高中物理人教版 (新课标)必修28.机械能守恒定律学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修28.机械能守恒定律学案，共7页。

课标要求：
１．知道什么是机械能,理解物体的动能和势能的相互转化
２．知道机械能守恒定律及成立条件
３．能利用机械能守恒定律解决实际问题
重点：1. 机械能守恒定律及成立条件
2. 机械能守恒定律解决实际问题
难点：机械能守恒定律解决实际问题
强化基础
1．关于机械能守恒定律的理解，以下说法正确的是（ ）
A．只要有重力做功，机械能就守恒
B．只要有弹力做功，机械能就守恒
C．仅有重力做功时，机械能一定守恒
D．只要合外力不做功，机械能就守恒
2．汽车沿一斜坡向下行驶，通过刹车使速度逐渐减小，在刹车过程中（ ）
A．汽车的重力势能增加 B．汽车的机械能不守恒
C．重力做负功 D．汽车的动能增加
3．质量为m的物体，从静止开始以2g的加速度竖直向下运动h高度。以下说法正确的是（ ）
A．物体的重力势能减少2mgh
B．物体的机械能保持不变
C．物体的动能增加mgh
D．物体的机械能增加mgh
4．如图所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点处，将小球拉至A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B点的速度为v，与A点的竖直高度差为h。则( )
A．由A至B小球重力做功大于
B．由A至B小球重力势能减少
C．由A至B小球克服弹力做功为
D．小球到达位置B时,弹簧的弹性势能为
5．美国的NBA篮球赛非常精彩，吸引了众多观众。经常能看到这样的场面：在终场前0.1 s的时刻，运动员把球投出且准确命中，获得比赛的最后胜利。已知球的质量为m，运动员将篮球投出，球出手时的高度为h1、动能为Ek，篮筐距地面高度为h2，不计空气阻力。则篮球进筐时的动能为( )
A．Ek＋mgh2－mgh1 B． Ek＋mgh1－mgh2
C．mgh1＋mgh2－Ek D．mgh2－mgh1－Ek
6．在离地面４m高处以10m/s的速度将质量为1kg的物体竖直向上抛出，若忽略空气阻力，以地面为零势能面(g取10 m/s2)，则
（1）物体下落到地面时的动能是多少？
（2）上升过程中在何处重力势能和动能相等？
Ｂ
Ｒ
ｈ
Ａ
．
7．如图所示，光滑轨道顶端高为ｈ，底端通过小段圆弧与半径为Ｒ的光滑圆形轨道连接，整个轨道和斜面都在竖直平面内。一个小球从顶端Ａ处由静止释放，通过圆轨道最高点Ｂ时，对轨道压力的大小与重力相等，则斜面高ｈ应该是Ｒ的多少倍？
提升能力
8．如图所示，斜面置于光滑的水平面上，斜面的上表面光滑，其上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体的下滑过程中，以下说法正确的是（ ）
A．物体的重力势能减少，动能增加
B．物体的机械能保持不变
C．斜面对物体的支持力不做功
D．斜面和物体组成的系统机械能不守恒
甲
乙
甲
9．如图所示，一根跨过光滑定滑轮的轻绳，两端各有一技巧运动员(可视为质点)，运动员甲站于地面，运动员乙从图示的位置由静止开始向下摆，运动过程中绳始终处于伸直状态。当运动员乙摆至最低点时，运动员甲刚好对地面无压力，则运动员甲与运动员乙质量之比为( )
A．1∶1 B．４∶1
C．3∶1 D．２∶1
10．如图所示，一水平放置的轻杆，长为2L. 两端分别固定质量为mA和mB的A、B两小球(mA＞mB)，可绕位于轻杆中点垂直于纸面的固定轴O在竖直平面内转动，不计一切阻力，两球均可视为质点。当轻杆从水平位置由静止释放，转至竖直位置时两小球的速度的大小。
A
B
O

