一. 教學(xué)內(nèi)容：
第九節(jié) 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
第十節(jié) 能量守恒定律與能源
二. 要點(diǎn)：
1. 會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度。掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。通過(guò)用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，體驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程和學(xué)的研究。培養(yǎng)的觀察和實(shí)踐，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
2. 理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。通過(guò)對(duì)生活中能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例分析，理解能量守恒定律的確切含義。
三. 重難點(diǎn)解析：
1. 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證機(jī)械能守恒定律。
實(shí)驗(yàn)原理：
通過(guò)實(shí)驗(yàn)，分別求做自由落體運(yùn)動(dòng)物體的重力勢(shì)能的減少量和相應(yīng)過(guò)程動(dòng)能的增加量。若二者相等，說(shuō)明機(jī)械能守恒，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：△EP=△EK
實(shí)驗(yàn)器材
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及電源、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、重物、刻度尺、帶有鐵夾的鐵架臺(tái)、導(dǎo)線。
實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）如圖所示裝置，將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。
（2）用手握著紙帶，讓重物靜止地靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方，然后接通電源，松開(kāi)紙帶，讓重物自由落下，紙帶上打下一系列小點(diǎn)。
（3）從打出的幾條紙帶中挑選第一、二點(diǎn)間的距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量，記下第一個(gè)點(diǎn)的位置O，并在紙帶上從任意點(diǎn)開(kāi)始依次選取幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4…，并量出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h1、h2、h3…，計(jì)算相應(yīng)的重力勢(shì)能減少量，mgh。如圖所示。
（4）依步驟（3）所測(cè)的各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離hl、h2、h3…，根據(jù)公式vn= 計(jì)算物體在打下點(diǎn)l、2…時(shí)的即時(shí)速度v1、v2…。計(jì)算相應(yīng)的動(dòng)能（5）比較實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
在重力作用下，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒。
選取紙帶的原則：
（1）點(diǎn)跡清晰。
（2）所打點(diǎn)呈一條直線。
（3）第1、2點(diǎn)間距接近2mm。
本實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：
（1）安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩個(gè)紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)必須保持提起的紙帶豎直，手不動(dòng)。待接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后再松開(kāi)紙帶，以保證第一點(diǎn)是一個(gè)清晰的點(diǎn)；
（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須接50Hz的4V?D6V的交流電；
（4）選用紙帶時(shí)應(yīng)盡量挑選第一、二點(diǎn)間距接近2mm的點(diǎn)跡清晰且各點(diǎn)呈一條直線的紙帶；
（5）測(cè)量高度h時(shí)，應(yīng)從起始點(diǎn)算起，為了減小h的相對(duì)誤差，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)一些，紙帶也不宜過(guò)長(zhǎng)，有效長(zhǎng)度可以是6?D8。
（6）因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)比較一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉Γ覀兙驼f(shuō)這個(gè)物體具有能量。如：運(yùn)動(dòng)的物體可以推動(dòng)與其接觸的另一個(gè)物體一起向前運(yùn)動(dòng)，對(duì)被推動(dòng)的物體做功，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)的物體具有能量。
又如流動(dòng)的河水、被舉高的重物、被壓縮的彈簧、高溫高壓氣體……都能對(duì)外做功，因此都具有能量。
