的动能相等
B.阻力对子弹做的功与子弹动能的减少相等
C.子弹克服阻力做的功与子弹对木块做的功相等
D.子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功
7.关于机械能是否守恒的叙述，正确的是()
A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
B.做变速运动的物体机械能可能守恒
C.外力对物体做功为零时，机械能一定守恒
D.若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒
8.物体在地面附近以2m/s2的加速度沿竖直方向匀减速上升，则在上升过程中，物体的机械能的变化是()
A.不变 B.减少
C.增加 D.无法确定
9.质量为m的物体，在距地面h高处以g/3的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中正确的是( )
A.物体重力势能减少mgh/3
B.物体的机械能减少2mgh/3
C.物体的动能增加
D.重力做功mgh
10.如图所示，站在汽车上的人用手推车的力为F，脚对车向后的静摩擦力为F′，下列说法正确的是()
A.当车匀速运动时，F和F′所做的总功为零
B.当车加速运动时，F和F′的总功为负功
C.当车加速运动时，F和F′的总功为正功
D.不管车做何种运动，F和F′的总功都为零
二、填空题(每题4分，共20分)
11.如图：用F =40N的水平推力推一个质量m＝3.0 kg的木块，使其沿着光滑斜面向上移动2m，则在这一过程中，F做的功为_____J，重力做的功为_____J。(g＝10m/s2)
12.设飞机飞行时所受的阻力与其速度的平方成正比。如果飞机以速度v匀速飞行时其发动机的功率为P，则飞机以2v的速度匀速飞行时其发动机的功率为_____。
13.从离地面H高处落下一只小球，小球在运动过程中所受到的空气阻力是它重力的k倍，而小球与地面相碰后，能以相同大小的速率反弹，则小球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程为
14.一个质量为m的小球拴在绳一端，另一端受大小为F1的拉力作用，在水平面上做半径为R1的匀速圆周运动，如图所示.今将力的大小变为F2，使小球仍在水平面上做匀速圆周运动，但半径变为R2，则此过程中拉力对小球所做的功为.
15.用汽车从井下提重物，重物质量为m，定滑轮高H，如图所示.已知汽车由A点静止开始运动至B点时速度为vB，此时细绳与竖直方向夹角为θ，则这一过程中绳的拉力做的功为.
三、实验题(12分)
16. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。查得当地的重力加速度为g＝9.80m/s2，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺的读数如图所示。图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是每打两个点取出的计数点，则重物由O点运动到B点时，求；(重物质量为m)
(1)重力势能减小量为多少？(4分)
(2)动能的增加量是什么？(4分)
(3)根据计算的数据可得出什么结论？产生误差的主要原因是什么？(4分)
四、计算题(共28分)
17.(8分)某人利用如图所示的装置，用100N的恒力F作用于不计质量的细绳的一端，将物体从水平面上的A点移到B点.已知α1=30°，α2＝37°，h=1.5m.不计滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦.求绳的拉力对物体所做的功.
18.(8分)人的心脏每跳一次大约输送8×10-5m3的血液，正常人血压(可看作心脏压送血液的压强)的平均值约为1.5×104Pa，心跳约每分钟70次，据此估测心脏工作的平均功率.
19.(12分)人从一定的高度落地容易造成骨折。一般人胫骨的极限抗压强度约为1.5×108N/m2，胫骨最小横截面积大多为3.2cm2。假若一质量为50kg的人从某一高度直膝双足落地，落地时其重心又下降约1cm。试计算一下这个高度超过多少时，就会导致胫骨骨折。(g取10m/s2)
机械能及其守恒定律”知识点归纳
一、功
1、概念：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功。功是能量转化的量度。
2、条件：力和力的方向上位移的乘积
3、公式：W=FScosθ
4、功是标量，但它有正功、负功。某力对物体做负功，也可说成“物体克服某力做功”。
5、功是一个过程所对应的量，因此功是过程量。
6、功仅与F、S 、θ有关，与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。
7、几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。
即W总=W1+W2+…+Wn 或W总= F合Scosθ
8、合外力的功的求法：
方法1：先求出合外力，再利用W=Flcosα求出合外力的功。
方法2：先求出各个分力的功，合外力的功等于物体所受各力功的代数和。
二、功率
1、概念：功跟完成功所用时间的比值，表示力(或物体)做功的快慢。
2、
3、单位：瓦特W
4、分类：
额定功率：指发动机正常工作时最大输出功率
实际功率：指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率，P实≤P额。
5、分析汽车沿水平面行驶时各物理量的变化，采用的基本公式是P=Fv和F-f =ma
6、应用：
三、重力势能
1、定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。
2、公式：
3、参考面
(1)重力势能为零的平面称为参考面；
