能量守恒定律及使用
【本讲教育信息】
一、教学内容：
能量守恒定律及使用
二、考点点拨
能的转化和守恒定律是自然界最普遍遵守的守恒定律，它在物理学中的重要地位是无可替代的，而用能的转化和守恒定律的观点解决相关问题是高中阶段最重要的内容之一，是历年高考必考和重点考查的内容。
三、跨越障碍
（一）功和能
功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量转化，而且能的转化必通过做功来实现。
功能关系有：
1. 重力做的功等于重力势能的减少量，即P G E W ?-=
2. 合外力做的功等于物体动能的增加量，即K E W ?=∑
3. 重力、弹簧弹力之外的力对物体所做的功等于物体机械能的增加量，即E W ?=其它
4. 系统内一对动摩擦力做的功等于系统损失的机械能，等于系统所增加的内能，即相对动内s f Q E E ?==?=?
（二）能的转化和守恒定律
1. 内容：能量既不能凭空产生，也不会凭空消失。它只能从一个物体转移到另一个物体或从一种形式转化为另一种形式，而能的总量不变。
2. 定律可以从以下两方面来理解：
（1）某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量相等。
（2）某个物体的能量减少，一定存在另一物体的能量增加，且减少量和增加量相等。 这也是我们使用能量守恒定律列方程式的两条基本思路。
（三）用能量守恒定律解题的步骤
1. 分清有多少种形式的能（如动能、势能、内能、电能等）在变化。
2. 分别列出减少的能量减E ?和增加的能量增E ?的表达式。
3. 列恒等式减E ?=增E ?
例1：如图所示，质量为m 的小铁块A 以水平速度0v 冲上质量为M 、长为l 、置于光滑水平面C 上的木板B 。正好不从木板上掉下。已知A 、B 间的动摩擦因数为μ，此时长木板对地位移为s 。求这一过程中：
（1）木板增加的动能；
（2）小铁块减少的动能；
（3）系统机械能的减少量；
（4）系统产生的热量
分析：在此过程中摩擦力做功的情况：A 和B 所受摩擦力分别为F 、F '，且F =mg μ，A 在F 的作用下减速，B 在F '的作用下加速，当A 滑动到B 的右端时，A 、B 达到一样的速度A 就正好不掉下
（1）根据动能定理有：mgs s f E B KB μ=?=?
（2）滑动摩擦力对小铁块A 做负功，根据功能关系可知)(l s mg s f E A KA +=?=?μ
（3）系统机械能的减少量mgl mv mv mv E E E μ=+-=
-=?)2121(212220末初
（4）m 、M 相对位移为l ，根据能量守恒mgl s f Q μ=?=相对动
例2：物块质量为m ，从高为H 倾角为θ的斜面上端由静止开始沿斜面下滑。滑至水平面C 点处停止，测得水平位移为x ，若物块和接触面间动摩擦因数相同，求动摩擦因数。
分析：以滑块为研究对象，其受力分析如图所示，根据动能定理有0)cot (sin cos =---θμθθμH x mg H mg mgH
即0=-x H μ x H =
μ
例3：某海湾共占面积7100.1?2m ，涨潮时平均水深20m ，此时关上水坝闸门，可使水
位保持在20 m 不变。退潮时，坝外水位降至18 m （如图所示）。利用此水坝建立一座水力发电站，重力势能转化为电能的效率为10％，每天有两次涨潮，该发电站每天能发出多少电能？（g =2
10m ）
分析：打开闸门后，坝内的水流出，但和外面相比，水量太小，可以认为外面的水位不升高，所以水位下降（20－18）=2m
减少的重力势能（要用重心下降的高度）
J
Vgh mgh E P 11731021
102100.1100.1?=??????===?ρ
转化为电能J E E P 10102%10?=??=?电
每天有两次涨潮，故J E E 101042?=??=?电电总
例4：如图所示，水平长传送带始终以v =3 m/s 的速度匀速运动。现将一质量为m =1 kg 的物块放于左端（无初速度）。最终物体和传送带一起以3 m/s 的速度运动，在物块由速度为零增加至v =3 m/s 的过程中，求：
（1）由于摩擦而产生的热量
（2）由于放了物块，带动传送带的电动机消耗多少电能？
分析：（1）2
/5.1/s m g m F a ===μ 相对滑动时间 s a v t 25.13===
物体对地的位移 m at s 325.1212122=??==
摩擦力对物体做的功 J mv W f 5.431212122=??==
物体对传送带的相对路程 m s vt s 3323=-?=-=相对 产生的热量 J s f Q 5.4=?=相对
（2）由功能关系得，电动机消耗的电能
J Q W E f 9=+=
例5：如图所示为一皮带运输机，现在令皮带上只允许有一袋水泥，人将一袋水泥无初速度的放到皮带底端，水泥袋在运行过程中和皮带达到共速，最后上升到最高点，已知一袋水泥质量为m ，皮带运行速度为v ，皮带斜面的倾角为θ，水泥袋和皮带间动摩擦因数为μ，水泥袋从底端上升到最高点总高度为H ，总时间为t ，带动皮带转动的电动机功率为P ，取重力加速度为g 。
我们认为①在这一物理过程中电动机要消耗的电能为1E ；②一袋水泥机械能的增加量为2E ；③摩擦生热为Q ；④用于其他消耗的能量为3E 。
要求你根据能的转化和守恒定律写出3E 和1E 、2E 及Q 的定量关系，用题中所给的物理量来表示。
分析：消耗的电能1E =P t 增加的动能为0212-mv ，增加的势能为mgH ，
故2E =mgH +0212-mv
摩擦生热Q =L f ??（L ?为相对皮带滑行的距离）
滑动摩擦力为θμcos mg f =
水泥加速度为 θθμθθμsin cos sin cos g g m mg ms a -=-=
水泥速度达到v ，用时
θθμsin cos g g v
t -=
此时水泥的位移)sin cos (2212
21θθμg g v at s -== 此时皮带的位移
θθμsin cos 2
2g g v vt s -== 相对位移12s s L -=?=)sin cos (22
θθμg g v -
产生的热量Q =L f ??=)sin cos (2cos 2θθμθ
μ-mv
由能量守恒定律得： 3E =1E －2E －Q =P t －mgH －221mv －)sin cos (2cos 2θθμθμ-mv
四、小结
我们在解决能量的相关问题时，要特别注意功是能量转化的量度的关系，它是解决能量问题的基本方式；注意使用能量守恒定律的两条基本思路：（1）某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量相等：增减E E ?=?，（2）某个物体的能量减少，一定存在另一物体的能量增加，且减少量和增加量相等：增减B A E E ?=?。
【模拟试题】（答题时间：60分钟）
1. 下列说法正确的是 （ ）
A. 如果物体（或系统）所受到的合外力为零，则机械能一定守恒
B. 如果合外力对物体（或系统）做功为零，则机械能一定守恒
C. 物体沿光滑曲面自由下滑过程中，机械能一定守恒
D. 做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒
2. 如图所示，木板OA 水平放置，长为L ，在A 处放置一个质量为m 的物体，现绕O 点缓慢抬高到A '端，直到当木板转到和水平面成α角时停止转动.这时物体受到一个微小的干扰便开始缓慢匀速下滑，物体又回到O 点，在整个过程中（ ）
A. 支持力对物体做的总功为αsin mgL
B. 摩擦力对物体做的总功为零
C. 木板对物体做的总功为零
D. 木板对物体做的总功为正功
