高一物理機(jī)械能守恒例題解析
高一物理機(jī)械能守恒例題解析
機(jī)械能守恒是高一物理課本中的重要知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生可以根據(jù)例題來(lái)學(xué)好能機(jī)械能守恒內(nèi)容。下面學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)?lái)的高一物理機(jī)械能守恒例題及解析，希望對(duì)你有幫助。
高一物理機(jī)械能守恒例題
一.由“機(jī)械能=動(dòng)能+勢(shì)能”判斷：若速度和高度不變，質(zhì)量減小，動(dòng)能減小，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小;若質(zhì)量和速度不變，高度減小，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小。
例1.直升飛機(jī)在空中勻速下降的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是：()
A.直升飛機(jī)的動(dòng)能不變，機(jī)械能也不變;
B.直升飛機(jī)的重力勢(shì)能減小，機(jī)械能也減小;
C.直升飛機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能;
D.直升飛機(jī)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
解析：這道題涉及到?jīng)Q定動(dòng)能、勢(shì)能的因素和機(jī)械能是動(dòng)能和勢(shì)能的總和以及能量轉(zhuǎn)化的知識(shí)。因?yàn)橥患茱w機(jī)來(lái)說(shuō)質(zhì)量不變，勻速運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)速度沒(méi)有變，所以動(dòng)能沒(méi)有變，隨著飛機(jī)的下降，高度減小，重力勢(shì)能減小，由于“機(jī)械能=動(dòng)能+勢(shì)能”，則機(jī)械能減小。故正確答案選B。
二.外力對(duì)物體做功，也由“機(jī)械能=動(dòng)能+勢(shì)能”來(lái)判斷：若質(zhì)量和速度不變，高度增加，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增大，機(jī)械能增大。
例2.起重機(jī)豎直方向勻速吊起某一重物G，在這一過(guò)程中，物體的：()
A.動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能不變;
B.動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，機(jī)械能增加;
C.動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增加，機(jī)械能不變;
D.動(dòng)能減小，重力勢(shì)能不變，機(jī)械能減小。
解析：本題主要考查影響動(dòng)能和勢(shì)能大小的因素，由于起重機(jī)吊物體是沿豎直方向勻速上升，質(zhì)量和速度不變，動(dòng)能不變;但由于起重機(jī)吊起物體，使物體逐漸升高，起重機(jī)克服了物體的重力做功，它的重力勢(shì)能會(huì)越來(lái)越大，由于機(jī)械能等于不變的動(dòng)能和增大的重力勢(shì)能之和，故正確答案選B。
三.在動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，如果題目中有“光滑”、“自由”、“不計(jì)阻力”等詞語(yǔ)，說(shuō)明不計(jì)摩擦，則機(jī)械能不變
例3.一個(gè)小孩從公園光滑的滑梯的頂端滑到底端，對(duì)于機(jī)械能的變化情況，下列說(shuō)法正確的是()
A.重力勢(shì)能減小，動(dòng)能不變，機(jī)械能減小;
B.重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能減小;
C.重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能增加;
D.重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能不變。
解析：小孩是從“光滑”的滑梯的頂端滑到底端，說(shuō)明不計(jì)摩擦，則機(jī)械能不變，又因?yàn)槲矬w由“頂端”到“底端”，它的重力勢(shì)能減小了，所以動(dòng)能就增大了。故可判斷正確答案為D。
四.在動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，若考慮摩擦，則機(jī)械能減小
例4.滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，每次上升的高度逐漸降低，對(duì)此以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是：()
A.滾擺運(yùn)動(dòng)到最高處時(shí)，動(dòng)能為零;
B.滾擺下落過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能;
C.滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力做功，機(jī)械能不斷的減小;
D.滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力勢(shì)能不變。
解析：滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在最高點(diǎn)時(shí)，速度等于零，此時(shí)，滾擺的重力勢(shì)能最大，動(dòng)能最小;滾擺在上升的過(guò)程中，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能;在下降過(guò)程中，由于滾擺要不斷的克服摩擦阻力做功，所以滾擺的機(jī)械能減小，因此，A、B、C都是正確的，故本題應(yīng)選答案D。
高一物理機(jī)械能守恒知識(shí)點(diǎn)
1.機(jī)械能:物體的動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能,即E=Ek+Ep.其中勢(shì)能包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能.
2. 機(jī)械能守恒定律:在只有重力做功的情形下,物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總量保持不變.如果還有彈力做功,則發(fā)生動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總量仍保持不變.
3.表達(dá)式:
(1) ;(2)
用⑴時(shí),需要規(guī)定重力勢(shì)能的參考平面.用⑵時(shí)則不必規(guī)定重力勢(shì)能的參考平面，因?yàn)橹亓?shì)能的改變量與參考平面的選取沒(méi)有關(guān)系.
4.機(jī)械能守恒的條件:只有重力或彈力做功,包括以下三種情況:
(1)只有重力和彈力作用,沒(méi)有其他力作用;
(2)有重力、彈力以外的力作用,但這些力不做功;
(3)有重力、彈力以外的力做功,但這些力做功的代數(shù)和為零.
5.對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解
(1)機(jī)械能守恒定律的研究對(duì)象一定是系統(tǒng)，至少包括地球在內(nèi).通常我們說(shuō)“小球的機(jī)械能守恒”其實(shí)一定也就包括地球在內(nèi),因?yàn)橹亓?shì)能就是小球和地球所共有的.另外物體動(dòng)能中的v,也是相對(duì)于地面的速度.