(2)选取：原则是任意选取，但通常以地面为参考面若参考面未定，重力势能无意义，不能说重力势能大小如何选取不同的参考面，物体具有的重力势能不同，但重力势能改变与参考面的选取无关。
4、标量，但有正负。重力势能为正，表示物体在参考面的上方；重力势能为负，表示物体在参考面的下方；重力势能为零，表示物体在参考面上。
5、单位：焦耳(J)
6、重力做功特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的初、末位置有关，而跟物体运动的路径无关。
7、重力做功与重力势能变化的关系：
(1)物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的量等于重力所做的功；
(2)物体的高度增加时，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的量等于物体克服重力所做的功。
(3)重力势能变化只与重力做功有关，与其他力做功无关。
四、弹性势能
1、概念：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力的相互作用具有势能，称之为弹性势能。
2、弹力做功与弹性势能的关系
当弹簧弹力做正功时，弹簧的弹性势能减小，弹性势能变成其它形式的能；
当弹簧的弹力做负功时，弹簧的弹性势能增大，其它形式的能转化为弹簧的弹性势能。这一点与重力做功跟重力势能变化的关系相似。
3、势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能，势能是系统所共有的。
五、动能
1、概念：物体由于运动而具有的能量，称为动能。
2、动能表达式：
3、动能定理(即合外力做功与动能关系)：
4、理解：
5、适用范围：适用于恒力、变力做功；适用于直线运动，也适用于曲线运动。
6、应用动能定理解题步骤：
(1)确定研究对象及其运动过程
(2)分析研究对象在研究过程中受力情况，弄清各力做功
(3)确定研究对象在运动过程中初末状态，找出初、末动能
(4)列方程、求解。
六、机械能
1、机械能包含动能和势能(重力势能和弹性势能)两部分，即
。
2、机械能守恒定律:在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变，即
；
；ΔΕK=—ΔΕPΔΕ1=—ΔΕ2。
3、机械能守恒条件:
做功角度：只有重力或弹力做功，无其它力做功；其它力不做功或其它力做功的代数和为零；系统内如摩擦阻力对系统不做功。
能量角度：首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。
4、运用机械能守恒定律解题步骤：
(1)确定研究对象及其运动过程
(2)分析研究对象在研究过程中受力情况，弄清各力做功，判断机械能是否守恒
(3)恰当选取参考面，确定研究对象在运动过程中初末状态的机械能
(4)列方程、求解
七、能量守恒定律
1、内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，即
。
2、能量耗散：无法将释放能量收集起来重新利用的现象叫能量耗散，它反映了自然界中能量转化具有方向性。
表达式
机械能守恒定律[2]
几种机械能守恒(3)在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，但机械能保持不变。
其数学表达式可以有以下两种形式：
过程式：
1.WG+WFn=∆Ek
2.E减=E增(Ek减=Ep增、Ep减=Ek增)
状态式：
1.Ek1+Ep1=Ek2+Ep2(某时刻，某位置)
2.1/2mv12+mgh1=1/2mv22+mgh2[这种形式必须先确定重力势能的参考平面]
守恒原理
当物体在运动过程中，如果
A外=0，A非内保=0
那么有
△E机=E末-E初=0 或 Ek0+Ep0=Ek1+Ep1
这就是说，如果一个系统内只有保守力作功，而其他内力和外力都不作功，则运动过程中系统内质点间动能和势能可以相互转换，但他们的总和(即总机械能)保持不变，这就是质点系的机械能守恒定律。
物体的动能和势能统称为机械能。
E机=Ep+Ek或E=Ek+Ep+E弹
一个物体能做功就说这个物体具有能。
机械能极其守恒定律功和率复习课件截图
机械能极其守恒定律功和率复习课件
机械能及其守恒定律是高中物理的一个重要组成部分，在历年的高考中经常以选择题和计算题出现；选择题中往往通过考查功和功率的基本概念和规律，简单的功能对应关系，有需要的就快来吧
什么是机械守恒定律
机械能守恒定律(law of conservation of mechanical energy)是动力学中的基本定律，即任何物体系统如无外力做功，系统内又只有保守力(见势能)做功时，则系统的机械能(动能与势能之和)保持不变。
机械能及其守恒定律测试题
(时间 60分钟 满分100分)
一、选择题(每小题4分，共40分)
1.关于功率公式P=W/t和P=Fv的说法正确的是 ( )
A.由P=W/t知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率
B.由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率
C.从P=Fv知汽车的功率与它的速度成正比
D.从P=Fv知当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比
2.下列物体中，机械能守恒的是 ( )
A.做平抛运动的物体
B.被匀速吊起的集装箱
C.光滑曲面上自由运动的物体
D.以4g/5的加速度竖直向上做匀减速运动的物体
3.下列几种情况下力F都对物体做了功
①水平推力F推着质量为m的物体在光滑水平面上前进了s②水平推力F推着质量为2m的物体在粗糙水平面上前进了s③沿倾角为θ的光滑斜面的推力F将质量为m的物体向上推了s。下列说法中正确的是().
