第八章 机械能守恒定律 章末整合提升-【精讲精练】2024-2025学年高中物理必修第二册同步学习方案（人教版2019）

第八章机械能守恒定律● 4.某同学做“验证机械能守恒定律”实验时， 能增加量△E,= ,重力势能减少 不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损 量△E。 由以上可得出实验 坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相 结论 邻点间的距离已测出标在图中，单位是 (2)根据实验判断下列图像中正确的图像 cm。打点计时器工作频率为50Hz,重力 是（其中△E表示物体动能的变化量，△h 加速度g取9.8m/s。 表示物体下落的高度) (选填字母)。 1234 2832364.043￥ (1)重物在2点的速度y2= ,在 5点的速度v= ,此过程中动 章末整合提升 体系构建 概念：物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了一段 ,我们就说该力对物体做了功 功 公式：W=Flcos a。当0°≤a<90时，W为；当a=90°时，W=;当90°<≤180°时，W为 过程量：做功的过程是能量 的过程 特点 标量：无方向，但有正负 概念：单位时间内做功的多少 机 功率 平均功率：P 公式 瞬时功率：P=Fvcos a 守 恒 动能：E= 定 机械能 重力势能：E,= 势能 弹性势能 重力做功与重力势能的变化：W。 弹簧弹力做功与弹性势能的变化：W 功能关系 动能定理：W 机械能守恒定律：E十E, 综合应用 W,=一F(s十L):A对B的摩擦力做功为 W2=Fs,所以这一对摩擦力对系统做功 一、“摩擦生热”的探究分析 总和为W=一FL。从能量的角度说，这 如图所示，木板B长为 就是转化为内能的部分。 L,静止在光滑水平面 综上可知：(1)相互摩擦的系统内，一对静 上，一个小物体A以速 摩擦力所做的总功等于零。(2)相互摩擦 度V。滑上B的左端，当A滑到B的右端 的系统内，一对滑动摩擦力所做的功总是 时恰好相对B静止。此时物体B运动了s 负值，其绝对值等于滑动摩擦力与相对位 的位移，可以判断B对A的摩擦力做功为 移的乘积，即恰等于系统损失的机械能。 115 ·物理·必修第二册（配RJ版） 例1如图所示，电机带动 二、功能关系的理解与应用 水平传送带以速度v匀速 例2（多选)一物块在高3.0m、长5.0m 运动，一质量为m的小木块由静止轻放在 的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重 传送带上，若小木块与传送带之间的动摩 力势能和动能随下滑距离s的变化如图中 擦因数为以。设传送带足够长。当小木块 直线I、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s。则 与传送带相对静止时，求此过程中： () (1)小木块的位移： (2)传送带转过的路程： (3)小木块获得的动能： (4)产生的热量。 A.物块下滑过程中机械能不守恒 B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C.物块下滑时加速度的大小为6.0ms D.当物块下滑2.0m时机械能损失了12J 。核心素养·思维升华 (1)功与能量的转化：不同形式的能量之间的转 化是通过做功实现的。做功的过程就是各种形 式的能量之间转化（或转移）的过程，且做了多少 功，就有多少能量发生转化（或转移）。因此，功 是能量转化的量度。 (2)功与能的关系 由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某 种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如下： 功 能的变化 表达式 正功 重力势能减少 重力做功 WG=Epl-Epe 负功 重力势能增加 正功 弹性势能减少 弹力做功 W￥=Epl一Epe 负功 弹性势能增加 正功 动能增加 合力做功 W合=E2-Ek 负功 动能减少 其他力 正功 机械能增加 W他=Eg一E 做功 负功 机械能减少 注：其他力指的是重力和系统内弹力之外的力。 提示：[章末达标检测]请完成检测卷（四）、模块综合检测卷（一）、模块综合检测卷（二） 116(3)由(m+m2)#2-(m-m)gh,得#-k= (3)点迹清晰,最初两点间距离接近2mm ()-58 (4)纸带通过打点计时器的阻力 小于它所减少的重力 m/s2=4. 85m/s2, 势能 质量大、密度大的重锤 m1+m2 (5)一条过原点的倾斜直线 重力加速度 g-9.7m/s2。 