能量有各種不同的形式：運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能；被舉高的重物具有重力勢(shì)能；發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢(shì)能；由大量粒子構(gòu)成的系統(tǒng)具有內(nèi)能。另外自然界中還存在如能、電能、光能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。
不同的能與物體的不同運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)。
如機(jī)械能對(duì)應(yīng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)；內(nèi)能與大量微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。
能量的轉(zhuǎn)化：各種不同形式的能可以互相轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中總量保持不變。也就是說(shuō)當(dāng)某個(gè)物體的能量減少時(shí)，一定存在其他物體的能量增加，且減少量一定等于增加量；當(dāng)某種形式的能量減少時(shí)，一定存在其他形式的能量增加，且減少量一定等于增加量。
功是能量轉(zhuǎn)化的量度
不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)的。做功的過(guò)程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移）的過(guò)程。且做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移），因此，功是能量轉(zhuǎn)化的量度。
常見(jiàn)力做功與能量轉(zhuǎn)化的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：
重力做功：重力勢(shì)能與其他能相互轉(zhuǎn)化；
彈力做功：彈性勢(shì)能與其他能相互轉(zhuǎn)化；
電場(chǎng)力做功：電勢(shì)能與其他能相互轉(zhuǎn)化；
安培力做功：電能與機(jī)械能等其他形式的能相互轉(zhuǎn)化等等。
3. 能量守恒定律
能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，轉(zhuǎn)化或者轉(zhuǎn)移過(guò)程中總量不變，這個(gè)規(guī)律叫做能量守恒定律。
表達(dá)式 E初=E末；E增=E減
說(shuō)明：
① 該定律是貫穿整個(gè)物理學(xué)的基本規(guī)律之一，是物理學(xué)的一條主線。
② 要分清系統(tǒng)中有多少種形式的能，發(fā)生了哪些轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移。
③ 滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)距離的乘積在數(shù)值上等于系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能，即Q=
注意：
① 某種形式的能量減少必然有另一種形式的能量增加，增加量與減少量相等。
② 某個(gè)物體能量減少必然有另一個(gè)物體的能量增加，增加量與減少量相等。
這也是我們列能量守恒表達(dá)式時(shí)的兩條基本思路。
能源和能量耗散
（1）能源是人類(lèi)社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類(lèi)利用能源大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期。
（2）能量耗散：燃料燃燒時(shí)一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會(huì)自動(dòng)聚集起來(lái)供人類(lèi)重新利用；電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過(guò)燈泡轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周?chē)h(huán)境的內(nèi)能，我們也無(wú)法把這些內(nèi)能收集起來(lái)重新利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。
能量耗散表明，在能源的利用過(guò)程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了。這是能源危機(jī)更深層次的含意，也是“自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源”的根本原因。
【典型例題
[例1] 用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6 V的交流電和直流電兩種。重錘從高處由靜止開(kāi)始落下，重錘上拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A. 按照?qǐng)D示的裝置安裝器件
B. 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上
C. 用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量
D. 釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶
E. 測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離
F. 根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能
指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的橫線上，并說(shuō)明其原因。
（2）利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值，如圖所示。根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連接五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離為 ，點(diǎn)A、C間的距離為s1，點(diǎn)C、E間的距離為s2，使用交流電的頻率為f，則根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度a的表達(dá)式為：a= 。