3. 静止在粗糙水平面上的物块A 受方向始终水平向右、大小先后为F 1、F 2、F 3的拉力作用做直线运动，t =4s 时停下，其速度—时间图象如图所示，已知物块A 和水平面间的动摩擦因数处处相同，下列判断正确的是（ ）
A. 全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功
B. 全过程中拉力做的功等于零
C. 一定有F 1+F 3=2F 2
D. 可能有F 1+F 3>2F 2
4. 质量为m 的物体，由静止开始下落，由于空气阻力，下落的加速度为g 54，在物体下
落h 的过程中，下列说法正确的是 （ ）
A. 物体的动能增加了mgh 54
B. 物体的机械能减少了mgh 54
C. 物体克服阻力所做的功为mgh 51
D. 物体的重力势能减少了mgh
5. 如图所示，木板质量为M ，长度为L ，小木块的质量为m ，水平地面光滑，一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别和M 和m 连接，小木块和木板间的动摩擦因数为μ.开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将m 拉至右端，拉力至少做功为 （ ）
A. mgL μ
B. 2mgL μ
C. 2mgL
μ D. gL m M )(+μ
6. 如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板2m 的左端，右端和小木块1m 连接，且1m 和2m 及2m 和地面之间接触面光滑，开始时1m 和2m 均静止，现同时对1m 、2m 施加等大反向的
水平恒力1F 和2F ，从两物体开始运动以后的整个过程中，对1m 、2m 和弹簧组成的系统 （整
个过程中弹簧形变不超过其弹性限度），正确的说法是 （ ）
A. 由于1F 、2F 等大反向，故系统机械能守恒
B. 由于1F 、2F 分别对1m 、2m 做正功，故系统动能不断增加
C. 由于1F 、2F 分别对1m 、2m 做正功，故系统机械能不断增加
D. 当弹簧弹力大小和1F 、2F 大小相等时，1m 、2m 的动能最大
7. 如图所示，滑雪者由静止开始沿斜坡从A 点自由滑下，然后在水平面上前进至B 点停下.已知斜坡、水平面和滑雪板之间的动摩擦因数皆为μ，滑雪者（包括滑雪板）的质量为m ，
A 、
B 两点间的水平距离为L .在滑雪者经过AB 段的过程中，摩擦力所做的功（ ）
A. 大于mgL μ
B. 小于mgL μ
C. 等于mgL μ
D. 以上三种情况都有可能
8. 用力将重物竖直提起，先是从静止开始匀加速上升，紧接着匀速上升，如果前后两过程的时间相同，不计空气阻力，则 （ ）
A. 加速过程中拉力的功一定比匀速过程中拉力的功大
B. 匀速过程中拉力的功一定比加速过程中拉力的功大
C. 两过程中拉力的功一样大
D. 上述三种情况都有可能
9. 如图所示，在不光滑的平面上，质量相等的两个物体A 、B 间用一轻弹簧相连接，现用一水平拉力F 作用在B 上，从静止开始经一段时间后，A 、B 一起做匀加速直线运动，当它 们的总动能为E k 时撤去水平力F ，最后系统停止运动，从撤去拉力F 到系统停止运动的过程中，系统 （ ）
A. 克服阻力做的功等于系统的动能E k
B. 克服阻力做的功大于系统的动能E k
C. 克服阻力做的功可能小于系统的动能E k
D. 克服阻力做的功一定等于系统机械能的减少量
10. 一物体悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向向下运动，运动过程中，物体的机械能和位移的关系图象如图所示，其中0～s 1过程的图象为曲线，s 1～s 2过程的图象为直线，
根据该图象，下列说法正确的是（ ）
A. 0～s 1过程中物体所受拉力一定是变力，且不断减小
B. s 1～s 2过程中物体可能在做匀变速直线运动
C. s 1～s 2过程中物体可能在做变加速直线运动
D. 0～s 2过程中物体的动能可能在不断增大
11. 如图所示，倾角为θ的直角斜面体固定在水平地面上，其顶端固定有一轻质定滑轮，轻质弹簧和轻质细绳相连，一端接质量为m 2的物块B ，物块B 放在地面上且使滑轮和物块间的细绳竖直，一端连接质量为m 1的物块A ，物块A 放在光滑斜面上的P 点保持静止，弹簧和斜面平行，此时弹簧具有的弹性势能为E p .不计定滑轮、细绳、弹簧的质量，不计斜面、滑轮的摩擦，已知弹簧劲度系数为k ，P 点到斜面底端的距离为L .现将物块A 缓慢斜向上移动，直到弹簧刚恢复原长时的位置，并由静止释放物块A ，当物块B 刚要离开地面时，物块A 的速度即变为零，求：
（1）当物块B 刚要离开地面时，物块A 的加速度；
（2）在以后的运动过程中物块A 最大速度的大小.
12. 如图所示，光滑弧形轨道下端和水平传送带吻接，轨道上的A 点到传送带的竖直距离和传送带到地面的距离均为h=5m ，把一物体放在A 点由静止释放，若传送带不动，物体滑上传送带后，从右端B 水平飞离，落在地面上的P 点，B 、P 的水平距离OP 为x=2m ；若传送带按顺时针方向转动，传送带速度大小为v =5m/s ，则物体落在何处？这两次传送带对物体所做的功之比为多大？
13. 质量为m 的小物块A ，放在质量为M 的木板B 的左端，B 在水平拉力的作用下沿水平地面匀速向右滑动，且A 、B 相对静止.某时刻撤去水平拉力，经过一段时间，B 在地面上滑行了一段距离x ，A 在B 上相对于B 向右滑行了一段距离L （设木板B 足够长）后A 和B 都停下.已知A 、B 间的动摩擦因数为1μ，B 和地面间的动摩擦因数为2μ，且12μμ>，求x 的表达式.
【试题答案】
1. 答案：CD
分析：如果物体受到的合外力为零，机械能不一定守恒，如在光滑水平面上物体做匀 速直线运动，其机械能守恒。在粗糙水平面上做匀速直线运动，其机械能就不守恒.所以A 错误；合外力做功为零，机械能不一定守恒.如在粗糙水平面上用绳拉着物体做匀速直线运动，合外力做功为零，但其机械能就不守恒。所以B 错误；物体沿光滑曲面自由下滑过程中，只有重力做功，所以机械能守恒.所以C 正确；做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒，如自由落体运动，所以D 正确.但有时也不守恒，如在粗糙水平面上拉着一个物体加速运动，此时就不守恒.
2. 答案：AC
分析：物体从A 点到A /的过程中，只有重力G 和支持力N 做功，由动能定理0sin =-αmgL W N ，在此过程中支持力做功为αsin mgL W N =，从A /回到O 点的过程中支持力的方向和路径始终垂直，所以支持力不做功，A 正确.重力做的总功为零，支持力做的总
功为αsin mgL W N =，由动能定理得0=++f N G W W W 得αsin mgL W f -=，B 不正确.木板对物体
的作用力为支持力N 和摩擦力F ，由
0=++f N G W W W 得0=+f N W W 即木板对物体做的总功
为零，C 正确，D 错误.
3. 答案：AC 分析：根据动能定理知A 正确，B 错误.第1s 内，ma mg F =-μ1，1s 末到3s 末， 02=-mg F μ，第4s 内，ma F mg =-3μ，所以F 1+F 3=2F 2
. 4. 答案：ACD 分析：物体下落的加速度为g 54，说明物体下落过程中受到的阻力大小为mg f 51=，由动能定理，mgh mgh mgh E k 5451=-=?；其中阻力做功为mgh 51-，即机械能减少量；又重力
做功总和重力势能变化相对应，故ACD 正确.
5. 答案：A
分析：若使拉力F 做功最少，可使拉力F 恰匀速拉木块，容易分析得出mg F μ2=（此时绳子上的拉力等于mg μ），而位移为
2L ，所以mgL L mg Fs W μμ=?==22.