A.③做功最多
B.②做功最多
C.做功都相等
D.不能确定
4.两个物体质量比为1∶4，速度大小之比为4∶1，则这两个物体的动能之比为()
A.1∶1B.1∶4
C.4∶1 D.2∶1
5.下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系正确的是()
A.如果物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功一定为零
B.如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零
C.物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化
D.物体的动能不变，所受合外力一定为零
6.质量为m的子弹，以水平速度v射入静止在光滑水平面上质量为M的木块，并留在其中，下列说法正确的是()
A.子弹克服阻力做的功与木块获得的动能相等
B.阻力对子弹做的功与子弹动能的减少相等
C.子弹克服阻力做的功与子弹对木块做的功相等
D.子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功
7.关于机械能是否守恒的叙述，正确的是()
A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
B.做变速运动的物体机械能可能守恒
C.外力对物体做功为零时，机械能一定守恒
D.若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒
8.物体在地面附近以2m/s2的加速度沿竖直方向匀减速上升，则在上升过程中，物体的机械能的变化是()
A.不变 B.减少
C.增加 D.无法确定
9.质量为m的物体，在距地面h高处以g/3的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中正确的是( )
A.物体重力势能减少mgh/3
B.物体的机械能减少2mgh/3
C.物体的动能增加
D.重力做功mgh
10.如图所示，站在汽车上的人用手推车的力为F，脚对车向后的静摩擦力为F′，下列说法正确的是()
A.当车匀速运动时，F和F′所做的总功为零
B.当车加速运动时，F和F′的总功为负功
C.当车加速运动时，F和F′的总功为正功
D.不管车做何种运动，F和F′的总功都为零
二、填空题(每题4分，共20分)
11.如图：用F =40N的水平推力推一个质量m＝3.0 kg的木块，使其沿着光滑斜面向上移动2m，则在这一过程中，F做的功为_____J，重力做的功为_____J。(g＝10m/s2)
12.设飞机飞行时所受的阻力与其速度的平方成正比。如果飞机以速度v匀速飞行时其发动机的功率为P，则飞机以2v的速度匀速飞行时其发动机的功率为_____。
13.从离地面H高处落下一只小球，小球在运动过程中所受到的空气阻力是它重力的k倍，而小球与地面相碰后，能以相同大小的速率反弹，则小球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程为
14.一个质量为m的小球拴在绳一端，另一端受大小为F1的拉力作用，在水平面上做半径为R1的匀速圆周运动，如图所示.今将力的大小变为F2，使小球仍在水平面上做匀速圆周运动，但半径变为R2，则此过程中拉力对小球所做的功为.
15.用汽车从井下提重物，重物质量为m，定滑轮高H，如图所示.已知汽车由A点静止开始运动至B点时速度为vB，此时细绳与竖直方向夹角为θ，则这一过程中绳的拉力做的功为.
三、实验题(12分)
16. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。查得当地的重力加速度为g＝9.80m/s2，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺的读数如图所示。图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是每打两个点取出的计数点，则重物由O点运动到B点时，求；(重物质量为m)
(1)重力势能减小量为多少？(4分)
(2)动能的增加量是什么？(4分)
(3)根据计算的数据可得出什么结论？产生误差的主要原因是什么？(4分)
四、计算题(共28分)
17.(8分)某人利用如图所示的装置，用100N的恒力F作用于不计质量的细绳的一端，将物体从水平面上的A点移到B点.已知α1=30°，α2＝37°，h=1.5m.不计滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦.求绳的拉力对物体所做的功.
18.(8分)人的心脏每跳一次大约输送8×10-5m3的血液，正常人血压(可看作心脏压送血液的压强)的平均值约为1.5×104Pa，心跳约每分钟70次，据此估测心脏工作的平均功率.