4.解析 (1)根据匀变速直线运动的规律,可以求出重物 [答案](1)2.4(2)0.58 0.60 在误差允许的范围 在2点的速度v(2.8+3.2)×10-2 2×0.02 内,m、m2组成的系统机械能守恒 (3)9.7 m/s-1.50m/s [例3] [解析] (6)滑块通过光电门的速度 和重物在5点的速度v(4.0+4.3)×10-} 2X0.02 -m/s= ##1-△#2△ 2.075 m/s,所以动能增加量为 E,-2~ 所以E xt(M+m)}-(M+m)()}, 1.03mJ,我们选5点为重力势能参考点,则重力势能减 Ec-(M+m)#}-(M+m)(){2}。 少量为△E.=mgh25-m×9.8x(3.2+3.6+4.0)x 10-2J~1.06mJ,由以上可得出实验结论为:在误差允 (7)系统重力势能的减少量等于托盘和码重力势能的 许的范围内,机械能守恒。 减少量△E。一mgs。 (2)物体机械能守恒,应有物体减少的重力势能转化为 (8)若△E.一E一E,则验证了机械能守恒定律。 增加的动能,即△E.一mg△h,可见物体增加的动能与下 [答案](6)(+ n)(){}(M+n)()} 落的距离成正比,选项C正确。 答案 (1)1.50m/s 2.075m/s 1.03mJ 1.06nI 在误差允许的范围内,机械能守恒 (7)mgs (8)△E.-E-Eh (2)C 提升案·随堂演练·基础落实 章末整合提升 1.A 由于重物下落时要克服阻力做功,重物减少的重力 [体系构建] 势能转化为重物的动能和系统的内能,故重力势能的减 小量大于动能的增加量,A正确。 2.解析 (1)从题图甲中的实验装置中发现,打点计时器 Ep-Ep2Ep-EEk-E $Ep+E 接在了直流电源上,打点计时器的工作电源是低压交流 [综合应用] 电源。因此,明显的错误是打点计时器不能接在直流电 [例1] [解析] 小木块刚放上时,速度为零,受到传送 源上。 带的滑动摩擦力作用,做匀加速直线运动,达到与传送 (2)为了使纸带上打下的第1个点是速度为零的初始 带速度相同后不再有相对滑动,整个过程中小木块获得 点,应该先接通电源,让打点计时器正常工作后,再释放 一定的动能,系统要产生热量。对小木块,相对滑动时, 纸带,若先释放纸带,再接通电源,当打点计时器打点 由ma=mg得加速度a=ug。由v-at得达到相对静 时,纸带已经下落,打下的第1个点的速度不为零。因 此,为保证重物下落的初速度为零,应先接通电源,再释 放纸带。 (3)根据实验原理,只要验证gh.-一n2?即可验证机械 (2)传送带始终匀速运动,转过的路程 能守恒定律,因此需求解v。根据匀变速直线运动规律 2-vz- # 8T2,故只 (3)小木块获得的动能Ei-m}; 87^{}成立,就可 (4)摩擦产生的热量。-mg(x2-x1)-m^{}。 验证重物下落过程中机械能守恒。 ([答案(1)#(2)}3)})4)} 答案(1)打点计时器不能接直流电源(或打点计时器 (h-h)2} 应接交流电源)(2)A(3)- [例2] [解析] 由重力势能和动能随下滑距离;变化的 872 图像可知,重力势能和动能之和随下滑距离s的增大而 3.解析(1)根据实验原理可知选用的器材为A、B、D。 减小,可知物块下滑过程中机械能不守恒,A项正确;在 (2)打点计时器的安装放置要求底板要竖直,打点计时 斜面顶端,重力势能ngh一30I,解得物块质量m 器靠近底板安装并固定。实验时应先接通电源,再释放 1kg,由重力势能随下滑距离s变化图像可知,重力势 纸带。 能可以表示为E。一(30一6s)J,由动能随下滑距离s变 (3)计数时对所选用的纸带要求是点迹清晰,最初两点 化图像可知,动能可以表示为E.一2sJ,设斜面倾角为 间距离接近2mm。 (4)实验中纸带通过打点计时器的阻力是产生系统误差 的主要原因。由于阻力的作用使重锤获得的动能往往 -mgcos8·s-E.+E-30 J-(30-6s+2s-30)] 小于它所减少的重力势能。为减小误差,悬挂在纸带下 的重锤应选择质量大、密度大的。 (5)若满足机械能守恒定律应有--gh,故-v2-h图 得,-4sm^{}/s{},对比匀变速直线运动公式v}一2as,可 线是一条过原点的倾斜直线,该线的斜率等于重力加 得a-2m/s2},即物块下滑时加速度的大小为2.0m/s^②} 速度。 C项错误;由重力势能和动能随下滑距离;变化图像可 答案(1)ABD 知,当物块下滑2.0m时机械能为E-18J十4J一22$, (2)底板要竖直,打点计时器靠近底板安装并固定 接 机械能损失了△E一30J一22J一8J,D项错误。 通电源 释放纸带 [答案]AB 30