课件41张PPT。课下作业综合提升第2章第
1
节新知预习·巧设计名师课堂
·一点通创新演练
·大冲关要点一要点二随堂检测归纳小结要点三1．知道动能大小的影响因素，理解动能的
定义。
2．通过实验探究，掌握恒力做功与动能变
化之间的关系。
3．理解动能定理的内容和表达式，能用其
解决实际问题。[读教材·填要点]
一、动能
1．定义
物体由于 而具有的能。
2．表达式
Ek＝ 。
3．单位
焦耳。1 J＝1 N·m＝ 。运动1 kg·m2/s2 3．单位
焦耳。1 J＝1 N·m＝ 。
4．矢标性
动能是 ，只有大小没有方向，动能的大小仅与速度的 有关，与速度 无关。
二、动能定理
1．动能定理的推导
(1)建立情景：
如图2－1－1所示，质量为m的物体，仅在恒力F作用下，经位移s后，速度由v1增加到v2。1 kg·m2/s2标量大小方向F·sma 2．内容
力在一个过程中对物体所做的功等于物体在这个过程中 。
3．表达式
(1)W＝ 。
(2)W＝ 。
说明：①式中W为 ，它等于各力做功的
。
如果外力做正功，物体的 ，外力做负功，物体的 。动能的变化ΔEk合外力的功代数和动能增加动能减小[试身手·夯基础]
1．一只鸽子在空中以20 m/s的速度飞行，迎面有一架喷气
式飞机以480 m/s的速度飞来，设鸽子的质量为500 g。以地面为参考系，鸽子的动能为________，以飞机为参考系，鸽子的动能为________。答案：(1)100 J (2)62 500 J
2．实验探究：恒力做功与动能改变的关系。
(1)实验需测量的物理量有功(力、________)和动能(质量、________)。
(2)实验器材主要有：________、________、________、一端有定滑轮的长木板等。
(3)实验前应将长木板的无定滑轮端适当垫高，以平衡小车运动中受的________；实验中砝码的质量要远________(选填“小”、“大”或“等”)于小车的质量。
答案：(1)位移 速度 (2)小车 打点计时器 砝码 (3)摩擦力 小3．关于做功和物体动能变化的关系，下列说法不正确的是 ( )
A．若只有动力对物体做功，物体的动能一定增加
B．若只有阻力对物体做功，它的动能一定减少
C．力对物体所做功的代数和等于物体的末动能与初动
能之差
D．动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化
解析：如果动力和阻力对物体做功的代数和为零，物体的动能不变化。
答案：D.4．一人将质量m＝2 kg的铅球以15 m/s的速度推出，已知
铅球原来是静止的，人在推球过程中对球做功_____ J。答案：225
探究恒力做功与动能改变的关系 1．实验目的
探究恒力做功与物体动能改变的关系。
2．实验器材
小车、砝码、天平、打点计时器、低压交流电源、细绳、一端附有定滑轮的长木板、复写纸、纸带、刻度尺等。
3．实验方案
(1)安装器材，平衡摩擦力。
(2)让砝码拉动小车运动。
(3)纸带记录小车的运动。
(4)数据分析：拉力做功与小车动能改变的关系。 4．实验步骤
(1)用天平测出小车的质量M，并记录。
(2)按图2－1－2安装实验器材，
要调整滑轮的高度，使细绳与长木
板平行。
(3)平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端垫高，改变木板的倾角，使小车及纸带能在木板上做匀速运动。
(4)细绳一端连接小车，另一端通过滑轮挂上砝码，注意砝码的质量要远小于小车的质量。图2－1－2 (5)纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，开始实验时，要先接通电源，然后放开小车，此时可认为小车所受的合外力就等于砝码的重力。
(6)记录测量数据：用天平测出小车的质量M，砝码的质量m；用刻度尺测出纸带上各点到第一个点的距离。
(7)计算速度：由纸带根据一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，来计算各对应时刻小车的速度。图2－1－3
(2)实验的数据处理：
①计算各数据中v2和相应的外力做功W的数值填入下表 ②利用坐标方格纸，将各组数据在坐标纸上标出，然后作出W－v2图线。如果作出的图线是一条直线，说明外力做功W与物体速度的平方v2成正比，即W∝v2。 [名师点睛]
(1)若忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力会对实验结果带来影响。
(2)实验中，由于砝码质量远小于小车质量，可认为绳子对小车的拉力F＝mg，而实际情况是：砝码向下加速时，mg－F＝ma，所以F (3)纸带上各点之间距离测量时会带来误差。1．某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”。
如图2－1－4所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不
可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传
