《高考物理一輪復(fù)習 第5章 機械能 基礎(chǔ)課時14 機械能守恒定律及其應(yīng)用課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習 第5章 機械能 基礎(chǔ)課時14 機械能守恒定律及其應(yīng)用課件.ppt（44頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

基礎(chǔ)課時14機械能守恒定律及其應(yīng)用 知識梳理 知識點一 重力做功與重力勢能1 重力做功的特點 1 重力做功與 無關(guān) 只與始 末位置的 有關(guān) 2 重力做功不引起物體 的變化 2 重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 1 定性關(guān)系 重力對物體做正功 重力勢能就 重力對物體做負功 重力勢能就 2 定量關(guān)系 重力對物體做的功 物體重力勢能的 量 即WG Ep2 Ep1 Ep1 Ep2 3 重力勢能的變化量是絕對的 與參考面的選取 路徑 高度差 機械能 減小 增大 減小 等于 Ep 無關(guān) 3 彈性勢能 1 概念 物體由于發(fā)生 而具有的能 2 大小 彈簧的彈性勢能的大小與形變量及勁度系數(shù)有關(guān) 彈簧的形變量 勁度系數(shù) 彈簧的彈性勢能越大 3 彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系 類似于重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 用公式表示 W 彈性形變 越大 越大 Ep 思考 如圖所示 起重機正在向高處起吊樓板 1 樓板上升過程中 重力勢能怎么變化 重力做什么功 2 若被吊樓板的質(zhì)量為2噸 將它從地面起吊至20米高的樓層 則樓板的重力勢能變化了多少 重力做了多少功 兩者存在什么關(guān)系 知識點二 機械能守恒定律及應(yīng)用1 機械能 和 統(tǒng)稱為機械能 其中勢能包括 和 2 機械能守恒定律 1 內(nèi)容 在只有 做功的物體系統(tǒng)內(nèi) 動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化 而總的機械能 彈性勢能 重力勢能 重力或彈力 保持不變 3 守恒條件 只有重力或彈簧的彈力做功 動能 勢能 思考 運動員拋出的鉛球所受空氣的阻力遠小于其重力 請思考以下問題 1 鉛球在空中運動過程中 能否視為機械能守恒 2 若鉛球被拋出時速度大小一定 鉛球落地時的速度大小與運動員將鉛球拋出的方向有關(guān)嗎 3 在求解鉛球落地的速度大小時 可以考慮應(yīng)用什么規(guī)律 診斷自測 1 關(guān)于重力勢能 下列說法中正確的是 A 物體的位置一旦確定 它的重力勢能的大小也隨之確定B 物體與零勢能面的距離越大 它的重力勢能也越大C 一個物體的重力勢能從 5J變化到 3J 重力勢能減少了D 重力勢能的減少量等于重力對物體做的功解析物體的重力勢能與參考面有關(guān) 同一物體在同一位置相對不同的參考面的重力勢能不同 選項A錯誤 物體在零勢能面以上 距零勢能面的距離越大 重力勢能越大 物體在零勢能面以下 距零勢面的距離越大 重力勢能越小 選項B錯誤 重力勢能中的正 負號表示大小 5J的重力勢能小于 3J的重力勢能 選項C錯誤 重力做的功等于重力勢能的減少量 選項D正確 D 2 如圖1所示 在光滑水平面上有一物體 它的左端連接著一輕彈簧 彈簧的另一端固定在墻上 在力F作用下物體處于靜止狀態(tài) 當撤去力F后 物體將向右運動 在物體向右運動的過程中 下列說法正確的是 圖1A 彈簧的彈性勢能逐漸減少B 物體的機械能不變C 彈簧的彈性勢能先增加后減少D 彈簧的彈性勢能先減少后增加 解析因彈簧左端固定在墻上 右端與物體連接 故撤去F后 彈簧先伸長到原長后 再被物體拉伸 其彈性勢能先減少后增加 物體的機械能先增大后減小 故D正確 A B C均錯誤 答案D 3 多選 如圖2所示 下列關(guān)于機械能是否守恒的判斷正確的是 圖2 A 甲圖中 物體A將彈簧壓縮的過程中 A機械能守恒B 乙圖中 A置于光滑水平面上 物體B沿光滑斜面下滑 物體B機械能守恒C 丙圖中 不計任何阻力和定滑輪質(zhì)量時A加速下落 B加速上升過程中 A B系統(tǒng)機械能守恒D 丁圖中 小球沿水平面做勻速圓錐擺運動時 小球的機械能守恒 解析甲圖中重力和彈力做功 