《高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題五 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課件 新人教版》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題五 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課件 新人教版(31頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第 3講 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 及 其 應(yīng) 用 一 、 重 力 勢 能1.概念:物體由于在高處而所具有的能量.2.表達(dá)式:Ep_.mgh3.矢標(biāo)性:重力勢能是標(biāo)量,但有正負(fù),跟零勢面的選取有關(guān). 4.重力勢能的特點(diǎn):物體地球路徑高度差(1)系統(tǒng)性:重力勢能是_和_所共有的.(2)相對性:重力勢能的大小與參考平面的選取有關(guān),但重力勢能的變化與參考平面的選取無關(guān).5.重力做功特點(diǎn):重力做功與_無關(guān),只與始、末位置的_有關(guān).Ep6.重力做功與重力勢能變化的關(guān)系:W G_. 【 基 礎(chǔ) 檢 測 】1.(多 選 )下列關(guān)于重力勢能的說法,正確的是( )A.重力勢能是地球和物體共同具有的,而不是物體
2、單獨(dú)具有的B.重力勢能的大小是相對的C.重力勢能等于零的物體,不可能對別的物體做功D.在地面上的物體,它具有的重力勢能一定等于零答 案 : AB 二 、 彈 性 勢 能1.概念:發(fā)生_的物體(各部分)之間,由于有彈力的相互作用,而具有的勢能.彈性形變勁度系數(shù)2.大小:與形變量及_有關(guān).3.彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系:(1)彈力做正功,彈性勢能_;彈力做負(fù)功,彈性勢能_.減少增加 三 、 機(jī) 械 能 守 恒 定 律重力或彈力轉(zhuǎn)化不變1.內(nèi)容:在只有_做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動能和勢能可以互相_,而總的機(jī)械能保持_.2.機(jī)械能守恒的條件:只有_或_做功.3.機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式:重力彈力觀點(diǎn)表達(dá)式守
3、恒觀點(diǎn)E 1E2,Ek1Ep1Ek2Ep2轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)EkEp轉(zhuǎn)移觀點(diǎn)EAEB 【 基 礎(chǔ) 檢 測 】2.如圖 5-3-1 所示,用輕彈簧相連的物塊 A 和 B 放在光滑的水平面上,物塊 A 緊靠豎直墻壁,一顆子彈沿水平方向射入物塊 B 后留在其中,由子彈、彈簧和 A、B 所組成的系統(tǒng)在下列圖 5-3-1 A.子彈射入物塊 B 的過程B.物塊 B 帶著子彈向左運(yùn)動,直到彈簧壓縮量最大的過程C.彈簧推著帶子彈的物塊 B 向右運(yùn)動,直到彈簧恢復(fù)原長的過程D.帶著子彈的物塊 B 因慣性繼續(xù)向右運(yùn)動,直到彈簧伸長量達(dá)到最大的過程答 案 : A 3.(2014 年 新 課 標(biāo) 卷)取水平地面為重力勢能零點(diǎn).
4、一物塊從某一高度水平拋出,在拋出點(diǎn)其動能與重力勢能恰好相等.不計空氣阻力. 該物塊落地時的速度方向與水平方向的夾角為( )答 案 : B 考 點(diǎn) 1 機(jī) 械 能 守 恒 的 條 件 及 判 斷 方 法 重 點(diǎn) 歸 納1.守恒條件只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功.可以從兩個方面理解:(1)只受重力作用.例如在不考慮空氣阻力的情況下的各種拋體運(yùn)動,物體的機(jī)械能守恒.(2)受其他力,但其他力不做功,只有重力或彈力做功.例如物體沿光滑的曲面下滑,受重力和曲面的支持力作用,但曲面的支持力不做功,物體的機(jī)械能守恒. 2.判斷方法(1)利用機(jī)械能的定義判斷(直接判斷):若物體動能、勢能之和不變,機(jī)械能守恒.(2)