19.(12分)人从一定的高度落地容易造成骨折。一般人胫骨的极限抗压强度约为1.5×108N/m2，胫骨最小横截面积大多为3.2cm2。假若一质量为50kg的人从某一高度直膝双足落地，落地时其重心又下降约1cm。试计算一下这个高度超过多少时，就会导致胫骨骨折。(g取10m/s2)
机械能及其守恒定律”知识点归纳
一、功
1、概念：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功。功是能量转化的量度。
2、条件：力和力的方向上位移的乘积
3、公式：W=FScosθ
4、功是标量，但它有正功、负功。某力对物体做负功，也可说成“物体克服某力做功”。
5、功是一个过程所对应的量，因此功是过程量。
6、功仅与F、S 、θ有关，与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。
7、几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。
即W总=W1+W2+…+Wn 或W总= F合Scosθ
8、合外力的功的求法：
方法1：先求出合外力，再利用W=Flcosα求出合外力的功。
方法2：先求出各个分力的功，合外力的功等于物体所受各力功的代数和。
二、功率
1、概念：功跟完成功所用时间的比值，表示力(或物体)做功的快慢。
2、
3、单位：瓦特W
4、分类：
额定功率：指发动机正常工作时最大输出功率
实际功率：指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率，P实≤P额。
5、分析汽车沿水平面行驶时各物理量的变化，采用的基本公式是P=Fv和F-f =ma
6、应用：
三、重力势能
1、定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。
2、公式：
3、参考面
(1)重力势能为零的平面称为参考面；
(2)选取：原则是任意选取，但通常以地面为参考面若参考面未定，重力势能无意义，不能说重力势能大小如何选取不同的参考面，物体具有的重力势能不同，但重力势能改变与参考面的选取无关。
4、标量，但有正负。重力势能为正，表示物体在参考面的上方；重力势能为负，表示物体在参考面的下方；重力势能为零，表示物体在参考面上。
5、单位：焦耳(J)
6、重力做功特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的初、末位置有关，而跟物体运动的路径无关。
7、重力做功与重力势能变化的关系：
(1)物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的量等于重力所做的功；
(2)物体的高度增加时，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的量等于物体克服重力所做的功。
(3)重力势能变化只与重力做功有关，与其他力做功无关。
四、弹性势能
1、概念：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力的相互作用具有势能，称之为弹性势能。
2、弹力做功与弹性势能的关系
当弹簧弹力做正功时，弹簧的弹性势能减小，弹性势能变成其它形式的能；
当弹簧的弹力做负功时，弹簧的弹性势能增大，其它形式的能转化为弹簧的弹性势能。这一点与重力做功跟重力势能变化的关系相似。
3、势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能，势能是系统所共有的。
五、动能
1、概念：物体由于运动而具有的能量，称为动能。
2、动能表达式：
3、动能定理(即合外力做功与动能关系)：
4、理解：
5、适用范围：适用于恒力、变力做功；适用于直线运动，也适用于曲线运动。
6、应用动能定理解题步骤：
(1)确定研究对象及其运动过程
(2)分析研究对象在研究过程中受力情况，弄清各力做功
(3)确定研究对象在运动过程中初末状态，找出初、末动能
(4)列方程、求解。
六、机械能
1、机械能包含动能和势能(重力势能和弹性势能)两部分，即
2、机械能守恒定律:在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变，即
3、机械能守恒条件:
做功角度：只有重力或弹力做功，无其它力做功；其它力不做功或其它力做功的代数和为零；系统内如摩擦阻力对系统不做功。
能量角度：首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。
4、运用机械能守恒定律解题步骤：
(1)确定研究对象及其运动过程
(2)分析研究对象在研究过程中受力情况，弄清各力做功，判断机械能是否守恒
(3)恰当选取参考面，确定研究对象在运动过程中初末状态的机械能
(4)列方程、求解
七、能量守恒定律
1、内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，即
2、能量耗散：无法将释放能量收集起来重新利用的现象叫能量耗散，它反映了自然界中能量转化具有方向性。
表达式
机械能守恒定律[2]
几种机械能守恒(3)在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，但机械能保持不变。
其数学表达式可以有以下两种形式：
过程式：
1.WG+WFn=∆Ek
2.E减=E增(Ek减=Ep增、Ep减=Ek增)
状态式：
1.Ek1+Ep1=Ek2+Ep2(某时刻，某位置)
2.1/2mv12+mgh1=1/2mv22+mgh2[这种形式必须先确定重力势能的参考平面]
守恒原理
当物体在运动过程中，如果
A外=0，A非内保=0
那么有
△E机=E末-E初=0 或 Ek0+Ep0=Ek1+Ep1
这就是说，如果一个系统内只有保守力作功，而其他内力和外力都不作功，则运动过程中系统内质点间动能和势能可以相互转换，但他们的总和(即总机械能)保持不变，这就是质点系的机械能守恒定律。
物体的动能和势能统称为机械能。
E机=Ep+Ek或E=Ek+Ep+E弹
一个物体能做功就说这个物体具有能。
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