物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒 但物體A機械能不守恒 A錯誤 乙圖中物體B除受重力外 還受彈力 彈力對B做負功 機械能不守恒 但從能量特點看A B組成的系統(tǒng)機械能守恒 B錯誤 丙圖中繩子張力對A做負功 對B做正功 代數(shù)和為零 A B系統(tǒng)機械能守恒 C正確 丁圖中小球的動能不變 勢能不變 機械能守恒 D正確 答案CD 4 如圖3 可視為質(zhì)點的小球A B用不可伸長的細軟輕線連接 跨過固定在地面上 半徑為R的光滑圓柱 A的質(zhì)量為B的兩倍 當B位于地面時 A恰與圓柱軸心等高 將A由靜止釋放 B上升的最大高度是 圖3 答案C 考點一機械能守恒的判斷機械能守恒的判定方法 1 做功判斷法 若物體系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈簧彈力做功 其他力均不做功或其他力做功的代數(shù)和為零 則系統(tǒng)的機械能守恒 2 能量轉(zhuǎn)化判斷法 若只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動能和重力勢能及彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化 系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞 機械能也沒有轉(zhuǎn)變成其他形式的能 如沒有內(nèi)能增加 則系統(tǒng)的機械能守恒 例1 如圖4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 圖4A 斜劈對小球的彈力不做功B 斜劈與小球組成的系統(tǒng)機械能守恒C 斜劈的機械能守恒D 小球重力勢能的減少量等于斜劈動能的增加量 解析小球的位移方向豎直向下 斜劈對小球的彈力對小球做負功 小球?qū)π迸膹椓π迸稣?斜劈的機械能增大 小球的機械能減少 但斜劈與小球組成的系統(tǒng)機械能守恒 小球重力勢能的減少量 等于小球和斜劈動能增加量之和 故B正確 A C D錯誤 答案B 變式訓(xùn)練 1 多選 如圖5所示 一輕彈簧一端固定在O點 另一端系一小球 將小球從與懸點O在同一水平面且使彈簧保持原長的A點無初速度地釋放 讓小球自由擺下 不計空氣阻力 在小球由A點擺向最低點B的過程中 下列說法中正確的是 圖5 A 小球的機械能守恒B 小球的機械能減少C 小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和不變D 小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒解析小球由A點下擺到B點的過程中 彈簧被拉長 彈簧的彈力對小球做了負功 所以小球的機械能減少 故選項A錯誤 B正確 在此過程中 由于有重力和彈簧的彈力做功 所以小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒 即小球減少的重力勢能 等于小球獲得的動能與彈簧增加的彈性勢能之和 故選項C錯誤 D正確 答案BD 考點二單個物體的機械能守恒1 機械能守恒定律的表達式 2 機械能守恒定律與動能定理的比較 例2 2016 廣州二模 如圖6所示 在同一豎直平面內(nèi) 一輕質(zhì)彈簧靜止放于光滑斜面上 其一端固定 另一端恰好與水平線AB平齊 長為L的輕質(zhì)細繩一端固定在O點 另一端系一質(zhì)量為m的小球 將細繩拉至水平 此時小球在位置C 現(xiàn)由靜止釋放小球 小球到達最低點D時 細繩剛好被拉斷 D點與AB相距h 之后小球在運動過程中恰好與彈簧接觸并沿斜面方向壓縮彈簧 彈簧的最大壓縮量為x 試求 圖6 1 細繩所能承受的最大拉力F 2 斜面傾角 的正切值 3 彈簧所獲得的最大彈性勢能Ep 拓展延伸 1 在 例2 中 試分析小球由位置C到位置D的過程中 重力的功率如何變化 2 在 例2 中 若撤去彈簧 試求當小球沿斜面下滑距離x時 小球的動能 解析 1 由P mgvcos 可知剛釋放時v 0 P 0 到最低點時 90 P 0 故小球由位置C到位置D的過程中 重力的功率先增大后減小 2 全過程對小球由機械能守恒定律得mg L h xsin Ek 解得 方法提煉應(yīng)用機械能守恒定律解題的一般步驟 圖7 1 一小環(huán)套在軌道上從a點由靜止滑下 當其在bc段軌道運動時 與軌道之間無相互作用力 求圓弧軌道的半徑 2 