作业11 机械能守恒定律-2023年【暑假分层作业】高一物理（人教版2019必修2+必修3第九章、第十章+选择性必修第一册第一章）

作业11 机械能守恒定律 一、追寻守恒量 伽利略曾研究过小球在斜面上的运动，如图所示． 将小球由斜面A上某位置由静止释放，如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球在斜面B上速度变为0(即到达最高点)时的高度与它出发时的高度 ，不会更高一点，也不会更低一点．这说明某种“东西”在小球运动的过程中是不变的． 二、动能与势能的相互转化 1．重力势能与动能的转化 只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能 ，动能 ，物体的 转化为动能；若重力对物体做负功，则物体的重力势能 ，动能 ，物体的 转化为 ． 2．弹性势能与动能的转化 只有弹簧弹力做功时，若弹力对物体做正功，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 ，弹簧的 转化为物体的 ；若弹力对物体做负功，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 ，物体的 转化为弹簧的 ． 3．机械能： 、 与 统称为机械能． 三、机械能守恒定律 1．内容：在只有 或 做功的物体系统内， 与 可以互相转化，而 保持不变． 2．表达式：mv22＋mgh2＝mv12＋mgh1或Ek2＋Ep2＝ . 3．应用机械能守恒定律解决问题只需考虑运动的初状态和 ，不必考虑两个状态间过程的细节，即可以简化计算． 四、机械能守恒定律守恒条件的理解 1．对机械能守恒条件的理解 (1)只有重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化． (2)只有系统内弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化． (3)只有重力和系统内弹力做功，只发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化． (4)除受重力和弹力外，其他力也做功，但其他力做功的代数和始终为零． 注意：机械能守恒的物体所受合外力不一定为零． 2．判断机械能守恒的方法 (1)做功分析法(常用于单个物体) (2)能量分析法(常用于多个物体组成的系统) (3)机械能的定义法 机械能等于动能与势能之和，若一个过程中动能不变，势能变化，则机械能不守恒，如匀速上升的物体机械能增加． 五、机械能守恒定律的应用 1．机械能守恒定律的不同表达式 项目 表达式 物理意义 说明 从守恒的角度看 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末 初状态的机械能等于末状态的机械能 必须先选零势能面 从转化角度看 Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝－ΔEp 过程中动能的增加量等于势能的减少量 不必选零势能面 从转移角度看 EA2－EA1＝EB1－EB2或ΔEA＝－ΔEB 系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能 一、单选题 1．桑格尔弹道是如今各国巡航导弹普遍采用的一种反追踪式弹道。导弹经地表发射后会多次“跳跃”过大气层然后击中目标，从而雷达不能准确捕捉运动轨迹。如图所示，已知地球半径为R，质量为M，大气层厚度为d，导弹的质量为m，到达预定高度后关闭发动机，由A点第一次进入大气层，经机翼修正速度后从B点再次穿出大气层，经C点由D点再次进入大气层。由上述信息可以判断（　　）    A．导弹从A点到D点的过程中机械能守恒 B．导弹在A、B、D三点速度大小相等 C．导弹在C点，只受万有引力作用 D．导弹在D点受向心力大小为 2．关于机械能守恒，下列说法正确的是（　　） A．物体做匀速直线运动，机械能一定守恒 B．合外力对物体做功，机械能有可能守性 C．运动的物体所受合外力不为零，机械能一定不守恒 D．两个物体组成的系统中，相互作用力对其中一个物体做了正功，系统的机械能一定变大 3．现体从离地高H处的M点开始做自由落体运动，下落至离地高度为处的N点，下列能量条形图表示了物体在M和N处的动能虽和重力势能E的相对大小关系，可能正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   4．2022年11月29日，“长征二号F”遥十五运载火箭搭载质量为的神舟十五号载人飞船在酒泉卫星发射中心点火发射，之后载人飞船顺利与空间站对接并在预定轨道做匀速圆周运动。设对接后的飞船和空间站组合体的总质量为m，组合体距地面的高度为h，已知地球的质量为M、半径为R，引力常量为G。若取无穷远处引力势能为零，某物体与地球的引力势能表达式为（为某物体的质量，r为该物体到地心的距离），发射飞船时“长征二号F”遥十五运载火箭对飞船做的功为W，组合体在轨道上的动能为，势能为，机械能为E，则（　　） A． B． C． D． 5．民俗表演“抡花”已被列入国家级非物质文化遗产，抡花的原理如图，两花筒（用耐高温材料制成的装有木炭和铁片的网状容器）质量均为m，用长为L的钢丝绳固定在长度为d的横梁两端，点燃后在水平面内逐渐加速转动起来，熔化的铁水会从花筒的孔眼中流出溅落到地面，璀璨夺目，下列说法