感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0 cm
的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时
的速度大小。小车中可以放置砝码。图2－1－4 (1)实验主要步骤如下：
①测量________和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；
②将小车停在C点，接通电源，________，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度。
③在小车中增加砝码，或________，重复②的操作。
(2)下表是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|v22－v12|是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功。表格中的ΔE3＝________，W3＝________。(结果保留三位有效数字) (3)根据上表，请在图2－1－5中的方格纸上作出ΔE－W图线。
图2－1－5 [答案] (1)①小车 ②由静止开始释放小车 ③减少砝码 (2)0.600 J 0.610 J (3)ΔE－W图线如图所示
动能、动能定理的理解 1．动能
(1)是状态量：与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应。
(2)具有相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系。
(3)动能与速度：动能对应于某一时刻运动的能量，一个物体的速度发生变化，其动能不一定改变，但动能变化时，其速度一定变化。
2．动能定理的理解
(1)功W的含义：合外力对物体所做的功或所有外力做功的代数和。 (2)功W的求法：
①合外力对物体所做的功W＝F合·scos α。(适用于合外力恒定的情况)
②各个力对物体所做功的代数和W＝W1＋W2＋…＋Wn。
(3)动能的改变量：ΔEk＝Ek2－Ek1
①合外力对物体做正功，W>0，动能增加，ΔEk>0。
②合外力对物体做负功，W<0，动能减少，ΔEk<0。
(4)动能定理的适用范围：既适用于恒力做功也适用于变力做功；既适用于直线运动也适用于曲线运动；既可应用于物体运动的全程，也可应用于物体运动过程的某一阶段。 [名师点睛]
(1)动能定理定量揭示了力对物体所做总功与物体动能变化的关系，动能定理表达式中W为合外力做的功，而不是某个力做的功。
(2)W＝Ek2－Ek1为动能的增量，即为末状态的动能与初状态的动能之差，而与物体的运动过程无关。 2．关于动能定理，下列说法正确的是 ( )
A．动能定理揭示了合外力做功与物体动能之间的因
果关系
B．合外力对物体所做的功不变，则物体的动能不变
C．动力对运动物体总做正功，因此物体的动能一定
增加
D．运动物体所受的合外力为零，物体的动能一定不变
[思路点拨] 解答本题要明确W合量度物体动能的改变。动能的改变与动能不同。 [解析] 做功的过程是能量转化的过程，动能定理揭示了合外力做功总要引起物体动能的改变，并且合外力所做的功等于物体动能的改变，合外力做功是“因”，动能改变是“果”，A选项错误；合外力对物体所做的功不变，则物体的动能改变一定，B选项错；物体所受的合外力为零，合外力的功一定为零，物体的动能一定不变，D选项正确；动力对运动物体总做正功，但合外力不一定做正功，因此物体的动能不一定增加，C选项错。
[答案] D 动能定理揭示了外力做的总功与动能变化的关系，只要合外力的功不为零，动能一定变化。反之，动能变化了，合外力一定做功。动能定理的应用 1．动能定理的解题步骤
(1)选定研究对象，明确运动过程；
(2)分析物体的受力，确定各力的做功情况；
(3)确定初、末状态及对应的初、末状态的动能；
(4)应用动能定理列出方程；
(5)求解并进行检验。
2．各步骤的注意点
(1)一般地，我们仅对单个的物体应用动能定理。选定某个物体作为研究对象，要弄清它的运动发生的过程。 (2)要做好研究对象的受力分析，如果包括多个过程，要逐个进行分析。弄清是否为变力，明确各个力的做功情况，是做正功还是做负功，将总功表示出来。
这是至关重要的一步，错误常出现在多出或漏掉一些功，或者功的正、负判断出错。
(3)选定初、末状态，即研究运动过程的起、止状态，找出初、末动能。
通常我们考虑取两个已知状态作为初、末状态。起、止状态的选定往往影响研究问题的顺利与否。
(4)利用动能定理列方程。
用W＝Ek2－Ek1列方程要注意W与(Ek2－Ek1)是对应同一过程的。 [名师点睛]
动能定理的表达式是一个标量方程，一般以地面为参考系，凡与位移相关的质点力学问题一般都可以用动能定理来解决，而且往往比应用牛顿运动定律更为方便。 3. 如图2－1－6所示，物体在
离斜面底端5 m处由静止开始下滑，
然后滑上由小圆弧与斜面连接的水
平面上，若物体与斜面及水平面间的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37°，求物体能在水平面上滑行多远？ 图2－1－6 3. 如图2－1－6所示，物体在
