高一物理机械能部分复习（二）人教版

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1、高一物理机械能部分复习（二）人教版【本讲教育信息】一.教学内容：机械能部分复习（二）二.知识要点有关机械能守恒定律专题复习机械能守恒定律是力学中的一条重要规律，有关机械能守恒的命题也频繁地出现在诸卷面，下面从五方面来阐述机械能守恒定律的理解及应用，供同学们复习参考。1.正确选择机械能守恒的研究对象机械能守恒定律的内容可以表述为：对于一个系统，如果除系统内部的重力和弹力之外，没有其他外力和内力做功，则这一系统的机械能守恒。从中不难看到机械能守恒定律的研究对象必须是一个系统。这是因为势能是系统的概念，只有系统才具有势能，中学阶段这个系统通常有三种组成形式：①由物体和地球组

2、成；②由物体和弹簧组成；③由物体、弹簧和地球组成。例1：如图1所示，质量分别为m和2m的两个小球A和B，中间用轻质杆相连，在杆的中点O处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在B球顺时针摆动到最低位置的过程中（）A.B球的重力势能减少，动能增加，B球和地球组成的系统机械能守恒；B.A球的重力势能增加，动能也增加，A球和地球组成的系统机械能不守恒；C.A球、B球和地球组成的系统机械能守恒；D.A球、B球和地球组成的系统机械能不守恒。图1解析：A球在B球下摆过程中，重力势能增加，动能增加，机械能增加，所以A球和地球组成的系统机械能不守恒。由于A球、B球和地球组成的系统只

3、有重力做功，系统机械能守恒。因为A球、B球和地球组成的系统机械能守恒，而A球机械能增加，所以B球机械能一定减少。所以选项B、C正确。评析：由以上分析可知，在运用机械能守恒定律解决问题时，首先要选定一个适当的系统为研究对象，才能用此定律对系统进行简捷地分析。2.正确理解机械能守恒的条件严格地讲，物体系内“只有重力或弹力做功”是机械能守恒的条件。但由于做功的过程最终实现能量的转化，所以在实际应用时可从以下两个方面来理解这个守恒条件。（1）从力做功的角度去理解，它包含三层含义：①只受重力或弹簧的弹力；②受其它力，但其它力不做功；③其它力也做功，除重力和弹簧的弹力外，其他力做

4、功的代数和为零。（2）也可从能量转化的角度去理解，同样包含三层含义：①在物体和地球组成的系统中，如只有物体的动能和系统的重力势能之间发生相互转化，则系统机械能总量不变。②在物体和弹簧组成的系统中，如只有物体的动能和弹簧的弹性势能之间发生相互转化，则系统机械能总量不变。③在物体、弹簧和地球组成的系统中，如只有物体的动能、系统的重力势能和弹簧的弹性势能之间发生相互转化，则系统机械能总量保持不变。当然对机械能守恒条件的理解还应依据发生的物理过程，在不同的阶段，系统所包含研究对象的不同区别对待。例2：如图2所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木

5、块后留在木块内，将弹簧压缩到最短，现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象（系统）。则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中（）A.动量守恒，机械能守恒；B.动量不守恒，机械能不守恒；C.动量守恒，机械能不守恒；D.动量不守恒，机械能守恒。图2解析：题设的系统在竖直方向上所受重力、水平桌面的支持力总保持平衡；在水平方向上，子弹从射入木块到它陷入木块，并相对木块的速度变为零的过程，由于时间很短，以致于在这段极短时间内木块对弹簧的压缩程度极小，从而弹簧的弹力及墙对弹簧的挤压力可忽略不计，但木块压缩弹簧的过程中，墙对弹簧向右的挤压力始终存在，并且逐渐变大，因

6、此对于系统，外力冲量不为零，即系统动量不守恒。由于子弹射入木块过程中，相对木块做减速运动，摩擦力做功导致子弹和木块的内能增加，则系统的机械能减小，即系统的机械能不守恒。所以选项B正确。评析：根据以上分析可知，运用机械能守恒定律解决问题时，要分析好在运动过程中系统内、外各力对系统内物体做功的情况，看是否满足机械能守恒定律的条件。所以正确理解机械能守恒的条件是运用机械能守恒定律的前提。例3：如图3所示，质量为的小球用长为的细线悬于固定点O。现将小球沿圆周拉到右上方的B点，此时小球离最低处A的高度是。松手让小球无初速下落，试求它运动到最低处A点时对细线的拉力。（）图3常见错

7、解：从B点释放到A点的过程中根据机械能守恒有设最低处细线的拉力为F，由圆周运动规律可得由以上两式即可解得错解分析：初学者对该题的思考常常忽略绳子再次张紧的过程。由图4可知，在BC段中小球做自由落体运动，自由落体的末速度为vC；绳子再次张紧以后，在CA段小球做圆周运动，因此圆周运动的初速度为v1，显然这两个速度不同，这表明在C点绳子张紧的瞬间，因瞬时功造成一部分动能转化为内能，即绳子张紧的瞬间机械能不守恒。图4正确解析：由图4可知，在BC段由机械能守恒知（由题设条件知）在C点的速度关系为（由题设条件知）和由以上各式可解得评析：若有机械能损失的过程，在应