5、利用守恒條件判斷:若物體或系統(tǒng)只有重力(或內(nèi)力的彈力)做功,則機(jī)械能守恒.(3)用能量轉(zhuǎn)化來判斷:若物體或系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化,則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒. 典 例 剖 析例 1:一蹦極運(yùn)動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落,到最低點(diǎn)時距水面還有數(shù)米距離.假定空氣阻力可忽略,運(yùn)A.運(yùn)動員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢能始終減小B.蹦極繩張緊后的下落過程中,彈性力做負(fù)功,彈性勢能增加C.蹦極過程中,運(yùn)動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.蹦極過程中,重力勢能的改變與重力勢能零點(diǎn)的選取有關(guān) 思 維 點(diǎn) 撥 :在判斷機(jī)械能是否守恒時,要嚴(yán)格把握守恒條件,注意重力勢能和彈
6、性勢能的系統(tǒng)性.解 析 : 運(yùn) 動 員 到 達(dá) 最 低 點(diǎn) 過 程 中 , 重 力 始 終 做 正 功 , 所 以重 力 勢 能 始 終 減 少 , A 項 正 確 .蹦 極 繩 張 緊 后 的 下 落 過 程 中 , 彈性 力 做 負(fù) 功 , 彈 性 勢 能 增 加 , B 項 正 確 .蹦 極 過 程 中 , 運(yùn) 動 員 、地 球 和 蹦 極 繩 所 組 成 的 系 統(tǒng) , 只 有 重 力 和 彈 力 做 功 , 所 以 機(jī) 械能 守 恒 , C 項 正 確 .重 力 勢 能 的 改 變 與 重 力 勢 能 零 點(diǎn) 的 選 取 無 關(guān) ,D 項 錯 誤 .答 案 : D備 考 策 略 :要
7、熟練掌握機(jī)械能是否守恒的判斷方法,這樣才能正確運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解題. 【 考 點(diǎn) 練 透 】1.(2014 年 新 課 標(biāo) 卷)如圖 5-3-2 所示,一質(zhì)量為 M 的光滑大圓環(huán),用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi);套在大環(huán)上質(zhì)量為m 的小環(huán)(可視為質(zhì)點(diǎn)),從大環(huán)的最高處由靜止滑下.重力加速度大小為 g.當(dāng)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點(diǎn)時,大環(huán)對輕桿拉力的大小為( )圖 5-3-2B.MgmgD.Mg10mgA.Mg5mgC.Mg5mg答 案 : C 2.如圖 5-3-3 所示,斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止于水平面上,現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放,不計一切摩擦,則在小)球從釋放到落至地面的過程中,下列說法正確的是
8、(A.斜劈對小球的彈力不做功B.斜劈與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C.斜劈的機(jī)械能守恒D.小球重力勢能減小量等于斜劈動能的圖 5-3-3增加量答 案 : B 考 點(diǎn) 2 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 的 應(yīng) 用 重 點(diǎn) 歸 納用機(jī)械能守恒定律解題的基本思路圖 5-3-4 典 例 剖 析 圖 5-3-5(1)小球被拋出時的速度 v0.(2)小球到達(dá)半圓軌道最低點(diǎn) B 時,對軌道的壓力大小.(3)小球從 C 到 D 過程中克服摩擦力做的功 W. 思 維 點(diǎn) 撥 : (1)小球到達(dá)A 點(diǎn)的速度沿A 點(diǎn)的切線方向,與DC 斜面平行.(2)小球由A 點(diǎn)運(yùn)動到B 點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒.(3)小球在斜面CD 上克
9、服摩擦力做的功對應(yīng)小球損失的機(jī)械能. 解 : (1)小 球 到 達(dá) A 點(diǎn) 時 , 速 度 與 水 平 方 向 的 夾 角 為 , 如圖 5-3-6 所 示 . 圖 5-3-6設(shè) 豎 直 方 向 的 速 度 為 vy,則 有 【 考 點(diǎn) 練 透 】3.(2015 年 北 京 朝 陽 區(qū) 二 模 )如圖 5-3-7 所示,輕桿長為 L和端點(diǎn) B 各固定一質(zhì)量均為 m1 kg 的小球,使桿從水平位置無初速釋放擺下.求當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時,(1)B 球的速度.(2)在此過程中輕桿對 A 球所做的功(g10 m /s2).圖 5-3-7 解 : (1)在 轉(zhuǎn) 動 過 程 中 , A、 B 兩 球 的 角