离斜面底端5 m处由静止开始下滑，
然后滑上由小圆弧与斜面连接的水
平面上，若物体与斜面及水平面间的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37°，求物体能在水平面上滑行多远？ 图2－1－6[答案] 3.5 m
对于物体运动过程中包含几个不同物理过程的情况应根据具体情况合理选择应用分段法或全程法，原则上这两种方法对解题结果没有影响。 1．动能是标量，与速度大小有关，与速度方向无关，即m一定的物体动能变化，速度一定变化，反之却不一定。
2．应用动能定理要注意两点：一要先明确研究的过程及初、末状态的动能，二要准确把握各力的做功情况，并能准确表示合力的功。
3．变力作用过程和曲线运动的问题，应用动能定理求解问题是一种主要的思维方法，要培养这种思维、掌握此方法。课件28张PPT。课下作业综合提升第2章第
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·一点通创新演练
·大冲关要点一要点二随堂检测归纳小结1．理解重力势能的概念及其表达式。
2．知道重力做功的特点，理解其与重力势
能变化之间的关系。
3．了解弹性势能的概念及影响因素。[读教材·填要点]
一、重力势能
1．定义
物体处于一定的 而具有的能。
2．大小
物体的重力势能的大小与物体的 、所在处的 有关，其大小为Ep＝ ，单位是 ，符号为J。
3．矢标性
重力势能是标量，只有 、没有 。高度质量高度mgh焦耳大小方向 4．参考平面
高度规定为零的水平面。
(1)任何物体在该平面上的重力势能都 。
(2)物体位于参考平面以上时，重力势能取 。
(3)物体位于参考平面以下时，重力势能取 。
二、重力做功与重力势能的变化
1．重力做功
(1)特点：重力做功与 无关，只与初、末位置的
差有关。
(2)公式：WG＝mgΔh。为零正值(＋)负值(－)路径高度 2．重力做功与重力势能增量之间的关系
(1)关系式：WG＝ ＝－ΔEp。
(2)两者关系：重力对物体做了多少功，物体的重力势能就 多少；反之，物体克服重力做了多少功，物体的重力势能就 多少。
三、弹性势能的改变
1．定义
物体因为发生 而具有的能。
2．影响弹性势能的因素
一个物体弹性势能的大小，取决于 的大小。Ep1－Ep2减小增加弹性形变弹性形变 3．弹性势能的改变
物体弹性势能的改变总是与弹力做功相对应，即弹力对外做了多少功，就 多少弹性势能，如果克服弹力做了多少功，就会 多少弹性势能。
4．势能
由物体间的相对位置决定的能，包括重力势能和
。减少增加弹性势能[试身手·夯基础]
?1.如图2－2－1所示，重力均为5 N的三个小
球A、B、C分别放在三个不同位置上，若
以地面为零势能参考平面，则物体A、B、
C的重力势能分别为______、________、
________，若以桌面为零势能参考平面，则A、B、C的重
力势能为________、________、________。图2－2－1解析：由于物体的重力势能具有相对性，故只有在选定了零势能参考平面之后，物体具有的重力势能的大小以及正负才有意义，只要根据题中规定的零势能参考平面并运用公式Ep＝mgh计算即可。对A球：EpA＝mghAC＝5×(1.2＋0.8) J＝10.0 J
对B球：EpB＝mghBC＝5×0.8 J＝4.0 J
对C球：EpC＝mghC＝5×0 J＝0 J
以桌面为零势能参考平面内，由公式Ep＝mgh可得
对A球：EpA＝mghAB＝5×1.2 J＝6.0 J
对B球：EpB＝mghB＝5×0 J＝0 J
对C球：EpC＝mghCB＝5×(－0.8) J＝－4.0 J
答案：10.0 J 4.0 J 0 J 6.0 J 0 J －4.0 J2．将质量相等的铁球和木球放在同一水平面上，________
重力势能较大。
解析：质量相等的铁球和木球，由于木球密度小、重心高，所以木球重力势能大。
答案：木球3.如图2－2－2所示，弹簧门依靠弹簧形
变后储存的弹性势能可以自动将打开
的门关闭，当将弹簧门打开时，弹簧
的弹力对外做________功，弹性势能
________；当弹簧门关闭时，弹簧的
弹力对外做________功，弹性势能________。
解析：弹力做功等于弹性势能变化的负值。
答案：负 增大 正 减小图2－2－2对重力势能的正确理解 1．重力势能的正、负
重力势能是标量，但重力势能有正、
负，其正、负表示物体处在零势能面的
上方或下方，正负号还表示重力势能的
大小，如图2－2－3所示。
物体在A、B、C三点重力势能的正负如下表所示。
图2－2－3 2．重力势能的三个性质
(1)重力势能的相对性：
物体具有的重力势能Ep＝mgh是相对于零势能面的。对于同一物体，选取不同的零势能面，其重力势能不同，即重力势能的大小与零势能面的选取有关。
(2)重力势能变化量的绝对性：
当一个物体由一个位置运动到另一个位置时，这两个位置的高度虽然是相对的，但它们间的高度差是绝对的，与零势能面的选取无关。因此物体在这两个位置的重力势能之差是一定的，与零势能面的选取无关。 (3)重力势能的系统性：