6. 答案：D 分析：本题可采用排除法. 当F 1、F 2大于弹力，1m 向右加速运动，2m 向左加速运动，F 1、F 2均做正功，故系统动能和弹性势能增加，A 错误；当F 1、F 2小于弹力，弹簧仍伸长，F 1、F 2还是做正功，但动能不再增加而是减小，弹性势能在增加，B 错；当1m 、2m 速度减为零，1m 、2m 反向运动，这时F 1、F 2又做负功，C 错误.故只有D 正确.
7. 答案：C
分析：本题容易错选，错选的原因就是没有根据功的定义去计算摩擦力的功，而直接凭主观臆断去猜测答案，因此可设斜坡和水平面的夹角，然后根据摩擦力在斜坡上和水平面上的功相加即可得到正确答案为C.
8. 答案：D
分析：因重物在竖直方向上仅受两个力作用：重力mg 、拉力F ，这两个力的相互关系决定了物体在竖直方向上的运动状态.设匀加速提升重物时拉力为F 1，加速度为a ，由牛顿
第二定律ma mg F =-1，所以有ma mg F +=1，则拉力F 1做功为
2
2111)(2121)(at a g m at a g m s F W +=?+==，匀速提升重物时，设拉力为F 2，由平衡条件得F 2=mg ，
匀速直线运动的位移22at vt s ==，力F 2所做的功2222mgat s F W ==比较上述两种情况下
拉力F 1、F 2分别对物体做功的表达式，可以发现，一切都取决于加速度a 和重力加速度的
关系.若a>g 时，g a g >+)(21，则W 1>W 2；若a=g 时，g a g =+)(21，则W 1=W 2；若a g a g <+)(21，则W 1 9. 答案：BD 分析：当A 、B 一起做匀加速直线运动时，弹簧一定处于伸长状态，因此当撤去外力F 到系统停止运动的过程中，系统克服阻力做功应包含系统的弹性势能，因此可以得知BD 正确. 10. 答案：BD 分析：选取物体开始运动的起点为重力零势能点，物体下降位移为s ，则由动能定理得， 021-=-mv Fs mgs ，则物体的机械能为Fs mgs mv E -=-+=)(212，在E —s 图象中，图象斜率的大 小反映拉力的大小，0～s 1过程中，斜率变大，所以拉力一定变大，A 错；s 1～s 2过程的图象为直线，拉力F 不变，物体可能在做匀加速或匀减速直线运动，B 对C 错；如果全过程都有F mg >，则D 项就有可能. 11. 答案：（1）a=（sin θ－12 m m ）g ，方向沿斜面向上 （2）)sin (21221m E k g m v p m -=θ. 分析：（1）B 刚要离开地面时，A 的速度恰好为零，即以后B 不会离开地面.当B 刚要离开地面时，地面对B 的支持力为零，设绳上拉力为F ，B 受力平衡，F=m 2g ① 对A ，由牛顿第二定律，设沿斜面向上为正方向m 1gsin θ－F=m 1a ② 联立①②解得，a =（sin θ－12m m ）g ③ 由最初A 自由静止在斜面上时，地面对B 支持力不为零，推得m 1gsin θ m m 故A 的加速度大小为（sin θ－12m m ）g ，方向沿斜面向上 （2）由题意，物块A 将以P 为平衡位置振动，当物块A 回到位置P 时有最大速度， 设为v m .从A 由静止释放，到A 刚好到达P 点的过程，由系统能量守恒得， m 1gx 0sin θ=E p +2121m v m ④ 当A 自由静止在P 点时，A 受力平衡，m 1g sin θ=kx 0 ⑤ 联立④⑤式解得，)sin (21221m E k g m v p m -=θ. 12. 答案：物体相对地面速度为5m/s 时离开了传送带，2532 分析：物体离开B 时,速度为2m/s.物体到达P 点时速度为10m/s 物体相对传送带10m/s 时,它的速度减少了8m/s.现在传送带的速度为5m/s,那么物体相对传送带的速度为5m/s,它的速度不可能减少8m/s,所以物体相对传送带的速度为0m/s(物体没到B 点它的速度相对传送带为0m/s),离开了传送带。原来进入传送带：由2 121mv mgh =， 解得v 1=10m/s 离开B ：由2221gt h =，解得t 2=1s ，222==t x v m/s 因为12v v v <<，所以物体先减速后匀速，由5/2==v v m/s ，解得522 ='='t v x m 第一次传送带做的功：)(2121221v v m W -= 第二次传送带做的功：)(212122v v m W -= 两次做功之比253275962212 2212 1==--=v v v v W W 13. 答案： ))((121M m ML x +-=μμμ 分析：设A 、B 相对静止一起向右匀速运动时的速度为v .撤去外力后至停止的过程中，A 受到的滑动摩擦力为mg f 11μ= 其加速度大小为g m f a 111μ== 此时B 的加速度大小为M mg g M m a 12 2)(μμ-+= 由于12μμ>，所以1122a g g a =>>μμ 即木板B 先停止后，A 在木板上继续做匀减速运动，且其加速度大小不变. 对A 使用动能定理得 21210)(mv x L f -=+- 对B 使用动能定理得 221210)(Mv gx M m mgx - =+-μμ 消去v 解得， ))((121M m ML x +-=μμμ 第四章 能量守恒定律 序号 学号 姓名 专业、班级 一 选择题 [ D ]1. 如图所示，一劲度系数为k 的轻弹簧水平放置，左端固定，右端与桌面上一质量 为m 的木块连接，用一水平力F 向右拉木块而使其处于静止状态，若木块与桌面间的静摩擦系 数为μ，弹簧的弹性势能为 p E ，则下列关系式中正确的是 (A) p E = k mg F 2)(2 μ- (B) p E =k mg F 2)(2 μ+ (C) K F E p 22 = (D) k mg F 2)(2μ-≤p E ≤ k mg F 2)(2 μ+ [ D ]2．一个质点在几个力同时作用下的位移为：)SI (654k j i r +-=? 其中一个力为恒力)SI (953k j i F +--=，则此力在该位移过程中所作的功为 （A ）-67 J （B ）91 J （C ）17 J （D ）67 J [ C ]3．一个作直线运动的物体，其速度 v 与时间 t 的关系曲线如图所示。设时刻1t 至2t 间 外力做功为1W ；时刻2t 至3t 间外力作的功为2W ；时刻3t 至4t 间外力做功为3W ，则 （A ）0,0,0321<<>W W W （B ）0,0,0321><>W W W （C ）0,0,0321><=W W W （D ）0,0,0321<<=W W W [ C ]4．对功的概念有以下几种说法： （1） 保守力作正功时，系统内相应的势能增加。 （2） 质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零。 （3） 作用力和反作用力大小相等、方向相反，所以两者所作的功的代数和必然为零。 在上述说法中： （A ）（1）、（2）是正确的 （B ）（2）、（3）是正确的 （C ）只有（2）是正确的 （D ）只有（3）是正确的。 [ C ]5．对于一个物体系统来说，在下列条件中，那种情况下系统的机械能守恒？ （A ）合外力为0 （B ）合外力不作功 （C ）外力和非保守内力都不作功 （D ）外力和保守力都不作功。 二 填空题 1．质量为m 的物体，置于电梯内，电梯以 2 1 g 的加速度匀加速下降h ，在此过程中，电梯对物体的作用力所做的功为 mgh 2 1 - 。 2．已知地球质量为M ，半径为R ，一质量为m 的火箭从地面上升到距地面高度为2R 处，在此过程中，地球引力对火箭作的功为)1 31(R R GMm -。 3．二质点的质量各为1m 、2m ，当它们之间的距离由a 缩短到b 时，万有引力所做的功为 )1 1(21b a m Gm --。 4．保守力的特点是 ________略__________________________________；保守力的功与势能的关系式为______________________________略_____________________. 5．一弹簧原长m 1.00=l ，倔强系数N/m 50=k ，其一端固定在半径 为R =0.1m 的半圆环的端点A ，另一端与一套在半圆环上的小环相连，在把小环由半圆环中点B 移到另一端C 的过程中，弹簧的拉力对小环所作的功为 -0.207 J 。 6．有一倔强系数为k 的轻弹簧，竖直放置，下端悬一质量为m 的小球。先使弹簧为原长，而小球恰好与地接触。再将弹簧上端缓慢地提起，直到小球刚能脱离地面为止。在此过程中外力所作的功 A B C R v O 1 t 2t 3 t 4 t 2.3 能量守恒定律第一课时 【素能综合检测】 1.