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(共21张PPT)
专题六 机械能守恒定律　　
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机械能守恒定律　
第1讲　功与功率　　
课标要求 1.理解功和功率．
2．了解生产生活中常见机械的功率大小及其意义．
考点一　功与功率
PART
01
第一部分
1．功
(1)做功的两个要素
①作用在物体上的________．
②物体在力的________上发生的________．
(2)功的物理意义：功是能量转化的________．
力
方向
位移
量度
(3)公式：W＝Fl cos α.
①α是力与________之间的夹角(如图所示)，l为物体对地的位移．
②该公式只适用于________．
(4)功的正负
①当0°≤α<90°时，W>0，力对物体做________．
②当90°<α≤180°时，W<0，力对物体做________，或者说物体_______这个力做了功．
③当α＝90°时，W＝0，力对物体________．
位移方向
恒力做功
正功
负功
克服
不做功
快慢
平均功率
平均功率
瞬时功率
正常工作
实际工作
√
汽车从山脚行驶到山顶的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．重力对汽车做正功
B．牵引力对汽车做正功
C．支持力对汽车做正功
√
√
【跟踪训练2】　如图所示，两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，物体通过一段位移时，力F1对物体做功4 J，力F2对物体做功3 J，则力F1和F2的合力对物体做功为(　　)
A. 7 J B．1 J
C．5 J D．12 J
解析：功是标量，则力F1和F2的合力对物体做功为W合＝W1＋W2＝4 J＋3 J＝7 J，A正确，B、C、D错误．
√
质量m＝0.05 kg的金属小球，由空中某点开始做自由落体运动，经过2 s落地，g取10 m/s2，落地前瞬间小球所受重力的功率为(　　)
A．0.2 W B．1 W
C．5 W D．10 W
解析：由题意知，小球落地时速度为v＝gt＝10×2 m/s＝20 m/s，则重力的瞬时功率为P＝mgv＝0.05×10×20 W＝10 W．
√
【跟踪训练3】　从空中以40 m/s的初速度平抛一所受重力为10 N的物体，物体在空中运动 3 s 落地，不计空气阻力，g取10 m/s2，则物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为(　　)
A．300 W B．400 W
C．500 W D．700 W
√
【跟踪训练4】　(2025·广东茂名合格考)某同学利用动感单车锻炼．动感单车的阻力主要来源于车轮上的阻尼装置，该同学蹬车时每分钟克服阻力做功约为45 kJ，他蹬车时做功的平均功率约为(　　)
A．0.75 W B．45 W
C．750 W D．45 kW
考点二　机车启动问题
PART
02
第二部分
1．恒定功率启动
恒定功率指机车发动机的功率恒定，即牵引力F的功率恒定，P＝Fv.在运动方向上，机车受阻力f和牵引力F，由牛顿第二定律可知，F－f＝ma，启动过程，速度v增大，牵引力F减小，加速度a减小，当F＝f时，a＝0，机车做匀速直线运动，速度最大为vm，此时P＝fvm.