物体的重力势能，实际上是地球和物体组成的系统所共有的，并非物体单独所有。若地球和物体之间突然失去相互作用力，被举高的物体也就不再具有做功的本领，就没有重力势能，通常所说的物体具有多少重力势能，实际上是一种简略的说法而已。
[名师点睛]
(1)零势能面的选择是任意的，在实际应用中，应以解决问题方便为原则选择零势能面。
(2)如果在同一个问题中涉及多个物体的重力势能时，必须选取一个统一的参考平面。 1.如图2－2－4所示，当质量为m的物体分
别处于A、B和C点时，它的重力势能是多大？
物体在A点与B点，B点与C点，A点与C点的势
能差各是多少？设A点离地面高度为h，B点在
地面上，C点在地面下深a的地方。图2－2－4[审题指导] [解析] (1)若选地面为参考平面，物体在A、B、C三点的
重力势能分别为EpA＝mgh，EpB＝0，EpC＝－mga
各点间的势能差分别为
EpA－EpB＝mgh，EpB－EpC＝mag，EpA－EpC＝mg(h＋a)。
(2)若选C点所在平面为参考平面，则
EpA′＝mg(h＋a)，EpB′＝mga，EpC′＝0
各点间的势能差分别为
EpA′－EpB′＝mgh，EpB′－EpC′＝mga，EpA′－EpC′
＝mg(h＋a)。 (3)若选A点所在平面为参考平面，则
EpA″＝0，EpB″＝－mgh，EpC″＝－mg(h＋a)
各点间的势能差分别为
EpA″－EpB″＝mgh，EpB″－EpC″＝mga，EpA″－EpC″＝mg(h＋a)。
[答案] 见解析 (1)重力势能的计算公式Ep＝mgh中，h表示物体距零势能面的高度，因此求物体的重力势能时，必须先确定零势能面的位置。
(2)重力势能的变化与重力做功有关，与零势能面的选取无关。重力做功与重力势能的改变 1．重力做功的特点
(1)重力做功W＝mgh1－mgh2＝mg(h1－h2)，其中(h1－h2)为物体初末位置的高度差，说明重力做功与路径无关，只由起点和终点位置的高度差决定。
(2)重力做功的多少与物体是否受其他力无关，与物体的运动状态无关。
2．重力做功与重力势能比较 2.如图2－2－5所示，金茂大厦是上海的
标志性建筑之一，它的主体建筑包括地上101
层，地下3层，高420.5 m，距地面341 m的第
88层为国内迄今最高的观光层，环顾四周，
极目眺望，上海新貌尽收眼底。假如一质量
为60 kg的游客在第88层观光(g取10 m/s2)。 图2－2－5
(1)求以地面为参考平面时游客的重力势能；
(2)若游客乘电梯从地面上升到88层，重力做功与重力势能的变化各是多少？ [思路点拨] 先确定零势能面下物体的相对高度，再根据Ep＝mgh及WG＝Ep1－Ep2，求物体的重力势能及变化量。
[解析] (1)以地面为参考平面，游客相对地面的高度为
341 m。
Ep＝mgh＝60×10×341 J＝2.0×105 J。
(2)游客上升过程中重力做负功，
WG＝－mgh＝－2.0×105 J
由ΔEp＝Ep2－Ep1＝2.0×105 J
即重力势能增加2.0×105 J，或由重力做功与重力势能的变化关系可知重力做负功2.0×105 J，重力势能增加2.0×105 J。
[答案] (1)2.0×105 J (2)－2.0×105 J 增加2.0×105 J 重力势能及重力势能变化的求解方法：
(1)根据重力势能的定义求解：选取零势能面，由Ep＝mgh可求质量为m的物体在离零势能面h高度处的重力势能。
(2)由重力做功与重力势能变化的关系求解：
由WG＝Ep1－Ep2知Ep2＝Ep1－WG或Ep1＝WG＋Ep2
(3)由等效法求重力势能的变化：重力势能的变化与过程无关，只与初、末状态有关。ΔEp＝mg·Δh＝Ep2－Ep1。 1．重力势能是标量，其“正、负”表示物体具有重力势能的大小，重力势能是相对量，其具体值与选定的零势能面有关。
2．重力势能的变化只与重力做功有关，与其他力做功无关。重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功，重力势能就增加多少。
3．弹性势能和重力势能类似，弹簧处于自然长度时弹性势能最小，弹性势能的变化由弹力做功决定，与其他力做功无关。课件38张PPT。课下作业综合提升第2章第
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节新知预习·巧设计名师课堂
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·大冲关要点一要点二随堂检测归纳小结要点三1．理解动能和势能的相互转化、知道机械
能包括动能和势能。
2．通过实验验证机械能守恒定律，培养学
生收集数据、分析论证的能力。
3．理解机械能守恒的条件、公式，能应用
机械能守恒定律分析解决实际问题，学
会用守恒观点看待问题。[读教材·填要点]
一、机械能守恒定律重力Ek1＋Ep1 二、能量守恒定律
1．内容
能量既不能凭空产生，也不能凭空 ，它只能从一种形式 另一种形式，或从一个物体 另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变。
2．意义
能量守恒定律是自然界最普遍、最基本的规律之一，它的发现和应用，为 的沟通与联系提供了桥梁。