（5分）在利用重物做自由落体运动探索动能与重力势能的转化和守恒的实验中，下列说法中正确的是（） A.选重锤时稍重一些的比轻的好 B.选重锤时体积大一些的比小的好 C.实验时要用秒表计时，以便计算速度 D.打点计时器选用电磁打点计时器比电火花计时器要好 【解析】选A.选用的重锤宜重一些，可以使重力远远大于阻力，阻力可忽略不计，从而减小实验误差，故A正确；重锤的体积越大，下落时受空气阻力越大，实验误差就越大，故B 错误；不需用秒表计时，打点计时器就是计时仪器，比秒表计时更为精准，故C错误；电磁打点计时器的振针与纸带间有摩擦，电火花计时器对纸带的阻力较小，故应选电火花计时器，D错误. 3.（5分）如图1是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带.有关尺寸在图中已注明.我们选中n点来验证机械能守恒定律.下面举一些计算n点速度的方法,其中正确的是（） 4.（4分）在“验证机械能守恒定律”的实验中 （1）将下列主要的实验步骤，按照实验的合理顺序把步骤前的序号填在题后横线上： A.用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器处； B.将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器的限位孔； C.取下纸带，在纸带上任选几点，测出它们与第一个点的距离，并算出重物在打下这几个点时的瞬时速度； D.接通电源，松开纸带，让重物自由下落； E.查出当地的重力加速度g的值，算出打下各计数点时的动能和相应的减少的重力势能，比较它们是否相等； F.把测量和计算得到的数据填入自己设计的表格里. 答：_____________. （2）动能值和相应重力势能的减少值相比，实际上哪个值应偏小些？ 答：____________. 【解析】（1）实验的合理顺序应该是：BADCFE （2）由于重物和纸带都受阻力作用，即都要克服阻力做功，所以有机械能损失，即重物的动能值要小于相应重力势能的减少值. 答案：（1）BADCFE（2）动能值 【本讲教育信息】 一、教学内容： 能量守恒定律及应用 二、考点点拨 能的转化和守恒定律是自然界最普遍遵守的守恒定律，它在物理学中的重要地位是无可替代的，而用能的转化和守恒定律的观点解决相关问题是高中阶段最重要的内容之一，是历年高考必考和重点考查的内容。 三、跨越障碍 （一）功与能 功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量转化，而且能的转化必通过做功来实现。 功能关系有： 1. 重力做的功等于重力势能的减少量，即P G E W ?-= 2. 合外力做的功等于物体动能的增加量，即K E W ?=∑ 3. 重力、弹簧弹力之外的力对物体所做的功等于物体机械能的增加量，即E W ?=其它 4. 系统内一对动摩擦力做的功等于系统损失的机械能，等于系统所增加的内能，即相对动内s f Q E E ?==?=? （二）能的转化和守恒定律 1. 内容：能量既不能凭空产生，也不会凭空消失。它只能从一个物体转移到另一个物体或从一种形式转化为另一种形式，而能的总量不变。 2. 定律可以从以下两方面来理解： （1）某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量相等。 （2）某个物体的能量减少，一定存在另一物体的能量增加，且减少量和增加量相等。 这也是我们应用能量守恒定律列方程式的两条基本思路。 （三）用能量守恒定律解题的步骤 1. 分清有多少种形式的能（如动能、势能、内能、电能等）在变化。 2. 分别列出减少的能量减E ?和增加的能量增E ?的表达式。 3. 列恒等式减E ?=增E ? 例1：如图所示，质量为m 的小铁块A 以水平速度0v 冲上质量为M 、长为l 、置于光滑水平面C 上的木板B 。正好不从木板上掉下。已知A 、B 间的动摩擦因数为μ，此时长木板对地位移为s 。求这一过程中： （1）木板增加的动能； （2）小铁块减少的动能； （3）系统机械能的减少量； （4）系统产生的热量 解析：在此过程中摩擦力做功的情况：A 和B 所受摩擦力分别为F 、F '，且F =mg μ，A 在F 的作用下减速，B 在F '的作用下加速，当A 滑动到B 的右端时，A 、B 达到一样的速度A 就正好不掉下 （1）根据动能定理有：mgs s f E B KB μ=?=? （2）滑动摩擦力对小铁块A 做负功，根据功能关系可知)(l s mg s f E A KA +=?=?μ （3）系统机械能的减少量mgl mv mv mv E E E μ=+-= -=?)2121(212220末初 （4）m 、M 相对位移为l ，根据能量守恒mgl s f Q μ=?=相对动 例2：物块质量为m ，从高为H 倾角为θ的斜面上端由静止开始沿斜面下滑。滑至水平面C 点处停止，测得水平位移为x ，若物块与接触面间动摩擦因数相同，求动摩擦因数。 解析：以滑块为研究对象，其受力分析如图所示，根据动能定理有0)cot (sin cos =---θμθθμH x mg H mg mgH 即0=-x H μ x H = μ 例3：某海湾共占面积7100.1?2m ，涨潮时平均水深20m ，此时关上水坝闸门，可使水 位保持在20 m 不变。退潮时，坝外水位降至18 m （如图所示）。利用此水坝建立一座水力发电站，重力势能转化为电能的效率为10％，每天有两次涨潮，该发电站每天能发出多少 能量守恒定律例题解析 例 1 在摩擦生热的现象中________能转化为________能；在气体膨胀做功的现象中________能转化为________能；在热传递的过程中，高温物体的内能________，低温物体的内能________，内能从________转移到________，而能的总量________． 策略分析此题的关键在于如何理解“能量守恒定律”中的“转化”、“转移”和“守恒”这几个关键的词，当能量发生转化时一定表现为：一种形式的能减少而变化成另一种形式的能，则另一种形式的能增大．而“转移”则是指一种形式的能在物体与物体间，或同一物体的不同部分间发生了数量的变化，即增加与减少，而没有形式的变化．但能的总量却保持不变．所以无论在摩擦生热现象中，气体膨胀做功的过程中及热传递的过程中，都服从“能量守恒”定律． 解答机械能；内；内；机械；减少；增加；高温物体；低温物体；保持不变． 总结1．易错分析：对能量守恒定律理解不深，不善于考察题中各种情况的能量转化或转移． 2．同类变式：利用做功的方法改变物体内能的实质是________和________间的相互________过程．利用热传递改变物体内能的实质是________在物体之间相互________的过程 答案：机械能，内能，转化，内能，转移3．思维延伸：下列各种现象中，只有能的转移而不发生能的转化的过程是 [ ] A．冬天用手摸户外的东西感到冷 B．植物吸收太阳光进行光合作用 C．水蒸气顶起壶盖 D．电灯发光发热 答案：A 例2 下列现象中，能量转化正确的是 [ ] A．子弹打入墙壁的过程中，机械能转化为内能 B．电流通过电炉时，电能转化为内能 C．暖水瓶中的水蒸气把瓶塞冲起，内能转化为机械能 D．给蓄电池充电的过程中，化学能转化为电能 策略判断这四个现象中的能的转化的关键，是理解好“转化”的含意．即“转移、变化”的意思，这里既有数量的变化．同时还有形式的变化，在给蓄电池充电时消耗的是电能，得到的是化学能，即电能减少，化学能增大，所以应是电能转化成化学能，而不是化学能转成电能．所以D选项错误，其余三项正确． 解答A、B、C 总结1．易错分析：不能把握实例中物体最初具有什么能．后来又转化成了什么形式的能．漏选A是对转化成的内能这个结果不清楚．漏选B是由于疏忽而认为是内能转化为电能．而选D是误认为充电过程是 高中物理能量守恒定律【高中物理能量守恒定律公式 在高中物理学习过程中，能量守恒属于一项极为重要的知识点，熟练掌握这一内容对于提高学生的物理知识分析能力有很大帮助，下面是小编给大家带来的高中物理能量守恒定律公式，希望对你有帮助。高中物理能量守恒定律公式 1.阿伏加德罗常数NA=×1023/mol;分子直径数量级10-10米 2.油膜法测分子直径d=V/s {V:单分子油膜的体积，S:油膜表面积2｝ 3.分子动理论内容：物质是由大量分子组成的;大量分子做无规则的热运动;分子间存在相互作用力。 4.分子间的引力和斥力r10r0，f引=f斥≈0，F分子力≈0，E分子势能≈0 5.热力学第一定律W+Q=ΔU{，W:外界对物体做的正功，Q:物体吸收的热量，ΔU:增加的内能，涉及到第一类永动机不可造出｝ 6.