（3）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢(shì)能總是大于重錘動(dòng)能的增加，其原因主要是因?yàn)樵谥劐N下落過(guò)程中存在著阻力的作用，可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定該阻力的大小。若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的較準(zhǔn)確的值為g，還需要測(cè)量的物理量是 。試用這些物理量和紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)表示出重錘下落的過(guò)程中受到的平均阻力大小為F= 。
解析：（1）步驟B是錯(cuò)誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端。步驟D是錯(cuò)誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶。步驟C不必要，因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理，重錘的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m，可以約去。
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律△s=aT2，有a= = =
（3）根據(jù)牛頓第二定律有mg－F=ma，得F=mg－ma=m[g－ ]
故需要測(cè)量的物理量為重錘的質(zhì)量m。
[例2] 實(shí)驗(yàn)室為你準(zhǔn)備了下列主要的實(shí)驗(yàn)器材：
a. 帶孔的金屬小球；b. 光電門(mén)和光電計(jì)時(shí)器。試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
要求：
① 說(shuō)明實(shí)驗(yàn)方法和原理以及還需要的測(cè)量工具和器材。
② 說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的步驟和測(cè)量的物理量。
③ 說(shuō)明數(shù)據(jù)的處理和驗(yàn)證的具體方法。
④ 說(shuō)明誤差產(chǎn)生的原因和消除的方法。
解析：
（1）用細(xì)線拴一小球，讓其從某一高度由靜止釋放，小球在向下擺動(dòng)的過(guò)程中，線的拉力與球運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功。因小球運(yùn)動(dòng)的速度不太大，空氣阻力可以忽略，所以小球在下擺的過(guò)程中認(rèn)為機(jī)械能守恒，設(shè)小球的質(zhì)量為m，用直尺測(cè)出某過(guò)程小球下落的高度，用光電門(mén)和光電計(jì)時(shí)器測(cè)出小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度，便可驗(yàn)證球下擺的過(guò)程機(jī)械能是否守恒。
還需要的器材有：細(xì)線、刻度尺、鐵架臺(tái)、卡尺等。
實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
（2）實(shí)驗(yàn)步驟：① 用長(zhǎng)約1 m的細(xì)線將金屬球懸掛在鐵架臺(tái)的支架上，測(cè)量出懸點(diǎn)到球心的距離L，并用卡尺測(cè)出小球的直徑d；② 將光電門(mén)安裝在懸點(diǎn)正下方小球恰好經(jīng)過(guò)的位置，并將光電門(mén)與光電計(jì)時(shí)器相連接；③ 在小球的釋放點(diǎn)立一長(zhǎng)直尺，記錄小球釋放點(diǎn)的高度h；④ 將小球由靜止釋放，記錄小球在最低點(diǎn)處穿過(guò)光電門(mén)用的時(shí)間△t；⑤ 改變小球釋放的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)出幾組數(shù)據(jù)。
（3）產(chǎn)生誤差的主要原因是：小球釋放點(diǎn)高度的測(cè)量和擺線長(zhǎng)度的測(cè)量不準(zhǔn)而導(dǎo)致小球下落的高度差△h測(cè)量不準(zhǔn)。改進(jìn)的方法是設(shè)置一個(gè)豎直的平面，記錄懸點(diǎn)的位置和過(guò)懸點(diǎn)的豎直線，讓小球在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，這樣便于記錄小球的釋放位置和下落高度。
（4）數(shù)據(jù)的處理方法是：① 測(cè)出由懸點(diǎn)到小球釋放點(diǎn)的高度h，算出小球下落高度
Δh=L－h(huán)和小球重力勢(shì)能的變化△Ep=mg（L－h(huán)）。② 由小球的直徑d和小球通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間算出小球在最低點(diǎn)時(shí)的速度v和相應(yīng)動(dòng)能增量△Ek=
比較△Ek和△Ep的大小，便可驗(yàn)證此過(guò)程機(jī)械能是否守恒。
點(diǎn)評(píng)：本題旨在考查學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮推鞑臉?gòu)思實(shí)驗(yàn)方案的能力，考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的技能和減小測(cè)量誤差的能力。
[例3] 如圖所示，傳送帶保持v=4m/s的速度水平勻速運(yùn)動(dòng)，將質(zhì)量為l kg的物塊無(wú)初速地放在A端，若物塊與皮帶間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，A、B兩端相距6m，則物塊從A到B的過(guò)程中，皮帶摩擦力對(duì)物塊所做的功為多少？產(chǎn)生的摩擦熱又是多少?（g=10m／s2）