2．恒定加速度启动
由牛顿第二定律可知F－f＝ma，a恒定，则F恒定，速度v变大，由P＝Fv知功率增大，当功率增大到额定功率时，F>f，a≠0，v增大，则F减小，a减小，v增大，当F＝f时速度达到最大．
√
(2025·广东茂名合格考)汽车以8.0×104 W的额定功率在平直公路上行驶，当它的速度为20 m/s时，汽车受到的牵引力大小为(　　)
A．8 000 N　　　　 B．4 000 N
C．2 500 N D．1 600 N
√
司机驾驶手动挡汽车在平直公路上以“5挡”匀速行驶，若遇到上坡，在汽车功率保持不变时，司机由“5”挡换到“3”挡或更低的挡位，其目的是
(　　)
A．增大速度，得到较小的牵引力
B．减小速度，得到较小的牵引力
C．增大速度，得到较大的牵引力
D．减小速度，得到较大的牵引力
√
【跟踪训练5】　铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高机车牵引力功率是一个重要问题．已知匀速行驶时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f＝kv2.列车要提速，就必须研制出更大功率的机车．当列车分别以120 km/h 和40 km/h 的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车的牵引力功率之比为(　　)
A．3∶1 B．9∶1
C．27∶1 D．81∶1
解析：列车匀速行驶时，牵引力与阻力相等，则P＝Fv＝fv＝kv3.(共29张PPT)
第3讲　机械能守恒定律　
课标要求 1.通过实验，验证机械能守恒定律．
2．理解机械能守恒定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性．
3．能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题．
考点一　机械能守恒的条件
PART
01
第一部分
1．机械能：重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为机械能，通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式．
2．机械能守恒定律：在只有________或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能________．
重力
保持不变
3．机械能守恒的三类常见情况
(1)从受力角度看：只受重力、系统内相互作用的弹力，不受其他力．
(2)从做功角度看：除重力、系统内相互作用的弹力外，其他力都不做功．
(3)从能量转化看：只有系统内的重力势能、弹性势能、动能之间的转化，既没有系统外物体与系统内物体间能量转化或转移，也没有除机械能外其他能量参与转化．
√
现代城市高楼林立，高空坠物易造成伤害．不考虑空气阻力，在高空坠物过程中，下列说法不正确的是(　　)
A．物体下落过程中，重力势能增大，动能减小
B．物体下落过程中，重力做正功，动能增大
C．同一物体坠落时，楼层越高，落地时动能越大
D．物体下落过程中，机械能守恒
解析：物体在下落过程中重力做正功，重力势能减小，动能增大，故A错误，B正确；同一物体坠落时，楼层越高，下降的高度越大，则落地时动能越大，故C正确；因空气阻力不计，故物体下落过程中，机械能守恒，故D正确．
√
【跟踪训练1】　(2025·江苏扬州合格考模拟)下列实例中，机械能守恒的是(　　)
A．小钢球做自由落体运动
B．火箭加速升空
C．跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降
D．汽车关闭发动机后在水平路上滑行
解析：小钢球做自由落体运动时，只有重力做功，小钢球机械能守恒，故A正确；火箭加速升空时，除重力做功外，发动机还对火箭做功，火箭机械能不守恒，故B错误；跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降过程，动能不变，重力势能减小，运动员机械能不守恒，故C错误；汽车关闭发动机后在水平路上滑行时，摩擦力对其做负功，汽车机械能不守恒，故D错误．
√
【跟踪训练2】　如图所示，乘客随摩天轮座舱在竖直面内做匀速圆周运动．下列说法正确的是(　　)
A．乘客在最高点处于失重状态
B．乘客在最低点受到的支持力大小等于其所受重力
C．从最低点向最高点转动的过程中，乘客的机械能不变
D．从最低点向最高点转动的过程中，座舱对乘客的支持力不做功
考点二　机械能守恒定律的应用
PART
02
第二部分
1．常用的三种表达式
(1)守恒式：E1＝E2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2(E1、E2分别表示系统初、末状态时的总机械能).
(2)转化式：ΔEk＝________或ΔEk增＝________ (表示系统势能的减少量等于动能的增加量).
(3)转移式：ΔEA＝________或ΔEA增＝________ (表示系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能).