热力学第二定律 克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化; 开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化{涉及到第二类永动机不可造出｝ 7.热力学第三定律：热力学零度不可达到{宇宙温度下限：-摄氏度｝ 注: 布朗粒子不是分子,布朗颗粒越小，布朗运动越明显,温度越高越剧烈; 温度是分子平均动能的标志; 分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得比引力快; 分子力做正功，分子势能减小,在r0处F引=F斥且分子势能最小; 气体膨胀,外界对气体做负功W0;吸收热量，Q>0 物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和，对于理想气体分子间作用力为零，分子势能为零; r0为分子处于平衡状态时，分子间的距离; 其它相关内容：能的转化和定恒定律/能源的开发与利用、环保/物体的内能、分子的动能、分子势能。高中物理能量守恒知识点 功是一个过程量，与力在空间的作用过程相关。恒力功的计算公式与物体运动过程无关;重力功、弹力功与路径无关。功是一个标量，但有正负之分。 功率P：功率是表征力做功快慢的物理量、是标量：P=W/t 。若做功快慢程度不同，上式为平均功率。注意恒力的功率不一定恒定，如初速为零的匀加速运动，第一秒、第二秒、第三秒……内合力的平均功率之比为1：3：5……。已知功率可以求力在一段时间内所做的功W=Pt，这时可能是变力再做功。上式常常用于分析解决机车牵引功率问题，常设有以下两种约束条件：1)发动机功率一定：牵引力与速度成反比，只要速度改变，牵引力F=P/v 将改变，这时的运动一定是变加速运动。2)机车以恒力启动：牵引力F恒定，由P=Fv可知，若车做匀加速运动，则功率P将增加，这种过程直到P达到机车的额定功率为止。 能：自然界有多种运动形式，与不同运动形式相应的存在不同形式的能量：机械运动--机械能;热运动--内能;电磁运动--电磁能;化学运动--化学能;生物运动--生物能;原子及原子核运动--原子能、核能……。动能：物体由于有机械运动速度而具有的能量Ek=mv2/2 能，包括动能和势能，都是标量。都是状态量，如动能由速度决定，重力势能由高度决定，弹性势能由形变状态决定。都具有相对性，物体速度相对于不同的参照物有不同的结果，相应的动能相对于不同的参照物有不同的动能。势能相对于不同的零势能参考面有不同的结果，势能有可能取负值，它意味着此时物体的势能比零势能低。 第十二章电能能量守恒定律精选试卷测试卷（解析版） 一、第十二章电能能量守恒定律实验题易错题培优（难） 1．在练习使用多用电表的实验中， (1)某同学使用多用电表的欧姆档粗略测量一定值电阻的阻值R x，先把选择开关旋到“×10”挡位，测量时指针偏转如图所示．以下是接下来的测量过程： a．将两表笔短接，调节欧姆档调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆档的零刻度，然后断开两表笔 b．旋转选择开关至交流电压最大量程处（或“OFF”档），并拔出两表笔 c．将选择开关旋到“×1”挡 d．将选择开关旋到“×100”挡 e．将选择开关旋到“×1k ”挡 f．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值R x，断开两表笔 以上实验步骤中的正确顺序是________（填写步骤前的字母）． (2)重新测量后，指针位于如图所示位置，被测电阻的测量值为____Ω． (3)如图所示为欧姆表表头，已知电流计的量程为I g=100μA，电池电动势为E=1.5V，则该欧姆表的内阻是____kΩ，表盘上30μA刻度线对应的电阻值是____kΩ． (4)为了较精确地测量另一定值电阻的阻值R y，采用如图所示的电路．电源电压U恒定，电阻箱接入电路的阻值可调且能直接读出． ①用多用电表测电路中的电流，则与a点相连的是多用电表的____（选填“红”或“黑”）表笔． ②闭合电键，多次改变电阻箱阻值R，记录相应的R和多用电表读数I，得到R－1 I 的关系 如图所示．不计此时多用电表的内阻．则R y＝___Ω，电源电压U＝___V． (5)一半导体电阻的伏安特性曲线如图所示．用多用电表的欧姆挡测量其电阻时，用“×100”挡和用“×1k”挡，测量结果数值不同．用____（选填“×100”或“×1k”）挡测得的电阻值较大，这是因为____________． 【答案】dafb 2200 15k?35kΩ红 200 8 ×1k 欧姆表中挡位越高，内阻越大；由于表内电池的电动势不变，所以选用的挡位越高，测量电流越小；该半导体的电阻随电流的增大而减小，所以选用的档位越高，测得的电阻值越大 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]先把选择开关旋到“×10”挡位，测量时指针偏转如图所示．指针指在示数较大处，为使指针指在刻度盘中央附近，应换用“×100 ”挡(几百×10=几十×100)，再欧姆调零，测量， 能量守恒定律的典型例题 [例1]试分析子弹从枪膛中飞出过程中能的转化． [分析]发射子弹的过程是：火药爆炸产生高温高压气体，气体推动子弹从枪口飞出． [答]火药的化学能→通过燃烧转化为燃气的内能→子弹的动能． [例2]核电站利用原子能发电，试说明从燃料铀在核反应堆中到发电机发出电的过程中的能的转化． [分析]所谓原子能发电，是利用原子反应堆产生大量的热，通过热交换器加热水，形成高温高压的蒸汽，然后推动蒸汽轮机，带动发电机发电． [答]能的转化过程是：核能→水的内能→汽轮机的机械能→发电机的电能． [说明] 在能的转化过程中，任何热机都不可避免要被废气带走一些热量，所以结合量守恒定律可得到结论： 不消耗能量，对外做功的机器（称为第一类永动机）是不可能的； 把工作物质（蒸汽或燃气）的能量全部转化为机械能（称第二类永动机）也是不可能的． 【例3】将一个金属球加热到某一温度，问在下列两种情况下，哪一种需要的热量多些？（1）将金属球用一根金属丝挂着（2）将金属球放在水平支承面上（假设金属丝和支承物都不吸收热量）A．情况（1）中球吸收的热量多些 B．情况（2）中球吸收的热量多些 C．两情况中球吸收的热量一样多 D．无法确定 [误解]选（C）。 [正确解答]选（B）。 [错因分析与解题指导]小球由于受热体积要膨胀。由于小球体积的膨胀，球的重心位置也会变化。如图所示，在情况（1）中，球受热后重心降低，重力对球做功，小球重力势能减小。而在情况（2）中， 球受热后重心升高。球克服重力做功，重力势能增大。可见，情况（ 1）中球所需的热量较少。 造成[误解]的根本原因，是忽略了球的内能与机械能的转变过程。这是因为内能的变化是明确告诉的，而重力势能的变化则是隐蔽的。在解题时必须注意某些隐蔽条件及其变化。 [例4]用质量M=0．5kg的铁锤，去打击质量m=2kg的铁块。铁锤以v=12m/s的速度与铁块接触，打击以后铁锤的速度立即变为零。设每次打击产生的热量中有η=50%被铁块吸收，共打击n=50次，则铁块温度升高多少？已知铁的比热C=460J/kg℃。 [分析] 铁锤打击过程中能的转换及分配关系为 据此，即可列式算出△t． [解答]铁锤打击n=50次共产生热量： 机械能守恒定律单元公式汇总 做功： W=FS ·COS θ θ为力与位移的夹角 重力做功： G W =mg Δh Δh 为物体初末位置的高度差 重力势能：p E =mgh h 为物体的重心相对于零势面的高度 重力做功和重力势能变化的关系： G W =-Δp E 即重力做功与重力势能的变化量相反 弹性势能： p E =21k 2L L 为弹簧的形变量 弹力做功与弹性势能的关系： F W =-Δp E 即弹力做功与弹性势能的变化量相反 动能定理： 合W =Δk E =21m 22V -2 1m 21V 即合外力做功等于动能的变化量 合外力做功两种求解方式：1）先求合外力合F ，再求合F ·S ·COS θ 2）先求各个分力做功再求和，+++321W W W ....... 机械能守恒定律：条件：只有重力弹力做功 公式：末初E E =即初总机械能等于末机械能 变形公式：Δk E =-ΔP E 即动能的变化量与势能的变化量相反 如果是A 与B 的系统机械能守恒： 1)2211P K P K E E E E +=+即初的总机械能等于末的总机械能 2)Δk E =-ΔP E 即 Δ1k E +Δ2k E =-（Δ1P E +Δ2P E ）即总的动能的变化量与总的势能的变化量相反 3)ΔA E =-ΔB E 即 Δ1k E +Δ1P E =-（Δ2k E +Δ2P E ）即A 的总机械能变化量与B 的总机械能的变化量相反 能量守恒定律：末初E E =即初总能量等于末的总能量 机械能变化的情况：1）W=Δ机E 即除重力、系统内弹力外其他力做功的多少为机 械能变化量（即其他力给原有系统能量或消耗原有系统能量） 2)摩擦力做功对机械能影响： Q X F =相对f 即摩擦力乘以相对位移等于产生的热量（内能）即机械能的损失 高中物理必修第3册第十二章 电能 能量守恒定律测试卷测试题（Word 版 含 解析） 一、第十二章 电能 能量守恒定律实验题易错题培优（难） 1．