解析：木塊與皮帶間的摩擦力Ff=μmg=2N，木塊滑動(dòng)的加速度為a，則由牛頓第二定律得Ff=ma，∴ a=2m/s2。
設(shè)木塊位移為s時(shí)速度達(dá)到4m／s則由v2=2as1，得s1=4m
相對(duì)位移s相=v? －sl=4m
產(chǎn)生的焦耳熱Q熱=mgμs相=8J
[例4] 風(fēng)能和水能是以下哪一種能的間接形式（ ）
A. 核能 B. 電能 C. 太陽(yáng)能 D. 地?zé)崮?/p>
答案：C
[例5] 太陽(yáng)能的儲(chǔ)存一直是個(gè)難題。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，鹽水湖被太陽(yáng)曬久了，湖底的溫度會(huì)越來(lái)越高，并難以通過(guò)湖水的對(duì)流將熱散發(fā)出去，而淡水湖不具備這一特點(diǎn)。根據(jù)這一特點(diǎn)，可以利用鹽水湖來(lái)儲(chǔ)存太陽(yáng)能。你能分析這是為什么嗎？你能根據(jù)這一規(guī)律設(shè)計(jì)出一種儲(chǔ)存太陽(yáng)能的具體方案嗎?（提示：鹽水湖中含鹽量高的湖水密度大，總是留在湖底不會(huì)上�。�
解析：在含鹽量高的湖水的表面吸收了太陽(yáng)能之后，部分水分被蒸發(fā)，使湖水表面水層含鹽量變大且溫度也隨之升高。由于含鹽量高的湖水密度大，所以這部分密度大、溫度高的表層湖水就會(huì)在重力作用下下沉，將所吸收的部分太陽(yáng)能帶到湖底，使湖底溫度越來(lái)越高。由于湖底鹽水密度大于上部湖水密度，因此湖底的鹽水不會(huì)再向上運(yùn)動(dòng)而將熱量散失，這就使得太陽(yáng)能得到儲(chǔ)存。
建造一個(gè)具有一定深度的濃度足夠高的鹽水池，使其具有很好的保溫性能，并且在水池底部安裝熱傳導(dǎo)裝置，就可以實(shí)現(xiàn)利用鹽水儲(chǔ)存太陽(yáng)能并且利用這部分儲(chǔ)存的太陽(yáng)能為生產(chǎn)生活服務(wù)。
【模擬
1. 用自由落體驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，就是看A. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打第一個(gè)點(diǎn)O時(shí)，物體的速度為零
B. hn是計(jì)時(shí)點(diǎn)n到計(jì)時(shí)點(diǎn)O的距離
C. m為重物的質(zhì)量，需用天平稱(chēng)量
D. 用vn=gtn計(jì)算vn時(shí)，tn=（n－1）T（T為打點(diǎn)周期）
2. 用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：
（1）運(yùn)用公式（2）若實(shí)驗(yàn)中所用重錘的質(zhì)量m=l kg。打點(diǎn)紙帶如圖所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，重錘速度vB= ，重錘動(dòng)能Ek= ，從開(kāi)始下落起至B點(diǎn)重錘的重力勢(shì)能減少量是 ，由此可得出的結(jié)論是 。
（3）根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，則以 為縱軸，以h為橫軸畫(huà)出的圖象應(yīng)是圖中的哪個(gè)（ ）
3. 利用下圖
（a）所示的裝置做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，按正確的實(shí)驗(yàn)操作得到幾條打上點(diǎn)跡的紙帶。通常要求從其中挑選頭兩點(diǎn)（即0、l兩點(diǎn)）間距離接近 2mm的紙帶進(jìn)行測(cè)量。但一位同學(xué)未按此要求，卻選取了一條操作正確、點(diǎn)跡清楚，但頭兩點(diǎn)（0與1點(diǎn)）間的距離明顯小于2mm的紙帶進(jìn)行標(biāo)點(diǎn)（標(biāo)出0、 1、2、3…等各實(shí)際點(diǎn)跡）、測(cè)量（測(cè)出各點(diǎn)與O點(diǎn)的高度差h1、h2、 h3…），見(jiàn)上圖（b），那么能否用它正確計(jì)算比較點(diǎn)n位置處的動(dòng)能與重力勢(shì)能的對(duì)應(yīng)關(guān)系（n=2，3，4…），即能否驗(yàn)證
（1）利用紙帶說(shuō)明重錘（質(zhì)量為m kg）通過(guò)對(duì)應(yīng)于2、5兩點(diǎn)過(guò)程中機(jī)械能守恒。
（2）說(shuō)明為什么得到的結(jié)果是重錘重力勢(shì)能的減小量△Ep稍大于重錘動(dòng)能的增加量△Ep?
5. 利用下列哪種能源時(shí)，給人類(lèi)帶來(lái)的污染較�。� ）
A. 煤 B. 石油 C. 天然氣 D. 核能
6. 質(zhì)量為4kg的物體被人由靜止開(kāi)始向上提升0.25 m后速度達(dá)lm／s，則下列判斷正確的是（ ）
A. 人對(duì)物體做功12J B. 合外力對(duì)物體做功2J
C. 物體克服重力做功l0J D. 人對(duì)物體做的功等于物體增加的動(dòng)能
7. 一小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)了一段距離。若已知在這過(guò)程中，拉力所做的功的大�。ń^對(duì)值）為A，斜面對(duì)滑塊的作用力所做的功的大小為B，重力做功的大小為C，空氣阻力做功的大小為D。當(dāng)用這些量表達(dá)時(shí)，小滑塊的動(dòng)能的改變（指末態(tài)動(dòng)能減去初態(tài)動(dòng)能）等于 ，滑塊的重力勢(shì)能的改變等于 ；滑塊機(jī)械能（指動(dòng)能與重力勢(shì)能之和）的改變等于 。
8. 一小物體以Ek=100J的初動(dòng)能滑上斜面，當(dāng)動(dòng)能減少ΔEk=80J時(shí)，機(jī)械能減少E=32J，則當(dāng)物體滑回原出發(fā)點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為多少?
9. 在密閉的室內(nèi)有一臺(tái)正在工作的電冰箱，能指望利用這臺(tái)電冰箱降低整個(gè)室內(nèi)空間（不是部分空間）的溫度嗎？為什么?
