資源簡介

第八章 機械能守恒定律 復(fù)習(xí)學(xué)案
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
物理觀念：
理解功、功率的概念，知道功是標(biāo)量，理解正功、負(fù)功的含義。
理解重力勢能、動能的表達(dá)式，知道重力做功與重力勢能變化的關(guān)系，知道動能定理。
知道機械能守恒定律的內(nèi)容和守恒條件。
科學(xué)思維：
能分析汽車發(fā)動機功率一定時，牽引力與速度之間的關(guān)系，并能分析、解釋實際生活中的現(xiàn)象。
通過重力做功與重力勢能變化的關(guān)系、動能定理等體會功能關(guān)系。
能應(yīng)用機械能守恒定律解決有關(guān)問題
科學(xué)探究：
領(lǐng)悟應(yīng)用功的表達(dá)式、牛頓第二定律和運動學(xué)公式推導(dǎo)動能定理的過程。
能設(shè)計實驗，驗證機械能守恒定律
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：
能用功、功率、功能關(guān)系、能量守恒的觀點解釋生產(chǎn)、生活中的現(xiàn)象，并能解決實際問題，提高理論與實踐相結(jié)合的能力。
學(xué)習(xí)重點難點：
重點：功、功率、功能關(guān)系、機械能守恒定律。
難點：機車啟動問題、動能定理的應(yīng)用、機械能守恒定律的應(yīng)用。
學(xué)習(xí)任務(wù)：
知識梳理
知識應(yīng)用：
一、單選題
1．如圖所示，木塊B上表面是水平的，木塊A置于B上并與B保持相對靜止，一起沿固定的光滑斜面由靜止開始下滑，在下滑過程中（　?。?br/> A．A所受的合外力對A不做功 B．B對A的彈力做正功
C．B對A的摩擦力做正功 D．A對B的正壓力等于A的重力
2．如圖所示，物體受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直線運動，監(jiān)測到推力F、物體速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖所示，取，則（　?。?br/>A．物體的質(zhì)量為2kg
B．動摩擦因數(shù)μ=0.1
C．這3s內(nèi)推力F做功16J
D．這內(nèi)物體克服摩擦力做功12J
3．如圖所示，質(zhì)量為m的小球A沿高度為h、傾角為的光滑斜面由靜止滑下，另一質(zhì)量與A相同的小球B自相同高度同時由靜止落下。下列說法正確的是（　　）
A．落地前瞬間A球與B球速度相同
B．兩球重力的平均功率相等
C．落地前的瞬間A球與B球的重力瞬時功率相同
D．落地前的瞬間A球的重力瞬時功率比B球的瞬時功率小
4．如圖所示，將8個質(zhì)量均為m的小物塊（可視為質(zhì)點）用輕質(zhì)的細(xì)桿相連靜止放在水平面上，相鄰小物塊間的距離為L。已知AB段光滑，小物塊與BC段間的動摩擦因數(shù)均為μ。剛開始時1號小物塊在B處，現(xiàn)用水平拉力作用在1號小物塊上，使8個小物塊一起向右運動，則1號物塊運動過程中能達(dá)到的最大速度為（　?。?br/>
A． B． C． D．
5．如圖，輕桿可繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，兩端固定A、B兩個小球（可視為質(zhì)點），兩小球的質(zhì)量分別為mA=0.2kg，mB=0.1kg，到轉(zhuǎn)軸O的距離分別為rA=20cm，rB=40cm。現(xiàn)給小球B大小為vB=4m/s線速度，使兩小球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動起來，不計轉(zhuǎn)軸處的摩擦力及空氣阻力，重力加速度g取10m/s2，則輕桿轉(zhuǎn)到水平位置時，輕桿對小球A的作用力大小為（　?。?br/>A．2N B．4N C．2N D．6N
二、多選題
9．下列說法正確的有（　?。?br/>A．若運動物體所受的合外力為零，則物體的動能一定保持不變
B．若運動物體所受的合外力不為零，則物體的動能一定發(fā)生變化