3．永动机
永远都不可能制成不消耗任何 却能持续不断地对外做功的永动机。消失转化为转移到不同学科能量[试身手·夯基础]
1．在“验证机械能守恒定律”的实验中：
(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为________。
A．打点计时器(包括纸带) B．重物 C．天平
D．毫米刻度尺 E．停表 F．运动小车
(2)打点计时器的安装放置要求为________；开始打点计时的时候，应先________，然后________。
(3)实验中产生系统误差的原因主要是______________，使重物获得动能往往______________________。为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择________。答案：见解析2．关于机械能守恒定律的适用条件，以下说法中正确的有
( )
A．只有重力和弹力作用时，机械能守恒
B．当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能依
然守恒
C．当有其他外力作用时，只要除了重力以外的其他外
力做的功为零，机械能守恒
D．炮弹在空中飞行时不计空气阻力，仅受重力作用，
所以爆炸前后机械能守恒解析：机械能守恒的条件是“只有重力和弹力做功”，不是“只有重力和弹力作用”，应该知道作用和做功是两个完全不同的概念，有力不一定做功，故A是错误的；力为零，是物体的加速度为零，是物体处于静止或匀速直线运动的另外表达，不是机械能守恒的条件，故B错误；C中虽有其他外力，且其他外力做功，但除重力以外的其他外力做功总和为零，故机械能守恒，故C正确；D中由于炮弹爆炸时，大量的化学能转化为炮弹的内能和动能，故机械能是不守恒的，故D错误。
答案：C验证机械能守恒定律 3．实验器材
铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源(4～6 V)。
4．实验步骤
(1)安装置：按图2－3－2将检查、调整好
的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。
(2)打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重
物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用手提
着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。
先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。图2－3－2 6．注意事项
(1)打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力。
(2)应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。
(3)实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带。 1．(1)如图2－3－3某同学探究“动能与
重力势能的转化和守恒”实验中，下面哪些
测量工具是必需的 ( )
A．天平 B．弹簧测力计
C．刻度尺 D．秒表
?图2－3－3 (2)在一次实验中，质量m＝1 kg的重
物自由下落，在纸带上打出一系列的点，
如图2－3－4所示(相邻计数点时间间隔为
0.02 s)，单位cm，那么：图2－3－4 ①纸带的________端与重物相连；
②打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB＝________；
③从起点O到打下计数点B的过程中物体势能减少量是ΔEp＝________，此过程中物体动能的增加量ΔEk＝________(g取9.8 m/s2)
④通过计算，数值上ΔEk________ΔEp(填“>”“＝”“<”)，这是因为________；
⑤实验的结论是________。 [答案] (1)C (2)①左 ②vB＝0.98 m/s ③ΔEp＝0.49 J，ΔEk＝0.48 J ④<，重物下落时受阻力作用 ⑤在误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒。机械能守恒的条件及研究对象 1．研究对象
(1)当只有重力做功时，可取一个物体(其实是物体与地球构成的系统)作为研究对象。
(2)当物体之间的弹力做功时，必须将这几个物体构成的系统作为研究对象(使这些弹力成为系统内力)。
2．守恒条件
(1)从能量特点看：只有系统动能和势能相互转化，无其他形式能量之间(如内能)转化，则系统机械能守恒。如果物体间发生相互碰撞，物体间发生相对运动且相互间有摩擦力存在，机械能一般不守恒。 (2)从机械能的定义看动能与势能之和是否变化。如果一个物体沿斜面匀速(或减速)滑下，动能不变(或减小)，势能减小，则机械能减小。一个物体沿水平方向匀速运动时机械能守恒，沿竖直方向匀速运动时机械能不守恒。
(3)从做功特点看：只有重