10. 一質(zhì)量均勻不可伸長(zhǎng)的繩索，重為G，A、B兩端固定在天花板上，如圖所示。今在最低點(diǎn)C施加一豎直向下的力將繩緩慢拉至D點(diǎn)，在此過(guò)程中，繩索AB的重心位置（ ）
A. 逐漸升高 B. 逐漸降低 C. 先降低后升高 D. 始終不變
11. 如圖所示，水平放置的傳送帶與一光滑曲面相接，一小滑塊質(zhì)量為m=0.1 kg，從離傳送帶h=0.2m高處由靜止滑下，傳送帶水平部分長(zhǎng)s=1.8m，滑塊與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1。（g=l0m／s2）
（1）把傳送帶固定不動(dòng)，問(wèn)滑塊能否滑離傳送帶？產(chǎn)生摩擦熱多少?
（2）傳送帶逆時(shí)針以v2=l m／s勻速運(yùn)動(dòng)，問(wèn)滑塊能否滑離傳送帶？產(chǎn)生熱量多少?
（3）傳送帶順時(shí)針以v3=l m／s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求滑塊滑離傳送帶的時(shí)間及產(chǎn)生的熱量。
【試題答案
1. A、B
解析：本實(shí)驗(yàn)的原理就是利用重物的自由落體運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。因此打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的第一個(gè)點(diǎn)，重物運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)為零，Hn與vn分別表示打第n點(diǎn)時(shí)重物下落的高度和對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速率。本實(shí)驗(yàn)中，不需要測(cè)量重物的質(zhì)量。因?yàn)楣絤gh= 就成立，機(jī)械能守恒定律也就被驗(yàn)證了。所以，本題的正確選項(xiàng)應(yīng)為A、B。
2.（1）打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的初速度為零；2mm
（2）0.59m/s；0.17J；0.1 7J機(jī)械能守恒
（3）C
解析：
（1）物體自由下落時(shí)，在0.02s內(nèi)的位移應(yīng)為h= gt2= ×9.8×（0.02）2≈2mm。
（2）vB= =0.59m/s，此時(shí)重錘的動(dòng)能為Ek= m（3）由機(jī)械能守恒定律可知，mgh= mv2，即驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律成立，只需驗(yàn)證 =gh即可。如以縱坐標(biāo)為 ，橫坐標(biāo)為h，則圖象應(yīng)為過(guò)原點(diǎn)，且斜率為g的直線。
3. 能；因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)性質(zhì)仍為自由落體運(yùn)動(dòng)，只要將n=l 的位置除外即可 。
解析：本題的實(shí)驗(yàn)過(guò)程要求先接通電源，開(kāi)動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在紙帶上記下初始位置。然后將紙帶、重錘系統(tǒng)適時(shí)地?zé)o初速釋放使之自由下落。所謂“適時(shí)”，最理想的情況是在振針剛好打在紙帶上的一瞬間釋放，紙帶上的頭兩點(diǎn)的間隔就是自由落體在第一個(gè)0.02s內(nèi)下落的位移，即h1=但這種情況的機(jī)會(huì)很少，通常是在振針兩次敲擊紙帶之間的某時(shí)刻松手釋放。但只要是無(wú)初速釋放，運(yùn)動(dòng)性質(zhì)仍然是自由落體，只是紙帶上頭兩點(diǎn)之間距離h。因所經(jīng)歷的時(shí)間小于0.02s而較2mm要短些。因此完全可以用它進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒的計(jì)算，即比較點(diǎn)n位置的動(dòng)能解析：（1）重錘在對(duì)應(yīng)2、5兩點(diǎn)時(shí)的速度分別為v1= m/s=1.495 m/s。
v2= m/s=2.06m／s
則重錘在2、5兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)過(guò)程的動(dòng)能增加量為
△Ek=EK2－EK1= = m（ ）=1.004mJ。
而重錘在該過(guò)程中下落的距離為