(2)當(dāng)研究對(duì)象(除地球以外)只有一個(gè)物體時(shí),往往根據(jù)是否“只有重力做功”來(lái)判定機(jī)械能是否守恒;當(dāng)研究對(duì)象(除地球以外)由多個(gè)物體組成時(shí),往往根據(jù)是否“沒(méi)有摩擦和介質(zhì)阻力”來(lái)判定機(jī)械能是否守恒.
(3)“只有重力做功”不等于“只受重力作用”,在該過(guò)程中,物體可以受其它力的作用,只要這些力不做功,或所做功的代數(shù)和為零,就可以認(rèn)為是“只有重力做功”.
6.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的基本步驟
(1)根據(jù)題意選取研究對(duì)象(物體或系統(tǒng)).
(2)明確研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，分析對(duì)象在過(guò)程中的受力情況，弄清各力做功的情況，判斷機(jī)械能是否守恒.
(3)恰當(dāng)?shù)剡x取零勢(shì)面，確定研究對(duì)象在過(guò)程中的始態(tài)和末態(tài)的機(jī)械能.
(4)根據(jù)機(jī)械能守恒定律的不同表達(dá)式列式方程，若選用了增(減)量表達(dá)式，(3)就應(yīng)成為確定過(guò)程中，動(dòng)能、勢(shì)能在過(guò)程中的增減量或各部分機(jī)械能在過(guò)程中的增減量來(lái)列方程進(jìn)行求解.
高一物理知識(shí)點(diǎn)
一、運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念
1、參考系： 運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，靜止是相對(duì)的。一個(gè)物體是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的，都是相對(duì)于參考系在而言的。通常以地面為參考系。
2、質(zhì)點(diǎn)：
(1)定義：用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的模型，是科學(xué)的抽象。
(2)物體可看做質(zhì)點(diǎn)的條件：研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的大小和形狀對(duì)研究結(jié)果的影響可以忽略。且物體能否看成質(zhì)點(diǎn)，要具體問(wèn)題具體分析。
(3)物體可被看做質(zhì)點(diǎn)的幾種情況:
?、倨絼?dòng)的物體通?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)。
?、谟修D(zhuǎn)動(dòng)但相對(duì)平動(dòng)而言可以忽略時(shí)，也可以把物體視為質(zhì)點(diǎn)。
③同一物體，有時(shí)可看成質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)不能.當(dāng)物體本身的大小對(duì)所研究問(wèn)題的影響不能忽略時(shí)，不能把物體看做質(zhì)點(diǎn)，反之，則可以。
【注】質(zhì)點(diǎn)并不是質(zhì)量很小的點(diǎn)，要區(qū)別于幾何學(xué)中的“點(diǎn)”。
3、時(shí)間和時(shí)刻：
時(shí)刻是指某一瞬間，用時(shí)間軸上的一個(gè)點(diǎn)來(lái)表示，它與狀態(tài)量相對(duì)應(yīng);時(shí)間是指起始時(shí)刻到終止時(shí)刻之間的間隔，用時(shí)間軸上的一段線段來(lái)表示，它與過(guò)程量相對(duì)應(yīng)。
4、位移和路程：
位移用來(lái)描述質(zhì)點(diǎn)位置的變化，是質(zhì)點(diǎn)的由初位置指向末位置的有向線段，是矢量;
路程是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度，是標(biāo)量。
5、速度：
用來(lái)描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)快慢和方向的物理量，是矢量。
(1)平均速度：是位移與通過(guò)這段位移所用時(shí)間的比值，其定義式為，方向與位移的方向相同。平均速度對(duì)變速運(yùn)動(dòng)只能作粗略的描述。
(2)瞬時(shí)速度：是質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻或通過(guò)某一位置的速度，瞬時(shí)速度簡(jiǎn)稱速度，它可以精確變速運(yùn)動(dòng)。瞬時(shí)速度的大小簡(jiǎn)稱速率，它是一個(gè)標(biāo)量。
6、加速度：用量描述速度變化快慢的的物理量，其定義式為。
加速度是矢量，其方向與速度的變化量方向相同(注意與速度的方向沒(méi)有關(guān)系)，大小由兩個(gè)因素決定。
補(bǔ)充：速度與加速度的關(guān)系
1、速度與加速度沒(méi)有必然的關(guān)系，即：
(1)速度大，加速度不一定也大;
(2)加速度大，速度不一定也大;
(3)速度為零，加速度不一定也為零;
(4)加速度為零，速度不一定也為零。
2、當(dāng)加速度a與速度V方向的關(guān)系確定時(shí)，則有：
(1)若a 與V方向相同時(shí)，不管a如何變化，V都增大。
(2)若a 與V方向相反時(shí)，不管a如何變化，V都減小。
二、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其應(yīng)用：
1、定義：在任意相等的時(shí)間內(nèi)速度的變化都相等的直線運(yùn)動(dòng)。
2、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，可由下面四個(gè)基本關(guān)系式表示：
(1)速度公式
(2)位移公式
(3)速度與位移式
(4)平均速度公式
3、幾個(gè)常用的推論：
(1)任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)的位移之差為恒量
△x=x2-x1=x3-x2=……=xn-xn-1=aT2
(2)某段時(shí)間內(nèi)時(shí)間中點(diǎn)瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，。
(3)一段位移內(nèi)位移中點(diǎn)的瞬時(shí)速度v中與這段位移初速度v0和末速度vt的關(guān)系為。
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