－ΔEp
ΔEp减
－ΔEB
ΔEB减
2．运用机械能守恒定律的基本思路
(1)选取研究对象——物体系统或物体．
(2)根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒．
(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象初、末状态的机械能．
(4)根据机械能守恒定律列方程，进行求解．
√
√
√
√
考点三　实验：验证机械能守恒定律
PART
03
第三部分
1．实验原理
(1)机械能守恒的前提是“______________________”，满足这一条件的过程都可以用来验证机械能守恒定律，最简单的是_________________．在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能减少，动能增加，如果___________________________________，就验证了机械能守恒定律．
只有重力或弹力做功
自由落体运动
重力势能的减少量等于动能的增加量
(2)两种验证方案
①若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为m，测出重物自起始点O下落距离h时的速度v，则在误差允许范围内，由计算得出_____________，机械能守恒定律即被验证．
②若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出重物对应于A点的速度vA，再测出重物由A点下落Δh后经过B点的速度vB，则在误差允许范围内，由计算得出_______________________，机械能守恒定律即被验证．
2．实验器材
铁架台(带铁夹)、__________________、重物(带夹子)、________、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源(约为 8 V).
电磁打点计时器
纸带
3．实验步骤
(1)安装置：按图甲所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好．
(2)打纸带：在纸带的一端把重物用夹子固定好，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停靠在____________附近．先________后放手，让重物拉着纸带自由下落．重复几次，得到3～5条打好点的纸带．
打点计时器
接通电源
(3)选纸带：从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距接近2 mm的一条纸带，在起始点标上0，以后任取间隔相同时间的点依次标上1、2、3….
(4)测距离：用刻度尺测出0到1、2、3…的距离，即为对应下落的高度h1、h2、h3…如图乙所示．
4．数据分析
根据选定的实验方案设计相应的表格记录实验数据．计算物体在选定位置上动能与势能的和是否保持不变，或者计算势能的减少是否等于动能的增加．
√
(2025·广东茂名合格考)用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图所示．下列说法正确的是(　　)
A．重物应选用密度大的物体
B．开始时，应使重物远离打点计时器
C．必须用天平测出重物的质量
D．需要用秒表测出重物下落的时间
解析：重物应选用密度大的物体，减小空气阻力的影响，故A正确；开始时，应使重物靠近打点计时器，以便更充分利用纸带，故B错误；验证机械能守恒定律，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，表达式的两边都有质量，可以约去，所以实验中不需要用天平测量重物的质量，故C错误；由于是用打点计时器，不必测时间，故D错误．
√
合格演练测评（六）
PART
04
第四部分(共22张PPT)
第2讲　势能　动能和动能定理　
课标要求 1.理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系．定性了解弹性势能．
2．理解动能和动能定理．能用动能定理解释生产生活中的现象．
考点一　重力势能和弹性势能
PART
01
第一部分
1．重力势能
(1)重力做功的特点．
①重力做功与________无关，只与始末位置的________有关．
②重力做功不引起物体________的变化．
(2)重力势能．
①表达式：Ep＝________．
②重力势能的特点：
ⅰ.系统性：重力势能是____________所共有的．
ⅱ.相对性：重力势能的大小与参考平面的选取________，但重力势能的变化与参考平面的选取________．
路径
高度差
机械能
mgh
物体和地球
有关
无关
(3)重力做功与重力势能变化的关系
①定性关系：重力对物体做正功，重力势能就________；重力对物体做负功，重力势能就________．
②定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的________量，即WG＝____________＝－ΔEp.　
减小
增大
减小
－(Ep2－Ep1)
2．弹性势能
(1)定义：物体由于发生__________而具有的能．
(2)弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能________；弹力做负功，弹性势能________，即W＝________．
弹性形变
减小
增加
－ΔEp
√
(2025·江苏省合格考)如图所示，质量为2 kg的小球从距桌面h1＝1.5 m处由静止开始下落到地面，h2＝0.8 m，不计空气阻力，g取10 m/s2，以桌面为零势能面．下列说法正确的是(　　)
A．小球在地面的重力势能为0
B．小球在地面的重力势能为16 J
C．整个下落过程中，重力势能的变化量为46 J
D．整个下落过程中，重力势能的变化量为－46 J
解析：小球在地面的重力势能Ep＝－mgh2＝－16 J，故A、B错误；整个下落过程中，重力势能减少，变化量ΔEp＝－mg(h1＋h2)＝－46 J，故C错误，D正确．
√
【跟踪训练1】　(2025·广东茂名合格考)某同学在练习投篮，如图所示．篮球从掷出到落入篮筐的过程中，其重力势能(　　)
A．一直减小 B．一直增大
C．先减小后增大 D．先增大后减小
解析：篮球从掷出到落入篮筐的过程中，距离地面的高度先增加后减小，根据Ep＝mgh可知，其重力势能先增大后减小，故选D.