△h=（3.1 8 3.56 3.94）×10－2 m=10.68×10－2 m
則重錘在該過(guò)程減小的重力勢(shì)能為△Ep=mg?△h=1.047mJ
在允許的實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)可以認(rèn)為△EK=△EP，即機(jī)械能守恒
（2）因重錘拖著紙帶下落時(shí)，空氣阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力做功而使重錘的機(jī)械能有損失，故重力勢(shì)能的減小量稍大于動(dòng)能的增加量。
5. D
6. A、B、C
解析：此過(guò)程中物體的動(dòng)能增加2J。重力勢(shì)能增加10J，機(jī)械能增加了12J，動(dòng)能的增加等于合外力做的功，重力勢(shì)能的增加等于物體克服重力做的功，機(jī)械能的增加等于人對(duì)物體做的功。
7. 解析：根據(jù)功能關(guān)系，動(dòng)能的改變等于外力做功的代數(shù)和，其中做負(fù)功的有空氣阻力，斜面對(duì)滑塊的作用力的功（因彈力不做功，實(shí)際上為摩擦阻力的功），因此 ΔEk=A－B C－D；重力勢(shì)能的減少等于重力做的功，因此ΔEp=C；滑塊機(jī)械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE=A－B－D。
8. 解析：設(shè)斜面傾角為θ，滑動(dòng)摩擦力為F，動(dòng)能減少80J時(shí)位移為l1，根據(jù)功能關(guān)系動(dòng)能減少量等于合外力的功，即△Ekl=（mgsinθ F）l1 ①
機(jī)械能減少量等于除重力以外的力（此題中即為F）所做的功，即E=Fl1 ②
設(shè)物體從斜面底端到最高點(diǎn)位移為l2，則動(dòng)能的減少量為100J，即
Ekl=（mgsinθ F）l2 ③
設(shè)機(jī)械能的減少量為WF，即為上滑過(guò)程中滑動(dòng)摩擦力所做的總功有：
WF=F?l2 ④
綜合①、②、③、④有 =上滑及下滑過(guò)程中滑動(dòng)摩擦力都做負(fù)功，且數(shù)值相等，所以一個(gè)往返摩擦力做負(fù)功總和為WF總=2WF=80J。
9. 不能。因?yàn)樵诿荛]室內(nèi)的電冰箱將外界輸送來(lái)的電能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使密閉室內(nèi)溫度升高了。
解析：把密閉室和工作的電冰箱看成一個(gè)系統(tǒng)，考查這個(gè)系統(tǒng)與外界所進(jìn)行的能量交換和轉(zhuǎn)化，然后根據(jù)能量守恒定律說(shuō)明室內(nèi)空間內(nèi)能變化情況，說(shuō)明溫度的變化。
10. 解析：當(dāng)用力將繩上某點(diǎn)C拉到D，外力在不斷的做功，而物體的動(dòng)能不增加。因此外力做的功必定轉(zhuǎn)化為物體的重力勢(shì)能。重力勢(shì)能增加了，則說(shuō)明了物體的重心升高了，外力在不斷地做功，重心就會(huì)不斷地升高。正確選項(xiàng)為A。
11 高中學(xué)習(xí)方法. （1）能滑離；0.18J （2）能滑離；0.32J （3）1.3s；0.05J
解析：
（1）假設(shè)傳送帶足夠長(zhǎng)，在整個(gè)過(guò)程中運(yùn)用動(dòng)能定理mgh－μmgs0=0－0
要使滑塊停下來(lái)，傳送帶至少長(zhǎng)s0=因?yàn)閟<s0，故能滑離傳送帶
產(chǎn)生熱量 Ql=μmgΔsl=μmgs=0.1 8J。
（2）傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)，且s<s0，因此滑塊與傳送帶間始終有動(dòng)摩擦力，能滑離傳送帶。
滑塊在斜面上下落過(guò)程中，由機(jī)械能守恒mgh= =2m/s，由μmg=ma得，滑塊的加速度a=l m/s2。由s=v0t2－ ）s，所以傳送帶上一點(diǎn)通過(guò)的路程s2=vt2=2－（1－ ）m，總共產(chǎn)生熱量
Q2=μmgΔs2=μmg（s s2）=0.32J。
（3）由（2）可知，v0=2m／s，a=l m／s2。由v3=t3= =1s，位移s3= =1.5 m，因此后面的（s－s3）=0.3m
要?jiǎng)蛩龠\(yùn)動(dòng)，相對(duì)靜止
t4= =0.3 s，所以總時(shí)間t5=t3 t4=1.3 s，產(chǎn)生熱量
Q3=μmg△s3=μmg（s3－v3t3）=0.05J
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