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能量守恒定律公式的应用(能量守恒定律的应用:贯穿高中物理始终的普适规律)

35次浏览     发布时间:2022-11-30 11:51:28    

能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律,是各种自然现象中普遍适用的一条规律.。无论是力学还是电学,涉及多种形式的能量转化时,应用能量守恒定律解题无疑能事半功倍,化繁为简。先看能量守恒的一个例子:

寻根溯源·根题展现

【根题】质量为0.4 kg的皮球,从离地面高0.5 m处自由落下,与地面碰撞后以2 m/s的速度反弹,不计空气阻力,g取10 m/s2,碰撞时损失的机械能为多少?损失的机械能转化为什么能?

答案 1.2 J 内

解析:皮球和地面碰撞前的机械能等于开始下落时的重力势能E1=mgh=2J

皮球和地面碰撞后的机械能等于碰撞后瞬时的动能E2=1/2mv^2=0.8J

故皮球下落过程中损失的机械能ΔE=E1-E2=1.2J

损失的机械能转化为内能。

【点评】此题是一道简单题,但包含了用能量守恒定律解题的思想。当有摩擦产生时,由于摩擦生势,必产生内能,在机械能向内能转化过程中,能量守恒。

方法总结·规律提练

1.内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变.

2.能量守恒定律的表达式

(1)从不同状态看,E初=E末.

(2)从能的转化角度看,ΔE增=ΔE减.

(3)从能的转移角度看,ΔEA增=ΔEB减.

3.能量守恒定律应用的关键步骤

(1)明确研究对象和研究过程.

(2)找全参与转化或转移的能量,明确哪些能量增加,哪些能量减少.

(3)列出增加量和减少量之间的守恒式.

考场精彩·衍题百变

 【衍题1】(2019·郑州市高一下学期期末)如图2所示,高为h=5 m的光滑固定斜面AB,倾角为θ=30°,底端与水平面BD相连,在水平面末端墙上固定一轻弹簧,水平面BC段粗糙,长度为20 m,动摩擦因数为μ=0.2,水平面CD段光滑,且等于弹簧原长,质量为m=1 kg的物块,由斜面顶端A点静止下滑,物块经过B点时无机械能损失(g=10 m/s2),求:

(1)物块滑到B点时的速度大小;

(2)物块滑到C点时的速度大小;

(3)弹簧被压缩具有的最大弹性势能;

(4)物块会停在距离C点多远的地方;

(5)物块与水平面摩擦产生的热量.

【衍题2】如图1所示,皮带的速度是3 m/s,两圆心的距离s=4.5 m,现将m=1 kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上,物体与皮带间的动摩擦因数μ=0.15,电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时,求:(g取10 m/s2)

(1)小物体获得的动能Ek;

(2)这一过程摩擦产生的热量Q;

(3)这一过程电动机消耗的电能E.

【点评】在功能关系中有一条重要的规律,由于摩擦产生的热量,等于两个物体间的摩擦力乘以相对路程。

【衍题3】一弹珠弹射玩具模型如图2所示,水平粗糙管AB内装有一轻弹簧,左端固定.竖直放置光滑管道BCD,其中CD为半径R=0.1 m的四分之一圆周,C点与地面间的高度H=0.1 m,用质量m1=0.2 kg的弹珠(可看成质点)将弹簧缓慢压缩到某一确定位置M,弹珠与弹簧不固连.由静止释放后弹珠恰能停在D点.用同种材料、质量m2=0.1 kg的弹珠仍将弹簧缓慢压缩到M点再由静止释放,弹珠由D点飞出后落在与D点正下方D′点相距x=0.8 m处.g取10 m/s2.求:

(1)弹珠m2从D点飞出时的速度大小;

(2)弹簧被缓慢压缩到M点时储存的弹性势能;

(3)保持弹珠m2仍将弹簧缓慢压缩到M点,改变H的高度,从D点飞出后落在与D点正下方D′点距离x是不同的,求x的最大值.

拓展延伸·纵横推演

几种常见的功能关系

小试身手·根题精练

答案:C

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