力和系统内的弹力做功。具体
表现在：①只受重力(或系统内
的弹力)。如做抛体运动的物体
(不计阻力)。②还受其他力，但
只有重力(或系统内的弹力)做功，如图2－3－5甲、乙所示。图2－3－5 ③系统的内力做功，但是做功代数和为零，系统机械能守恒。如图2－3－6丙中拉力对A、对B做功不为零，但代数和为零，AB系统机械能守恒。如图2－3－6丁所示，A、B间及B与接触面之间均光滑，A自B的上端自由下滑时，B沿地面滑动，A、B之间的弹力做功，对A或B机械能均不守恒，但对A、B组成的系统机械能守恒。图2－3－6 [名师点睛]
(1)绝不能将机械能守恒的条件理解为合外力不做功或合外力为零。
(2)如果物体或系统的机械能发生变化，必定有除重力和系统内的弹力之外的其他力做功。 2.如图2－3－7所示，一轻弹簧固定于
O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O
在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速
度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力。
在重物由A点摆向最低点B的过程中，下列
说法正确的是 ( )
A．重物的机械能守恒
B．重物的机械能增加
C．重物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变
D．重物与弹簧组成的系统机械能守恒图2－3－7 [思路点拨] 确定研究对象，判断机械能是否守恒，分析重物从A到B的过程中有哪些力做功。
[解析] 重物由A点下摆到B点的过程中，弹簧被拉长，弹簧的弹力对重物做了负功，所以重物的机械能减少，故选项A、B错误；此过程中，由于只有重力和弹簧的弹力做功，所以重物与弹簧所组成的系统机械能守恒，即重物减少的重力势能，等于重物获得的动能与弹簧增加的弹性势能之和，故选项C错误，D正确。
[答案] D 判断物体或系统机械能是否守恒，一定要根据物体或系统动能和势能之和是否变化或机械能守恒的条件来判断。1．表达式及特点机械能守恒定律的应用 2．应用机械能守恒定律解题的一般步骤是
(1)选取系统对象，确定研究过程；
(2)进行受力分析，考查守恒条件；
(3)选取零势能平面，确定初、末状态机械能；
(4)运用守恒定律，列出方程求解。
[名师点睛] 用机械能守恒定律解题应遵守：
(1)参考平面的选取以解题的方便为原则，一般以物体经过最低点的所在水平面为参考平面。
(2)由参考平面和参考系确定初、末状态的机械能。 3.如图2－3－8所示，物体A和B系在跨过定
滑轮的细绳两端，物体A的质量mA＝1.5 kg，物体
B的质量mB＝1 kg。开始时把A托起来，使B刚好
与地面接触，此时物体A离地面高度为h＝1 m，
放手让A从静止开始下落，g取10 m/s2，求：
(1)当A着地时，A的速度多大？
(2)物体A落地后，B还能上升多高？
[审题指导] 解好本题要分清两个过程，第一个过程是系统机械能守恒(EA↓，EB↑)，第二个过程是利用物体B的机械能守恒解决问题。图2－3－8[答案] (1)2 m/s (2)0.2 m
1．机械能守恒不仅仅指某两个状态的机械能相等，而是过程中任何状态的机械能都相等，运用时必须先判断是否满足守恒条件。
2．研究几个物体组成系统时，如果每个物体机械能都变化，但系统的总机械能不变，也可对系统应用机械能守恒定律。
3．重力(或弹力)做功只引起动能和势能的相互转化，其他力做功将引起机械能与其他形式能量的相互转化，在分析问题时，要建立起能量守恒的观点。课件25张PPT。课下作业综合提升第2章第
4
节新知预习·巧设计名师课堂
·一点通创新演练
·大冲关要点一要点二随堂检测归纳小结1．知道能量的转化和转移的方向性。
2．知道热力学第二定律，了解热机效率问
题。
3．了解能源与人类生存和社会发展的关系，
知道可持续发展的重大意义。[读教材·填要点]
一、能量转化和转移的方向性
1．能量转化和转移的方向性
自然界实际进行的与热现象有关的一切宏观过程都是有
性的 的过程。
(1)机械能与内能间转化的方向性： 可以完全转化为 ，反过来， 不可能 地完全回收，全部再变为机械能。
(2)热传递过程中的方向性：在热传递的过程中，内能总是 地从 物体向 物体转移，而不能 地从 物体向 物体转移。方向不可逆机械能内能内能自发自动高温低温自动低温高温不可能不可逆 2．热机的效率
热机是将内能转化为机械能的装置，它从高温热源吸收热量，一部分用来做功，同时向低温热源放出热量，它的效率 达到100%。
二、能源开发与可持续发展
1．珍惜能源
能量的利用过程是 的，自然界中的常规能源
(如煤炭、石油等)的储量是 的，并且是不可 的，因此我们要珍惜现有的能源，尽力提高能源的利用效率。有限再生 2．研究开发新能源
为维持人类社会的可持续发展，应该注意研究和开发新的能源，优先开发的绿色新能源包括：核能、风能、
、水能、地热能、生物质能、海洋能等。
3．人类社会可持续发展的意义
发展不仅是满足 的需要，更应考虑不损害
的需要。太阳能当代人后代人[试身手·夯基础]
1．为了提高热机的效率，科学家进行了大量的实验和研究，