10、 速 度 相 同 , 設(shè) A 球的 速 度 為 vA, B球 的 速 度 為 vB, 則 有由 A、 B 和 桿 組 成 的 系 統(tǒng) 機(jī) 械 能 守 恒 , 由 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 ,并 選 最 低 點(diǎn) 所 在 平 面 為 零 勢 能 參 考 平 面 , 在 轉(zhuǎn) 動 過 程 中 有聯(lián) 立 兩 式 結(jié) 合 可 以 求 出 4.(2015 年 天 津 南 開 中 學(xué) 模 擬 )如圖5-3-8 所示,壓力傳感器能測量物體對其正壓力的大小,現(xiàn)將質(zhì)量分別為 M、m 的物塊和小球通過輕繩固定,并跨過兩個水平固定的定滑輪(滑輪光滑且較小),當(dāng)小球在豎直面內(nèi)左右擺動且高度相等時,物塊始終沒有離開水平放
11、置的傳感器.已知小球擺動偏離豎直方向的最大角度為,滑輪 O 到小球間輕繩長度為 l,重力加速度為 g,求:(1)小球擺到最低點(diǎn)速度大小.圖 5-3-8 解 : (1)小 球 下 擺 過 程 中 只 有 重 力 做 功 , 小 球 的 機(jī) 械 能 守 恒 ,由 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 得 :(2)小 球 在 最 低 點(diǎn) 時 , 壓 力 傳 感 器 的 示 數(shù) 為 0,則 輕 繩 的 拉 力 大 小 F Mg對 小 球 在 最 低 點(diǎn) 應(yīng) 用 牛 頓 第 二 定 律 得 : 易 錯 點(diǎn) 系 統(tǒng) 機(jī) 械 能 守 恒 的 判 斷例 3: (多 選 )如圖 5-3-9 所示,質(zhì)量分別為 m 和 2m
12、 的兩個小球 A、B,中間用輕質(zhì)細(xì)桿相連,在桿的中點(diǎn) O 處有一固定轉(zhuǎn)動軸,把桿置于水平位置后釋放,在 B 球順時針擺動到最低位置的過程中( )圖 5-3-9 A.B 球的重力勢能減少,動能增加,B 球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B.A 球的重力勢能增加,動能也增加,A 球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒C.A 球、B 球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.A 球、B 球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 正 解 分 析 : B 球 從 水 平 位 置 下 擺 到 最 低 位 置 的 過 程 中 , 受到 重 力 和 桿 的 作 用 力 , 桿 的 作 用 力 方 向 待 定 , 下 擺 過 程 中 重 力勢
13、能 減 少 , 動 能 增 加 , 但 機(jī) 械 能 是 否 守 恒 不 確 定 .A 球 在 B 球 下擺 過 程 中 , 重 力 勢 能 增 加 , 動 能 增 加 , 機(jī) 械 能 增 加 .由 于 A、 B系 統(tǒng) 只 有 重 力 做 功 , 系 統(tǒng) 機(jī) 械 能 守 恒 , A 球 機(jī) 械 能 增 加 , B 球機(jī) 械 能 一 定 減 少 .所 以 B、 C 選 項 正 確 .答 案 : BC 指 點(diǎn) 迷 津 : (1)對于相互作用的整體,在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化時,單獨(dú)一個物體機(jī)械能一般不守恒,但系統(tǒng)機(jī)械能守恒,可利用機(jī)械能守恒定律“轉(zhuǎn)移式”對系統(tǒng)列方程求解相關(guān)量.(2)對于繩索、鏈條、液體、長桿等
14、這類研究對象,不能當(dāng)成質(zhì)點(diǎn)處理時,正確確定其重心位置是解決有關(guān)問題的關(guān)鍵,一般情況下需分段考慮系統(tǒng)各部分的重力勢能,對于參考平面的選取,以系統(tǒng)初、末狀態(tài)的重力勢能便于表達(dá)為宜. 【 觸 類 旁 通 】(多 選 , 2015 年 遼 寧 本 溪 聯(lián) 考 改 編 )如圖 5-3-10 所示,蹦床是青少年喜歡的一種體育活動,蹦床邊框用彈簧固定有彈性網(wǎng)角,運(yùn)動員從最高點(diǎn)落下直至最低點(diǎn)的過程中,不計一切阻力,則下列說法正確的是( )A.運(yùn)動員的機(jī)械能守恒B.對運(yùn)動員、蹦床和地球所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒圖 5-3-10C.重力勢能的減少量等于彈性勢能的增加量D.重力做功等于運(yùn)動員動能的增加答 案 : BC