用图甲中所示的电路测定一种特殊的电池的电动势和内阻，它的电动势E 约为8V ，内阻r 约为30Ω，已知该电池允许输出的最大电流为40mA ．为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个定值电阻充当保护电阻，除待测电池外，可供使用的实验器材还有: A ．电流表A(量程0.05A ，内阻约为0.2Ω) B ．电压表V(量程6V ，内阻20kΩ) C ．定值电阻R 1(阻值100Ω，额定功率1W) D ．定值电阻R 2(阻值200Ω，额定功率1W) E.滑动变阻器R 3(阻值范围0~10Ω，额定电流2A) F.滑动变阻器R 4(阻值范围0~750Ω，额定电流1A) G.导线和单刀单掷开关若干个 (1)为了电路安全及便于操作，定值电阻应该选___________；滑动变阻器应该选___________．(均填写器材名称代号) (2)接入符合要求的实验器材后，闭合开关S ，调整滑动变阻器的阻值，读取电压表和电流表的示数．取得多组数据，作出了如图乙所示的图线．根据图象得出该电池的电动势E 为___________V ，内阻r 为___________Ω．(结果均保留2位有效数字) 【答案】R 2 R 4 7.8 29 【解析】 【分析】 （1）应用欧姆定律求出电路最小电阻，然后选择保护电阻；根据电源内阻与保护电阻的阻值，选择滑动变阻器． （2）电源的U -I 图象与纵轴交点的坐标值是电源的电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻． 【详解】 （1）[1]为保护电源安全，电路最小电阻 8 Ω200Ω0.040 R = =最小， 保护电阻阻值至少为 一. 教学内容： 第九节实验：验证机械能守恒定律 第十节能量守恒定律与能源 二. 知识要点： 1. 会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。掌握验证机械能守恒定律的实验原理。通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。 2. 理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。 三. 重难点解析： 1. 实验：验证机械能守恒定律 实验目的：验证机械能守恒定律。 实验原理： 通过实验，分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量。若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律：△EP=△EK 实验器材 打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线。 实验步骤： （1）如图所示装置，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器。 （2）用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器的地方，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点。 （3）从打出的几条纸带中挑选第一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个计数点1、2、3、4…，并量出各点到O点的距离h1、h2、h3…，计算相应的重力势能减少量，mgh。如图所示。 （4）依步骤（3）所测的各计数点到O点的距离hl、h2、h3…，根据公式vn= 计算物体在打下点l、2…时的即时速度v1、v2…。计算相应的动能 （5）比较实验结论： 在重力作用下，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒。 选取纸带的原则： （1）点迹清晰。 （2）所打点呈一条直线。 （3）第1、2点间距接近2mm。 本实验应注意的几个问题： （1）安装打点计时器时，必须使两个纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力； （2）实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动。待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点； （3）打点计时器必须接50Hz的4V?D6V的交流电； （4）选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带； 一、选择题 1、关于能量的转化与守恒，下列说法正确的 是（） A．任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳 B．空调机既能致热，又能致冷，说明热传递不存在方向性 C．由于自然界的能量是守恒的，所以说能源危机不过是杞人忧天 D．一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒 2、下列过程中，哪个是电能转化为机械能 A．太阳能电池充电B．电灯照明C．电风扇工 作D．风力发电 3、温度恒定的水池中，有一气泡缓缓上升，在此过程中，气泡的体积会逐渐增大，若不考虑气泡内气体分子间的相互作用力，则下列说法中不正确的是 A．气泡内的气体对外做功 B．气泡内的气体内能不变 C．气泡内的气体与外界没有热交换 D．气泡内气体分子的平均动能保持不变 4、一个系统内能减少，下列方式中哪个是不可能的 A.系统不对外界做功，只有热传递 B.系统对外界做正功，不发生热传递 C.外界对系统做正功，系统向外界放热 D.外界对系统作正功，并且系统吸热 5、下列说法正确的是 A．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大 B．在绝热过程中，外界对气体做功，气体的内能减少 C．温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大 D．自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性 6、一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比， A．气体内能一定增加B．气体内能一定减小 C．气体内能一定不变D．气体内能是增是减不能确定 7、有关气体压强，下列说法正确的是 A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大 B．气体的分子密度增大，则气体的压强一定增大 C．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大 D．气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小 8、如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气 体，Q中为真空整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则 A．气体体积膨胀，内能增加 B．气体分子势能减少，内能增加 C．气体分子势能增加，压强可能不变 D．Q中气体不可能自发地全部退回到P中 9、关于物体内能的变化，以下说法中正确的 是（） A．物体机械能减少时，其内能也一定减少 高中物理分子动理论、能量守恒定律公式总结 1、阿伏加德罗常数A N ＝6.02×1023/mol ；分子直径数量级10-10 米 2、油膜法测分子直径S V d = ｛V :单分子油膜的体积(m 3)，S :油膜表面积(m 2)｝ 3、分子动理论内容：物质是由大量分子组成的；大量分子做无规则的热运动；分子间存在相互作用力。 4、分子间的引力和斥力(1)0r r <，斥引f f <，分子力F 表现为斥力；(2) 0r r >，斥引f f >， 分子力F 表现为引力；(3) 0r r =，斥引f f =； (4) 010r r >，0≈=斥引f f ，0≈分子力F ，0≈分子势能E 5、热力学第一定律U Q W ?