把内能更多地转化为机械能。效率为100%的发动机能被制造出来吗？它是否违背能量守恒定律？
解析：效率为100%的发动机不能被制造出来，因为它虽然不违背能量守恒定律，但它违背了能量的转化和转移具有方向性的规律。
答案：见解析2．下列过程是可逆的，还是不可逆的？
(1)在一不导热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高。
(2)在一不导热容器内，不同种类的液体进行混合。
(3)在一不导热容器内，不同温度的氦气进行混合。
解析：(1)这是由功变为热，是不可逆过程。
(2)液体的扩散是不可逆过程。
(3)有一定温度差的热传导是不可逆过程。
答案：见解析3．“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”是北京奥运会的理念。
奥运会主体育场——“鸟巢”是体现这一理念的典范。
(1)“鸟巢”体育场大量利用了太阳能，太阳能属于_____能
源(填“可再生”或“不可再生”)。太阳能光电系统，把太阳
能转化成________能。
(2)“鸟巢”体育场还大量利用了地热能，地热能属于________次能源。大量利用地热能________产生温室效应(填“会”或“不会”)。
答案：(1)可再生 电 (2)一 不会能量转化和转移的方向性 1．可逆过程与不可逆过程
(1)可逆过程：如果一个系统从某一状态出发，经过某一过程变化到另一状态后，它还可以经过另一个过程使系统和外界复原，使系统回到初始状态，同时又清除原来过程所产生的一切影响，则原过程称为可逆过程。
(2)不可逆过程：如果采用任何方法都不能使系统和外界完全恢复原来的状态的过程，称为不可逆过程。 2．关于方向性的理解
能量守恒定律指明各种形式的能量可以相互转化，并且在转化或转移过程中总和不变。但是能量的转化和转移并不是任意的，而是具有方向性的，具体表现在：
(1)热传递的方向性：在热传递过程中，内能总是自发地从高温物体向低温物体转移，而不可能自动地从低温物体向高温物体转移。
自然界中能量的转化和转移具有方向性。
例如：热量可以自动地由高温物体传递给低温物体，但不能自动地由低温物体传递给高温物体，热量要从低温物体传到高温物体，必须要通过做功进行，如冰箱，空调制冷等，散失到周围环境中的内能不能回收再重新利用。 (2)机械能与内能转化的方向性：机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化。
3．热机的效率
任何热机都不会把从高温热源吸收的热量全部用来对外做功，总要向低温热源放出一部分热量，因此所有热机的效率都小于100%。
4．热现象
它是与温度有关的现象，在自然界中凡是与热现象有关的一切宏观过程都是有方向的，不可逆的。
1．根据能量转化和转移的方向性，下列判断错误的是
( )
A．电流的电能不可能全部转化为内能
B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转化为电能
C．热机中，燃气的内能不可能完全转化为机械能
D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高
温物体
[审题指导] 深刻理解自发的情况下能量转化和转移具有
方向性。根据能量转化和转移的方向性可知，凡是与热现象
有关的宏观过程都具有方向性。 [解析] 电流的电能可全部转化为内能(由电流热效应中的焦耳定律可知)，而内能不可能全部转化为电能；机械能可全部转化成内能，而内能不可能全部转化成机械能；在热传导中热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体。故选项B、C、D正确。A错误。
[答案] A 任何违背能量守恒定律的过程都是不可能实现的，但是不能认为不违背能量守恒的过程就一定能实现，事实上物理过程是否能实现不但要受能量守恒定律的制约，同时还要受到物理过程方向性的制约(如能量耗散)。能源与人类的发展 1．人类与能源的关系
(1)能源的利用：能源的利用给人类的生活带来了极大的改善，人类社会每一次重大的经济飞跃和生产革命，都与新的能源和动力机械的利用密切相关，能源消耗的多少已经成为一个国家和地区经济发展水平的重要标志。
(2)环境问题
常规能源的大量消耗会带来非常严重的环境问题。
①温室效应：是由于大气中温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。主要原因是煤炭和石油的大量消耗。 ②酸雨：大气中的酸性物质，如二氧化硫、氮氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨。煤碳中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。
③光化学烟雾：氮氧化物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线的照射后产生的二次污染物质。
2．可持续发展
(1)对常规能源合理有效的利用，保护环境与生态平衡。
(2)开发新型清洁的新能源和可再生能源。