C．若運動物體的動能保持不變，則該物體所受合外力一定為零
D．若運動物體的動能發(fā)生變化，則該物體所受合外力一定不為零
6．湖北神農(nóng)架國際滑雪場是華中地區(qū)一家規(guī)模大、海拔高的天然高山滑雪場，海拔高度為2120~2380米，有著“南國滑雪勝地”之美譽。在滑雪場地有個碗形坡道，可簡化為如圖所示的光滑的斜坡軌道與粗糙的弧形軌道與分別相切于兩點，且軌道BCD是以O(shè)點為圓心、H為半徑，圓心角為120°的圓弧，等高，C為最低點，軌道內(nèi)粗糙程度處處相同。一滑雪愛好者從距B點高H處由靜止開始自由下滑，恰好可以運動至距D點高處。不計空氣阻力，重力加速度為g，則滑雪愛好者（　　）
A．第一次經(jīng)過C點時對軌道的壓力大小小于重力大小的4倍
B．第一次與第二次經(jīng)過D點時的速度大小相同，均為
C．從斜坡軌道DE返回后恰好可回到B點
D．從斜坡軌道DE返回后一定能越過B點并沿斜坡軌道AB繼續(xù)上滑至某處
7．?dāng)[動是生活中常見的運動形式。如圖甲所示，長為L的輕桿一端繞光滑的軸轉(zhuǎn)動，另一端固定質(zhì)量為m的小球1。如圖乙所示，長為的輕桿一端繞光滑的軸轉(zhuǎn)動，中點處和另一端分別固定質(zhì)量均為m的小球2、3。三個小球均可視為質(zhì)點，兩桿均從水平位置由靜止釋放，忽略空氣阻力。下列說法正確的是（　?。?br/> A．1、2運動到各自最低點時的動能相等
B．1、2運動到各自最低點時的向心加速度大小之比為5：3
C．在2運動到最低點的過程中，輕桿對2做正功
D．在3運動到最低點的過程中，輕桿對3做的功為
8．一半徑為r的小球緊貼豎直放置的圓形管道內(nèi)壁做圓周運動，如圖甲所示。小球運動到最高點時管壁對小球的作用力大小為，小球的速度大小為v，其圖像如圖乙所示。已知重力加速度為g，規(guī)定豎直向下為正方向，不計一切阻力。則下列說法正確的是（　　）
A．小球的質(zhì)量為
B．圓形管道內(nèi)側(cè)壁半徑為
C．當(dāng)時，小球受到外側(cè)壁豎直向上的作用力，大小為
D．小球在最低點的最小速度為
10．如圖所示，質(zhì)量相同的兩位同學(xué)（均視為質(zhì)點），從同一水平地面沿不同路徑運動到樓頂，女同學(xué)所用的時間比男同學(xué)所用的時間長，關(guān)于兩同學(xué)向上運動的過程中，下列說法正確的是（　?。?br/>A．兩同學(xué)克服重力做的功相同
B．女同學(xué)克服重力做的功比男同學(xué)克服重力做的功多
C．女同學(xué)克服重力做功的平均功率比男同學(xué)克服重力做功的平均功率小
D．女同學(xué)克服重力做功的平均功率比男同學(xué)克服重力做功的平均功率大
三、實驗題
12．某物理興趣小組利用如圖甲所示的裝置驗證系統(tǒng)機械能守恒定律。
（1）下面選材和操作步驟中錯誤的是______。
A．物塊a和物塊b應(yīng)選用質(zhì)量大、體積大、密度大的材料
B．用天平測量物塊a的質(zhì)量和物塊b的質(zhì)量，要求小于
C．把打點計時器、定滑輪固定在鐵架臺上，要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)線連接物塊a和物塊b
D．把固定在物塊a上的紙帶穿過打點計時器的限位孔，讓物塊a靠近打點計時器，先釋放物塊a和物塊b再接通打點計時器的電源
（2）在實驗過程中打出的一條紙帶如圖乙所示，若每相鄰兩計數(shù)點間還有四個計時點沒有畫出，打點計時器所用交流電的周期是T，測得計數(shù)點O、A、B、C、D、E、F相鄰兩點間的距離分別為、、、、、，則打計數(shù)點A時物塊a和物塊b運動的速度大小______，打計數(shù)點E時物塊a和物塊b運動的速度大小______，從打計數(shù)點A到E的過程中，物塊a和物塊b組成的系統(tǒng)減小的重力勢能______，系統(tǒng)增加的動能為______，若約等于，則在誤差允許的范圍內(nèi)，物塊a和物塊b組成的系統(tǒng)機械能守恒。（物塊a的質(zhì)量、物塊b的質(zhì)量、重力加速度g、交流電的周期T、以及、、、、、均為已知，且結(jié)果用上述物理量符號表示，可以不化簡）