=+｛(做功和热传递，这两种改变物体内能的方式，在效果上是等效的)，W:外界对物体做的正功(J)，Q :物体吸收的热量(J)，U ?:增加的内能(J)，涉及到第一类永动机不可造出 6、热力学第二定 律 克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化（热传导的方向性）； 开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化（机械能与内能转化的方向性）｛涉及到第二类永动机不可造出｝ 7、热力学第三定律：热力学零度不可达到｛宇宙温度下限：－273.15摄氏度（热力学零度）｝ 注: (1)、布朗粒子不是分子,布朗颗粒越小，布朗运动越明显,温度越高越剧烈； (2)、温度是分子平均动能的标志； (3)、分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得比引力快； (4)、分子力做正功，分子势能减小,在0r 处斥引f f =且分子势能最小； (5)、气体膨胀,外界对气体做负功W<0；温度升高，内能增大0>?U ；吸收热量，0>Q (6)、物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和，对于理想气体分子间作用力为零，分子势能为零； (7)、0r 为分子处于平衡状态时，分子间的距离； (8)、其它相关内容：能的转化和定恒定律/能源的开发与利用、环保/物体的内能、分子的动能、分子势能。 第十二章电能能量守恒定律精选试卷专题练习（word版 一、第十二章电能能量守恒定律实验题易错题培优（难） 1．在练习使用多用电表的实验中， (1)某同学使用多用电表的欧姆档粗略测量一定值电阻的阻值R x，先把选择开关旋到“×10”挡位，测量时指针偏转如图所示．以下是接下来的测量过程： a．将两表笔短接，调节欧姆档调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆档的零刻度，然后断开两表笔 b．旋转选择开关至交流电压最大量程处（或“OFF”档），并拔出两表笔 c．将选择开关旋到“×1”挡 d．将选择开关旋到“×100”挡 e．将选择开关旋到“×1k ”挡 f．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值R x，断开两表笔 以上实验步骤中的正确顺序是________（填写步骤前的字母）． (2)重新测量后，指针位于如图所示位置，被测电阻的测量值为____Ω． (3)如图所示为欧姆表表头，已知电流计的量程为I g=100μA，电池电动势为E=1.5V，则该欧姆表的内阻是____kΩ，表盘上30μA刻度线对应的电阻值是____kΩ． (4)为了较精确地测量另一定值电阻的阻值R y，采用如图所示的电路．电源电压U恒定，电阻箱接入电路的阻值可调且能直接读出． ①用多用电表测电路中的电流，则与a点相连的是多用电表的____（选填“红”或“黑”）表笔． ②闭合电键，多次改变电阻箱阻值R，记录相应的R和多用电表读数I，得到R－1 I 的关系 如图所示．不计此时多用电表的内阻．则R y＝___Ω，电源电压U＝___V． (5)一半导体电阻的伏安特性曲线如图所示．用多用电表的欧姆挡测量其电阻时，用“×100”挡和用“×1k”挡，测量结果数值不同．用____（选填“×100”或“×1k”）挡测得的电阻值较大，这是因为____________． 【答案】dafb 2200 15k?35kΩ红 200 8 ×1k 欧姆表中挡位越高，内阻越大；由于表内电池的电动势不变，所以选用的挡位越高，测量电流越小；该半导体的电阻随电流的增大而减小，所以选用的档位越高，测得的电阻值越大 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]先把选择开关旋到“×10”挡位，测量时指针偏转如图所示．指针指在示数较大处，为使指针指在刻度盘中央附近，应换用“×100”挡(几百×10=几十×100)，再欧姆调零，测量， 能量守恒定律 本节课的设计，教材继续沿用了前几节的课程模式，先由生活中的实例引出研究问题，然后用实验加以证实，让学生接受这个物理事实.接着再从理论上推导、证明，从而得出结论. 这节课教材是从生活中骑自行车上坡的实例入手，引出动能和重力势能在此过程中是在相互转化的.接着通过实验来证实这个转化过程中的守恒结论.最后提出了自然界中最普遍、最基本的规律之一能量转化和守恒定律. 机械能守恒定律是能量守恒定律的一个特例，要使学生对定律的得出、含义、适用条件有一个明确的认识，这是能够用该定律解决力学问题的基础. 各种不同形式的能相互转化和守恒的规律，贯穿在整个物理学中，是物理学的基本规律之一.能量守恒定律是学习各种不同形式的能量转化规律的起点，也是运动学和动力学知识的进一步综合和展开的重要基础.所以这一节知识是本章重要的一节. 机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能. 分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能，是本节学习的难点之一.在教学中应让学生认识到，物体重力势能大小与所选取的参考平面（零势面）有关；而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的.在讨论物体系统的机械能时，应先确定参考平面. 教学重点1.理解机械能守恒定律的内容； 2.在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式； 3.理解能量转化和守恒定律. 教学难点1.从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件； 2.能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒. 教具准备自制投影片、CAI课件、重物、电磁打点计时器以及纸带、复写纸片、低压电源及两根导线、铁架台和铁夹、刻度尺、小夹子. 课时安排1课时 三维目标 一、知识与技能 1.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化； 2.理解机械能守恒定律的内容； 3.在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式； 4.理解能量守恒定律，能列举、分析生活中能量转化和守恒的例子. 二、过程与方法 1.初步学会从能量转化和守恒的观点解释现象、分析问题； 2.通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法. 三、情感态度与价值观 1.通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题； 2.通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观.培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度. 教学过程 导入新课 ［实验演示］ 量守恒定律的定义 这就叫做质量守恒定律(law of conservation of mass) 原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变。 质量守恒定律简解 种变化或过程，其总质量保持不变。18 后，这一定律始得公认。20 简称质能守恒定律）。 验证 20世纪初，德国和英国化学家分别做了精确度极高的实验，以求能得到更精确的实验结果，反应前后的质量变化小于一千万分之一，这个误差是在实验误差允许范围之内的，因此质量守恒定律是建立在严谨的科学实验基础之上的。质量守恒定律就是参加化学反应的各 物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。例如， 质量守恒定律即， 中，参加反应的各物质的总和等于反应后生成的各物质总和。微观解释：在化学反应前后，原子的种类，数目，质量均不变。六个不变：宏观：1.反应前后物质总质 量不变 3.物质的总质量不变微观：4.原子的种类不变；5.原子的数 目不变；6.原子的质量不变。两个一定改变：宏观：物质种类改变。微观：物质的粒子构成方式一定改变。两个可能改变：宏观：元素的化合价可能改变微观：分子总数可能改变。 质量守恒定律发现简史 1756年俄国化学家罗蒙诺索夫把锡放在密闭的容器里煅烧，锡发生变化，生成白色的氧化锡，但容器和容器里的物质的总质量，在煅烧前后并没有发生变化。