(3)积极研发节能的新技术提高能源利用效率。 2．关于能量和能源，下列说法正确的是 ( )
A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，但能量品质降低了
C．能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性
D．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造 [思路点拨] 不能认为只要满足能量守恒定律一切转化和转移都能实现，能源利用过程中能量的转化具有方向性。
[解析] 自然界中能量守恒，但仍需节约能源，在利用能源过程中，品质降低这是能源危机更深层的理解，A错，B对；能量转化具有方向性，不能被创造。C、D错。
[答案] B 能量转化和能量转移是有方向性的。虽然在转化和转移时能量总量保持不变，但由于方向性的制约，从而使能源的利用受到制约，使能源的利用有条件限制，因此我们要节约能源，同时积极研究和开发利用新能源，如核能、太阳能。 1．自然界中所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性。
2．能量守恒是无条件的，但我们研究的往往是一个系统，这个系统可能和外界有能量转化或转移。
3．涉及能源的开发和利用问题要应用能量转化去分析，且要关注过程中的效率问题。课件17张PPT。第2章章末复习方案与全优评估专题·迁移·发散检测·发现·闯关专题一专题二专题三动能定理的应用 动能定理的应用具有广泛性和普遍性。其应用要点有：
(1)应用范围的广泛性：动能定理既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程；既适用于物体做直线运动的情况，也适用于物体做曲线运动的情况。总之，凡是宏观机械运动中涉及到功与动能关系的问题均可适用。
(2)研究对象的单一性：动能定理的研究对象一般是可以视为质点的单个物体。
(3)动能定理的研究过程既可以是针对运动过程中的某个具体过程，也可以是针对运动的全过程。
(4)动能定理的计算式为代数式，v为相对于同一参考系的速度。 [例证1] 如图2－1所示，AB与CD为
两个对称斜面，其上部足够长，下部分别
与一个光滑的圆弧面的两端相切，圆弧圆
心角为120°，半径R为2.0 m，一个物体在离弧底的高度为h＝3.0 m处，以初速度4.0 m/s沿斜面运动。若物体与两斜面的动摩擦因数均为0.02，则物体在两斜面上(不包括圆弧部分)一共能走多长路程？(g取10 m/s2)图2－1 [解析] 由图中几何关系可知斜面的倾
角为θ＝60°，由于物体在斜面上所受到的
滑动摩擦力小于重力沿斜面的分力(μmgcos
60°斜面上滑动时，由于摩擦力做功，使物体的机械能逐渐减
小，物体滑到斜面上的高度逐渐降低，直到物体再也滑不
到斜面上为止。最终物体将在B、C间往复运动。
设物体在斜面上运动的总路程为s，则摩擦力所做的
总功为－μmgscos 60°，末状态选为B(或C)，此时物体
速度为零，对全过程由动能定理得[答案] 280 m机械能守恒定律及其应用 1．机械能守恒的判断
(1)对某一物体，若只有重力做功，其他力不做功(或其他力做功的代数和为零)，则该物体的机械能守恒。
(2)对某一系统，一般利用能量转化的观点来判断机械能是否守恒。若物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能(如没有内能产生)，则系统的机械能守恒。 2．利用机械能守恒定律解题常用的公式
(1)系统的末状态机械能等于初状态机械能，即E2＝E1。
(2)系统动能的增加(或减少)等于势能的减少(或增加)，即ΔEk增＝ΔEp减。
(3)若系统由A、B两部分组成，则A增加(或减少)的机械能等于B减少(或增加)的机械能，即ΔEA增＝ΔEB减。 [例证2] 如图2－2所示，倾角为θ
的光滑斜面上放有两个质量均为m的小
球A和B，两球之间用一根长为L的轻杆
相连，下面的小球B离斜面底端的高度为h。两球从静止开始下滑，不计球与地面碰撞时的机械能损失，且地面光滑，求：
(1)两球在光滑水平面上运动时的速度大小；
(2)此过程中杆对A球所做的功。图2－2功 能 关 系
一个物体能够对外做功，就说它具有能量。能量的具体值往往无多大意义，我们关心的大多是能量的变化量。能量的转化是通过做功来实现的，某种力做功往往与某一具体的能量变化相联系，即所谓的功能关系。常见的力做功与能量转化的对应关系如下： [例证3] 在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项。质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度) ( )
A．他的动能减少了Fh
B．他的重力势能减少了(F－mg)h
C．他的机械能减少了Fh
D．他的机械能减少了(F－mg)h [解析] 对能量的求解转化为相应力的功的求解。合力的功W合＝Ek2－Ek1，动能变化量ΔEk＝W合＝－(F－mg)h；重力势能的变化量ΔEp＝－WG＝－mgh；机械能的减少量等于外力F做的功ΔE＝－W外＝Fh。故选C项。
[答案] C