13．某同學(xué)用如圖甲所示的裝置探究“恒力做功與動能變化的關(guān)系”。

（1）實驗中，為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合力，先調(diào)節(jié)長木板上滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行。接下來還要進行平衡摩擦力的操作，下列操作正確的是___________。
A．將長木板水平放置，調(diào)節(jié)砂和砂桶的總質(zhì)量為m，輕推小車，讓其做勻速運動
B．將長木板沒有滑輪的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，撤去砂和砂桶，輕推小車，讓其做勻速運動
（2）在實驗中，當(dāng)砂和砂桶的總質(zhì)量m___________（填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“等于”）小車（含砝碼）的總質(zhì)量M時，可以認(rèn)為細(xì)線拉力等于砂和砂桶受到的重力。
（3）實驗中砂和砂桶的總質(zhì)量，小車和砝碼的總質(zhì)量，取重力加速度大小，圖乙是實驗中得到的一條紙帶，O、A、B、C、D、E、F、G為8個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，已知打點計時器的工作頻率為50Hz。用刻度尺進行相關(guān)長度的測量，其中CE段的測量情況如圖丙所示，打點計時器打下D點時小車的速度大小為___________，從C點到E點細(xì)線的拉力對小車做的功為___________J，把此值與從C點到E點小車的動能變化量進行比較即可得到實驗結(jié)論。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）
四、解答題
14．在火炮發(fā)明并被大規(guī)模應(yīng)用于實戰(zhàn)之前，拋石機是中國古代常用的破城重器，如圖甲是還原后的古代拋石機。某同學(xué)仿照古代拋石機制作一個拋石機模型如圖乙所示，炮架上橫置一個可以轉(zhuǎn)動的軸，固定在軸上的長輕桿，可繞轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸O到地面的距離為，發(fā)射前長桿A端著地與地面成30°夾角，A端半球形凹槽中放置一質(zhì)量的物體，兩人用手拉動長輕桿另一端B至O點正下方，B貼近地面且速度，此時長輕桿受到裝置作用迅速停止，A端物體從最高點水平飛出，重力加速度。求：
（1）物體從最高點飛出時的速度大??；
（2）物體從最高點飛出前對長桿凹槽在豎直方向上的彈力；
（3）發(fā)射的整個過程中裝置對物體做的功。

15．如圖為一起重機從很深的坑中將重物提起，重物先由靜止開始豎直向上做勻加速直線運動，加速度大小為2m/s2，當(dāng)起重機輸出功率達(dá)到其允許輸出的最大值時，保持該功率不變，已知重物質(zhì)量為500kg，起重機最大輸出功率為60KW，求：
（1）重物勻加速運動的時間；
（2）重物上升的最大速度；
（3）重物達(dá)到最大速度時共上升30m，則上升的總時間為多少？

17．滑雪是一項極具挑戰(zhàn)性的運動。如圖所示，AB為長的水平直滑道，DE是一圓心角為53°、半徑為的光滑豎直圓弧滑道，E點為圓弧最低點。某次訓(xùn)練中，運動員從A點由靜止開始，通過滑雪杖撐地沿直線向前滑行，運動員獲得的水平推力恒為。運動員到達(dá)B點后水平滑出，恰好從D點沿圓弧切線方向滑入DE滑道。已知運動員連同裝備質(zhì)量，滑板與A、B滑道間的滑動摩擦力為，運動員可看做質(zhì)點，不計空氣阻力，重力加速度g取10m/s2，，，求：
（1）運動員到達(dá)B點的速度大小v；
（2）B、D兩點間的高度差h；
（3）運動員到達(dá)E點時對滑道的壓力大小。
18．糧食事關(guān)國運民生，糧食安全是國家安全的重要基礎(chǔ)。在大型糧倉系統(tǒng)中，常使用傳送帶來搬運糧食。如圖甲所示，傾角為的傳送帶以恒定的速率逆時針方向轉(zhuǎn)動，皮帶始終是繃緊的，將質(zhì)量的糧袋（可視為質(zhì)點）輕放在傳送帶上的A端，經(jīng)過1.2s到達(dá)傳送帶的B端。用速度傳感器分別測得糧袋與傳送帶的速度v隨時間t變化的圖像如圖乙所示。已知重力加速度，，求：
（1）A、B兩點間的距離；
（2）糧袋從A運動到B的過程中，糧袋與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量。

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