经过反复的实验，都得到同样的结果，于是他认为在化学变化中物质的质量是守恒的。但这一发现当时没有引起科学家的注意，直到1777年法国的拉瓦锡做了同样的实验，也得到同样的结论，这一定律才获得公认。但要确切证明或否定这一结论，都需要极精确的实验结果，而拉瓦锡时代的工具和技术(小于%的质量变化就觉察不出来)不能满足严格的要求。因为这是一个最基本的问题，所以不断有人改进实验技术以求解决。1908年德国化学家朗道耳特(Landolt)及1912年英国化学家 罗蒙诺索夫 曼莱(Manley)做了精确度极高的实验，所用的容器和反应物质量为1 000 g左右，反应前后质量之差小于 1 g，质量的变化小于一千万分之一。这个差别在实验误差范围之内，因此科学家一致承认了这一定律。 发展 第十二章 电能 能量守恒定律精选试卷检测题（Word 版 含答案） 一、第十二章 电能 能量守恒定律实验题易错题培优（难） 1．一同学设计了如图甲所示电路来测节干电池的电动势和内阻．该同学选好器材后，进行操作(其中0R 是保护电阻)． （1）该同学测量时记录了6组数据，并根据这些数据面出了U-I 图线如图丙所示，根据图线求出干电池 的电动势E=_________V(结果保留三位有效数字)，内阻r=___________Ω． （2）若保护电阻0R 的阻值未知，该干电池的电动势E 、内电阻r 已经测出，在图乙的电路中只需改动一条线就可测量出0R 的阻值．该条线是_________，需改接为________(请用接线柱处的字母去表达)．改接好后，调节滑动变阻器，读出电压表的示数为U 、电流表示数为I ，电源的电动势用E 表示，内电阻用r 表示，则0R =__________． 【答案】1.48V 0.50Ω（0.48～0.52Ω） dj je 或者jf 0E U R r I -=- 【解析】 【分析】 【详解】 （1）由图丙所示，电源U-I 图像可知，图像与纵轴交点坐标值为1.48，则电源电动势E=1.48V ，电源内阻 1.48 1.20 0.500.480.520.56 U r I ?-= ==ΩΩ?（～） , （2）将导线jd 改接为je ，此时电源与定值电阻组成等效电源，在闭合电路中，电源电动势：E=U+I （R 0+r ），定值电阻0E U R r I -= - 2．利用如图所示的电路既可以测量电压表和电流表的内阻，又可以测量电源电动势和内阻，所用到的实验器材有： 第3节能量守恒定律测试 1、下列关于机械能守恒的说法中，正确的是（） A .做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒 B .做匀变速运动的物体的机械能不可能守恒 C .如果没有摩擦力和介质阻力，运动物体的机械能一定守恒 D .物体只发生动能和势能的相互转换时，物体的机械能守恒 2、试以竖直上抛运动为例，证明机械能守恒.设一个 质量为m 的物体，从离地h i 处以初速v i 竖直上抛，上 升至 h 2高处速度为V 2,如图7-7-1所示. 3、在下列情况中，物体的机械能守恒的是（不计空气阻 力）（） A .推出的铅球在空中运动的过程中 B .沿着光滑斜面匀加速下滑的物体 C .被起重机匀速吊起的物体 D .细绳的一端系一小球，绳的另一端固定，使小球在竖直平面 内做圆周运动 4、如图7-7-2所示，某人以拉力F 将物体沿斜面拉下，拉力大小等 于摩擦力，则下列说法中正确的是（） A .物体做匀速运动 B .合外力对物体做功等于零 C .物体的机械能保持不变 |卽才 陀一 87-7-1 D.物体机械能减小5、下列关于物体机械能守恒的说法中，正确的是（） A .运动的物体，若受合外力为零，则其机械能一定守恒 B .运动的物体，若受合外力不为零，则其机械能一定不守恒 C.合外力对物体不做功，物体的机械能一定守恒 D .运动的物体，若受合外力不为零，其机械能有可能守恒 6、当物体克服重力做功时，物体的（） A .重力势能一定减少，机械能可能不变 B .重力势能一定增加，机械能一定增加 C.重力势能一定增加，动能可能不变 D .重力势能一定减少，动能可能减少 7、物体在空中以9. 8m/s2的加速度加速下降，则运动过程中物体 的机械能（） A .增大 B .减小C.不变D .上述均有可能 &如图7-7-3所示，物体沿光滑半圆形凹面从A 点滑至B点的过程中，物体受力和力的作用，其中只 有力做功，重力势能，动能，但两者之和. 9、竖直向上将子弹射出，子弹在上升过程中，子弹的动能，重力势能.在最高点时子弹的动能为，重力势能达。由于空气阻力的存在, 最高点时的重力势能于射击时的初动能，子弹的机械能。 10、一质量为m的皮球，从不同高度自由落下时反弹起来后能上升的最大高度是原来的，现将该球从高为h处竖直向下抛出，要使它反弹到h 高中物理课堂教案教案年月日 生：能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少．但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了． 师：这说明什么问题? 生：这说明能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性．师：我们为什么要节约能源呢? 生：正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的． 生：节约能源同时开发可再生能源． 师：通过下面材料的阅读。加深你对能源的理解． (多媒体播放世界能源的解决途径)(参考案例) 世界能源问题的解决途径是什么?能源，是人类敕以生存和进行生产的不可缺少的资源．近年来，随着生产力的发展和能源消费的增长．能源问题已被列为世界上研究的重大问题之一．解决世界能源问题的根本途径，主要有两个方面：其一是广泛开源，其二是认真节流．所谓开源，就是积极开发和利用各种能源．在继续加紧石油勘探和寻找新的石油产地的同时，积极开发丰富的煤炭资源，还要大力开发水能，生物能等常规能源，加强核能、太阳能，风能、沼气，海洋能，地热能以及其他各种新能源的研究和利用，从而不断扩大人类的能源资源的种类和来源．所谓节流，就是要大力提倡节约能源．节能是世界上许多国家关心和研究的重要课题，甚至有人把节能称为世界的“第五大能源”，与煤、石油和天然气、水能、核能等并列．在节能方面，在有计划地控制人口增长的同时，重点要发挥先进科学技术的优势，提高各国的能源利用效率．如果世界各国家和各地区都能改进各种用能设备，不断提高能源的质量规范和降低单位产品的能耗，加强科学经管，适当控制生活能源的合理使用，就能使能源更加有效地用于生产和生活之中，从而解决人类面临的能源问题． [小结] 新课程更多地与社会实际相联系，鼓励学生提出问题．本节“思考与讨论”对能源问题做了讨论，这是一个质疑的范例．它引导我们考虑能量转化和转移的方向性．从物理学的角度研究宏观过程的方向性，在现阶段只需用一些简单的实例，让学生初步地体会一下就可以了．例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械功．在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来．通过实例说明．在能量的转化和转移过程中，能量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象．所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源．对功能关系的理解 ［例1］一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为G，空气阻力做功的大小为D。当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于多少？，滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于多少？ 解读：根据动能定理，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力，斜面对滑块的作用力的功（因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功），因此ΔE k=A - B+C - D；根据重力做功与重力势能的关系，重力势能的减少等于重力做的功，因此ΔE p= - C；滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE = A – B – D大学物理习题第4单元 能量守恒定律
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