O·
11．如图，细线的一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球静止在O点的正下方，细线的长为L。若使小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，需在水平方向为小球至少提供多大的初速度？
12. 如图所示，在倾角为300的足够长的光滑斜面上通过滑轮连接着质量为ma=mb=10kg的两个物体a和b，开始时物体a固定在距地面h=5m的地方，物体b位于斜面的低端，静止释放物体a后，（不计空气阻力，取g＝10 m/s2）。求：
（1）物体a即将着地时a的动能
b
a
300
h
（2）物体b离开斜面低端的最远距离。
感悟经典
翻滚过山车
翻滚过山车亦名螺旋滑行车。“过山车”的种类繁多，大体可分两类：一是封闭的轨道，列车总是朝一个方向行驶；另一类是往复型轨道（也叫穿梭环轨过山车）。后者有一个巨大的环轨，直径达十几米。环轨两端是两座倾斜70度的大滑梯，高达几十米。开始，一列五六节的轨道车用钢绳拖到大滑梯的顶端。然后，突然松开，轨道车沿着滑梯从顶上高速滑下。几秒钟内，车速可达到85千米／小时，轨道车迅速进入环轨向上爬升。达到环轨顶部时，车呈倒悬状，接着又以72千米／小时的速度向下俯冲，离开环轨后进入另一端的一座斜滑梯。轨道车在冲上滑梯顶端后，再度从滑梯上反方向滑下来进入环轨。即与第一次相反的方向在环轨中兜圈后又冲上滑梯，然后停在车站上。
过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上，下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地达到和跨越最高点，从而就会产生一种要被抛离的感觉，因为质量中心正在加速向下，尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰附近时，小车厢就可能脱轨甩出去。
车头部的车厢情况就不同了，它的质量中心在“身后”，在短时间内，它虽然处在下降的状态，但是它要“等待”质量中心越过高点被引力推动。
到达“疯狂之圈”时，沿直线轨道行进的过山车突然向上转弯。这时，乘客就会有一种被压到轨道上的感觉，因为这时产生了一种表观的离心力。事实上，在环形轨道上由于铁轨与过山车相互作用产生了一种向心力。这种环形轨道是略带椭圆形的，目的是为了“平衡”引力的制动效应。当过山车达到圆形轨道的最高点时，事实上它会慢下来，但如果弯曲的程度较小时，这种现象会减弱。一旦过山车走完了它的行程，机械制动装置就会非常安全地使过山车停下来。减速的快慢是由气缸来控制的。
实验报告单
第八节 机械能守恒定律
1.C 2. B 3. D 4.D 5.B
6. 解析：由机械能守恒定律得:
设在距地面h/处重力势能和动能相等
由机械能守恒定律得:
7.解析：在B点．由牛顿第二定律得：
从A到B点，由机械能守恒定律得:

联立得:h=3R
8.A 9. D
10. 解析：对A、B小球组成的系统，
由机械能守恒定律得：
11. 解析：由牛顿第二定律知小球在最高点的最小速度满足：
由机械能守恒定律得：
联立解得：
12．解析：（1）对a、b组成的系统机械能守恒
则：
(2)物体b沿斜面滑行的最远距离为：
时间
班级
姓名
实验名称
实验三： 验证机械能守恒定律
实验目的
验证机械能守恒定律
实验原理
在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能相互转化，但总的机械能保持不变。若物体某时刻瞬时速度为，下落高度为，则重力势能的减少量为，动能增加量为，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律。
速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点瞬时速度等于相邻两点间的平均速度。
如图：
或
实验器材
铁架台（含铁夹）、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、 毫米刻度尺、重物（带纸带夹）
实验步骤
1、器材安装：如图所示，将打点计时器
竖直固定在铁架台上，接好电路。此
时电源开关应为断开状态。
2、打纸带：把纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重物静止在计时器下方附近。先接通电源，后松开纸带让重物带着纸带自由下落。
3、选纸带：分两种情况说明
（1）用验证时，应选点迹清晰，且第1、2两点间距小于或接近2㎜的纸带。
(2)用验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，只要后面的点清晰就可选用。
数据处理
测量计算：在起始点标上O,在以后各点依次标上1,2,3……用刻度尺测出对应下落的高度……，利用公式计算出点1、2、3……的瞬时速度……
验证守恒
方法（一）：利用起始点和第点计算，代入和，如果在实验误差允许的范围内则验证机械能守恒定律.
另外，可以利用多组和数据作出～图像，如果图像为一条过原点的直线，且该直线的斜率为g,同样可以验证机械能守恒定律.
方法（二）：取间隔较大的两个点（包括起始点）计算：
取两点A、B测出，算出。
算出的值
在实验误差允许的范围内，如果，则验证机械能守恒定律。
结论
注意事项
1、打点计时器要稳定的固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整到竖直方向，以减少摩擦阻力。
2、重物要选用密度大、体积小的物体，从而减小实验误差。
3、速度不能用或计算，因为只要认为加速度为g，机械能当然守恒。