√
【跟踪训练2】　一物体以初速度v竖直向上抛出，做竖直上抛运动，则物体的重力势能Ep—路程s图像应是下列四个图中的(　　)

解析：设物体能上升的最大高度为H，则上升过程，重力势能为Ep＝mgs，下降过程中，重力势能为Ep＝mg(2H－s).
√
如图所示，小明同学水平拉伸一个弹弓，放手后将弹珠射出，则橡皮筋的弹性势能(　　)
A．在释放过程中增加
B．在拉伸过程中减小
C．在释放过程中转化为弹珠动能
D．在拉伸过程中由弹珠动能转化得到
解析：释放过程中弹力做正功，弹性势能减小，弹性势能转化为弹珠的动能，A错误，C正确；在拉伸过程中人克服弹力做功，人的化学能转化为橡皮筋的弹性势能，随着形变量增加，弹性势能增大，B、D错误．
√
【跟踪训练3】　(2025·广东茂名合格考)关于弹性势能和重力势能，下列说法正确的是(　　)
A.弹簧的弹性势能大小只与弹簧的材料有关
B．在弹性限度内，弹簧的弹性势能大小与弹簧形变量有关
C．重力势能的变化量与参考平面的选取有关
D．当重力对物体做正功时，物体的重力势能增加
解析：弹簧的弹性势能大小不仅与弹簧的材料有关，还与弹簧的形变量有关，故A错误，B正确；重力势能的变化量与零势能参考平面的选取无关，故C错误；当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减小，故D错误．
√
【跟踪训练4】　(2025·广东茂名合格考)将一支圆珠笔倒立在桌面上，向下按压圆珠笔使笔尖露出的过程中，笔帽内弹簧的弹性势能(　　)
A．减小 B．增大
C．先减小后增大 D．先增大后减小
考点二　动能和动能定理
PART
02
第二部分
1．动能
(1)定义：物体由于________而具有的能．
(2)公式：Ek＝________．
(3)单位：________，1 J＝1 N·m＝1 kg·m2/s2.
(4)物理意义
①动能是状态量，v是________．
②动能是________，只有正值，动能与速度方向________．
(5)动能的变化：物体________与________之差，即ΔEk＝___________．
运动
焦耳
瞬时速度
标量
无关
末动能
初动能
2．动能定理
(1)内容：在一个过程中合外力对物体所做的功，等于物体在这个过程中________________．
(2)表达式：W＝____________．
(3)物理意义：________做的功是物体动能变化的量度．
动能的变化量
合外力
√
√
√
√
【跟踪训练5】　下列关于运动物体所受合力、合力做功和动能变化的关系，正确的说法是(　　)
A．物体所受合力为零，其动能一定不变
B．物体所受合力不为零时，其动能一定发生变化
C.物体的动能保持不变，其所受合力做功可能不为零
D．物体的动能保持不变，则所受合力一定为零
解析：物体所受合力为零，则合力的总功一定为零，故A正确；物体所受合力不为零，合力的总功可能为零，即动能不一定发生变化，故B错误；物体的动能保持不变，所受合力做功一定为零，合力不一定为零，故C、D错误．
√
【跟踪训练6】　(2025·江苏省合格考)某同学用100 N的力将质量为0.42 kg的足球水平踢出，足球以5 m/s的速度在草坪上滚出15 m，则足球在草坪上滚动过程中克服阻力做的功是(　　)
A．1.05 J B．5.25 J
C．500 J D．1 500 J

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