若環(huán)從b點由靜止因微小擾動而開始滑下 求環(huán)到達c點時速度的水平分量的大小 解析 1 一小環(huán)在bc段軌道運動時 與軌道之間無相互作用力 則說明下落到b點時的速度水平 小環(huán)做平拋運動的軌跡與軌道bc重合 故有s vbt 考點三多物體的機械能守恒問題 例3 多選 2015 新課標全國 21 如圖8 滑塊a b的質(zhì)量均為m a套在固定豎直桿上 與光滑水平地面相距h b放在地面上 a b通過鉸鏈用剛性輕桿連接 由靜止開始運動 不計摩擦 a b可視為質(zhì)點 重力加速度大小為g 則 圖8 由a的受力圖可知 a下落過程中 桿對a的作用效果為先推后拉 其加速度大小先小于g后大于g 選項C錯誤 當a落地前桿對a的推力減為零的時刻桿對b的作用力也為零 此時b的加速度為零 b的機械能最大 a的機械能最小 這時b受重力 支持力 且FNb mg 由牛頓第三定律可知 b對地面的壓力大小為mg 選項D正確 答案BD 方法提煉1 多物體機械能守恒問題的分析方法 1 對多個物體組成的系統(tǒng)要注意判斷物體運動過程中 系統(tǒng)的機械能是否守恒 2 注意尋找用繩或桿相連接的物體間的速度關(guān)系和位移關(guān)系 3 列機械能守恒方程時 一般選用 Ek Ep的形式 2 多物體機械能守恒問題的三點注意 1 正確選取研究對象 2 合理選取物理過程 3 正確選取機械能守恒定律常用的表達形式列式求解 圖9 1 小球P的速度大小 2 在此過程中小球P機械能的變化量 1 將質(zhì)量為100kg的物體從地面提升到10m高處 在這個過程中 下列說法中正確的是 取g 10m s2 A 重力做正功 重力勢能增加1 0 104JB 重力做正功 重力勢能減少1 0 104JC 重力做負功 重力勢能增加1 0 104JD 重力做負功 重力勢能減少1 0 104J解析WG mgh 1 0 104J Ep WG 1 0 104J C項正確 答案C 2 多選 如圖10所示 質(zhì)量均為m的小球從傾角分別為 1 2 3高度相同的光滑斜面頂端由靜止開始下滑 若已知 1 2 3 則當它們到達斜面底端時 以下分析中正確的是 圖10A 整個過程中重力所做的功相同B 小球的速度相同C 小球的機械能相同D 小球重力做功的瞬時功率相同 解析小球從開始下滑到滑至斜面底端的整個過程中 重力做功均為W mgh 所以A正確 小球到達斜面底端時 小球速度大小相等 方向不同 在豎直方向的分速度不同 小球重力做功的瞬時功率P mgvy不同 所以B D錯誤 根據(jù)機械能守恒定律可知小球的機械能相同 C正確 答案AC 3 2014 新課標全國卷 15 取水平地面為重力勢能零點 一物塊從某一高度水平拋出 在拋出點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 B 4 2015 天津理綜 5 如圖11所示 固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán) 圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接 彈簧的另一端連接在墻上 且處于原長狀態(tài) 現(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑 已知彈簧原長為L 圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?L 未超過彈性限度 則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中 圖11 答案B 5 甲 乙兩物體用細線相連 跨過兩光滑滑輪按如圖12所示方式連接 滑輪上方放置一豎直的光滑半圓形軌道 甲物體與地面接觸 乙物體緊挨滑輪位置 兩滑輪到地面距離與半圓軌道直徑相等 且與圓心在同一水平線上 若兩滑輪與甲 乙物體均視為質(zhì)點 且兩滑輪之間距離可視為與半圓軌道直徑相等 現(xiàn)將乙由靜止開始釋放 甲物體向上運動到圓弧軌道后 恰好能沿半圓軌道做圓周運動 則甲 乙兩物體質(zhì)量之比為 圖12 A 1 7B 1 6C 1 5D 1 4 答案A 小結(jié)巧記3概念 重力勢能 彈性勢能 機械能2個關(guān)系 重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系1個定律 機械能守恒定律1個條件 機械能守恒的條件3種表達式 守恒式E1 E2 轉(zhuǎn)化式 Ek Ep 轉(zhuǎn)移式 EA EB