高中物理必修2(新人教版)全册复习(5)

2019-06-11 14:05

4、物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。弹性势能的大小与物体发生弹性形变的大小有关。

5、动能和势能统称为机械能。一个物体可以既有动能,又有势能,把这两种能量加在一起,就得到它的总机械能。

例1、以下说法正确的是( )

A.运动的物体具有的能都是动能

B.一切运动的物体都具有动能

C.只有势能的物体没有机械能

D.质量大的物体具有的重力势能多 解析:

动能是物体由于运动而具有的能量,因此一切运动的物体都具有动能,但运动的物体除了具有动能外,还可以具有其他形式的能量。例如飞行中的飞机具有动能的同时还具有重力势能,所以选项A不对而B正确。动能与势能统称为机械能,因此只有势能的物体也具有机械能,所以C不对。重力势能的大小决定于物体的质量和物体被举高的高度。质量越大,被举得越高,具有的重力势能就越大。因而质量大的物体具有的重力势能不一定多,还要看物体被举高的高度,所以D不对。则答案为B。

例2、高速运动的子弹将一块钢板打穿的过程中,子弹是不是在做功?子弹正在空中高速运动(不考虑空气阻力),还没有打到钢板的时候,子弹是不是在做功?它有没有能呢? 解析:

物体做功必须同时具备两个条件:力和物体在力的方向上通过的距离。若具备这两个条件,则物体就做功了。根据能的定义,一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能。物体具有多少能,不能以物体已经做了多少功来衡量,而是以物体能够做多少功来衡量。判断一个物体是否具有能,关键是要看它能否做功,不是看它是否在做功。例如高山上的石头虽然没有做功,但它一旦发生滚落时,高度发生变化,就可以做功,它具有做功的本领,因而具有能——重力势能。

子弹打穿钢板的过程中做了功。在空中高速运动的子弹没有做功,但它具有动能。(子弹也具有重力势能,但比动能要小得多)

(二)机械能的转化

1、动能和重力势能可以相互转化

动能可以转化为重力势能,重力势能也可以转化为动能。如下图a所示,滚摆在下降过程中,高度减小,它的重力势能减小,速度增大,动能增大,重力势能转化为动能;滚摆在上升的过程中,速度减小,动能减小,高度增大,重力势能增大,动能转化为重力势能。

2、动能和弹性势能可以相互转化

动能可以转化为弹性势能,弹性势能也可以转化为动能。如图b所示,木球从斜槽滚入水平槽,木球接触弹簧片后把弹簧片压弯,木球动能减小,弹簧片的弹性势能增大,木球的动能转化为弹簧片的弹性势能;紧接着弹簧片恢复原状,把木球弹回,弹簧片的弹性势能减小,木球的动能增大,弹簧片的弹性势能转化为木球的动能。

3、重力势能和弹性势能可以相互转化

图b中,若考虑木球从斜槽上静止下滑到弹簧片被压弯到最大程度的全过程,重力势能转化为木球的动能,最终转化为弹簧片的弹性势能。当弹簧片恢复原状时,木球可以运动到斜槽上某一高度,即弹性势能转化为重力势能。

例3、下列各过程属于动能转化为势能的是( )

A.拉开了的弓,放手后把箭射出去

B.小铁球在空中落下

C.在水平地面上滚动的足球

D.物体滑上光滑的斜面 精析:

分析动能和势能相互转化的实例时,先要明确研究对象是在哪一个过程中,再分析能的变化或转化情况,这时关键是从物体的运动速度、高度、形变的变化情况入手。 答案:

拉开了的弓,放手后把箭射出去是弹性势能转化为动能;小铁球在空中落下,是重力势能转化为动能;在水平地面上滚动的足球,由于其高度没有发生变化,因此也就不存在动能与势能的转化问题;物体滑上光滑斜面,高度增大,而物体速度变小,动能减小,是动能转化为重力势能。

故D正确。

解此类问题时,要注意对题意的理解,把题目的要求搞清楚,即针对哪一过程和能量转化的方向

例4、如图所示,某运动员做“蹦蹦床”运动,试分析他从下落接触到“蹦蹦床”到被弹起后上升的过程中能量的变化情况。 精析:

1、机械能的转化是指同一物体的动能、重力势能、弹性势能之间的相互转化,即重力势能与弹性势能之间,动能与重力势能之间、动能与弹性势能之间的相互转化。

2、日常生活和生产实际中,经常可看到能转化的实例,怎样去分析这些能的转化呢?能的转化总是存在于某一个或某几个过程中,因此分析能的转化首先要知道物体原来处于什么状态,确定它原来所具有的能的形式,然后明确物体达到另一种状态后所具有的能的形式,从而确定不同形式的能的转化。 答案:

本题分三个阶段进行分析:

(1)接触并压缩阶段。该运动员下落接触到嘣床之后,动能和重力势能都在减小,蹦床的弹性势能逐渐增大。蹦床被压缩到最大限度时,运动员的动能为零,弹性势能达到最大;

(2)舒张并脱离阶段。蹦床的弹性势能减小,运动员的重力势能和动能增大;

(3)上升阶段。运动员的动能减小,重力势能逐渐增大。

运动员下落接触到蹦床过程中,动能转化为弹性势能;蹦床舒张把运动员反弹起来的过程中,弹性势能转化为运动员的动能;在上升过程中,运动员的动能转化为他的重力势能。

分析此类问题时,一定要明确研究对象是在哪一个过程中,再分析能的转化和变化情况。


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