专题机械能内能和电势能的转化和守恒(解析).doc

专题 机械能、内能和电势能的转化和守恒 知识链接 一、 机械能守恒定律 1、条件： （1）对单个物体，只有重力或弹力做功． （2）对某一系统,物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化,系统跟外界没有发生机械能的传递, 机械能也没有转变成其它形式的能(如没有内能产生)，则系统的机械能守恒． 2、 表达式 二、 能量守恒定律 【典例训练1】（2010·安徽理综·T14）伽利略曾设计如图所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点。如果在E或F处钉上钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点。这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，其末速度的大小 A．只与斜面的倾角有关 B．只与斜面的长度有关 C．只与下滑的高度有关 D．只与物体的质量有关 【命题立意】本题以单摆为背景,联系到无阻力下滑问题，主要考查机械能守恒定律这一知识点。 【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析： 【规范解答】选C. 由题意知物体在运动过程中不受阻力，满足机械能守恒的条件，设下落的高度为H，则有，只与高度有关，C正确。 对功能关系的理解 对能量转化和守恒定律的进一步理解 某种形式能量的减少，一定存在另外形式能量的增加，且减少量与增加量相等； 某个物体能量的减少，一定存在别的物体能量的增加，且减少量与增加量相等； 机械能守恒定律是有条件的，能量守恒定律是无条件的。 【典例训练2】（2010·山东理综·T 22）如图所示，倾角＝30°的粗糙斜面固定在地面上，长为、质量为、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中 A．物块的机械能逐渐增加 B．软绳重力势能共减少了 C．物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功 D．软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和 【高考真题探究】 1.（2010·福建理综·T17）如图(甲)所示，质量不计的弹簧竖立固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图(乙)所示，则 A.t1时刻小球动能最大 B.t2时刻小球动能最大 C.t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少 D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 【命题立意】本题以压力传感器，测出弹簧弹力F随时间t变化的图象为背景，体现新的测量手段在物理实验中的应用，着重考查考生对图象的理解，以及小球压缩弹簧过程的力和运动的问题的分析。 【思路点拨】从图象中获知t1、t3分别是小球开始接触弹簧和离开弹簧的时刻，t2时刻是小球压缩到最低点时刻，加速度为零时小球速度最大。 【规范解答】选C。小球在未碰弹簧先作自由落体运动，碰后先作加速度减少的加速运动直到加速度为零，即重力等于弹簧的弹力时速度最大，而后作加速度增大的减速运动，上升过程恰好与下降过程相逆，在整个过程小球的动能、势能及弹簧的弹性势能总和不变，由乙图可知t1时刻小球开始接触弹簧，t2时刻小球运动到最低点，动能最小，t3时刻小球恰好离开弹簧上升，t2—t3这段时间内小球从最低点向上运动的过程中先加速到速度最大后减速运动，小球动能先增加后减少，弹簧减少的弹性势能转化为小球的动能和重力势能，故选C。 2.（2010·全国Ⅱ理综·T24）(15分)如图，MNP 为竖直面内一固定轨道，其圆弧段MN与水平段NP相切于N，P端固定一竖直挡板。M相对于N的高度为h，NP长度为s.一物块自M端从静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞后停止在水平轨道上某处。若在MN段的摩擦可忽略不计，物块与NP段轨道间的滑动摩擦因数为，求物块停止的地方与N点距离的可能值。 【命题立意】本题以木块沿轨道下滑为情景，表面上看很简单，实际上具有多解，体现了高考对考生发散思维、综合分析能力的要求。 【思路点拨】 根据题意初位置在M点，末位置在NP段的某处，运用功能原理进行解题。注意完全弹性碰撞后木块原速反弹以及木块能否再次上升后滑下。 【规范解答】根据功能原理，在物块从开始下滑到静止的过程中，物块重力势能减小的数值与物块克服摩擦力所做功的数值相等，即 ① 设物块质量为，在水平滑道上滑行的总路程为，则 ② ③ 设物块在水平轨道上停住的地方与点的距离为。若物块在与碰撞后，在到达圆弧形轨道前停止，则 ④ 联立