江苏省启东市高考物理总复习机械能势能重力做功机械能守恒定律及其应用机械能守恒定律练习10

《江苏省启东市高考物理总复习：机械能守恒定律及其应用》 在物理学中，机械能守恒定律是一项至关重要的原理，它涉及到动能、势能以及物体在运动过程中的能量转换。本复习资料主要围绕这个主题，为高考学生提供一系列的练习题目，帮助他们深入理解和掌握机械能守恒定律。 1. 机械能守恒定律的基本概念是，在只有保守力（如重力、弹力）作用或者无外力作用的情况下，一个系统的机械能（动能和势能的总和）会保持不变。题目中指出，物体受力平衡并不意味着机械能守恒，因为可能有非保守力做功，比如摩擦力。自由落体运动则是一个典型的机械能守恒的例子，因为只有重力做功，没有其他能量损失。 2. 变速运动的物体中，如果改变速度的力仅是重力，机械能通常会保持不变，因为重力是保守力。而其他非保守力，如摩擦力，会导致机械能的减小。例如，物体在斜面上匀速下滑，虽然动能和势能之间相互转化，但由于摩擦力的存在，总机械能会减少。 3. 机械能守恒的情况包括物体自由下落、沿光滑斜面自由下滑等，因为这些情况下只有重力做功，没有能量损耗。相反，匀速上升或下滑则表明动能不变，但势能变化，所以机械能不守恒。 4. 机械能守恒的适用条件不仅限于只有重力和弹力作用，关键在于其他外力是否做功。如果其他外力不做功，即使存在，机械能也会守恒。例如，爆炸前后炮弹在空中飞行，只受重力作用，其机械能是守恒的。 5. 在运动物体的机械能守恒问题中，需要考虑外力的影响。木块沿光滑斜面上滑，没有摩擦力做功，机械能守恒；而运动员打开降落伞下落，空气阻力会消耗机械能；小孩沿斜面匀速下滑，由于有摩擦力，机械能不守恒；火箭发射升空，燃料燃烧提供动力，机械能增加。 6. 物体的机械能守恒通常发生在无摩擦或无外力做功的场景。在忽略空气阻力的情况下，沿固定光滑斜面下滑的物体，其机械能守恒；而物体在水中匀速下沉，机械能会因阻力而减小；被起重机匀加速吊起的物体，外力做功，机械能增加；竖直面内做匀速圆周运动，动能和势能不断转化，但机械能总量不变。 7. 当忽略空气阻力时，甲球、乙球和丙球落至地面时，由于只有重力做功，其机械能守恒，因此，不论初始方向如何，最终速度的大小都取决于初始动能和重力势能的转换，所以三球落地速度相同。 8. 不考虑空气阻力，物体的机械能守恒的情况包括：物体做竖直上抛运动，只有重力做功；物体自由落体，同样只有重力做功；而物体沿斜面匀速下滑，由于有摩擦力做功，机械能不守恒；物体被匀速提高，外力做功，机械能增加。 9. 重力做功与路径无关，而摩擦力做功一般与路径有关。重力做功等于重力势能的减少，但在有摩擦的运动中，除重力做功外，摩擦力也会做功，可能导致重力势能的减少量大于重力做的功。 10. 在电梯加速上升过程中，人受到的支持力大于重力，支持力做正功，人的机械能（动能和势能之和）增加。 通过以上解析，我们可以看到，机械能守恒定律是物理学中的核心概念之一，它在解决各种运动问题时起到关键作用。了解并掌握这一原理，对于理解和应用物理定律，尤其是在解决实际问题时，至关重要。