高考物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 機(jī)械能 基礎(chǔ)課時(shí)14 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課件.ppt
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基礎(chǔ)課時(shí)14機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 知識(shí)梳理 知識(shí)點(diǎn)一 重力做功與重力勢(shì)能1 重力做功的特點(diǎn) 1 重力做功與 無(wú)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(shì)能變化的關(guān)系 1 定性關(guān)系 重力對(duì)物體做正功 重力勢(shì)能就 重力對(duì)物體做負(fù)功 重力勢(shì)能就 2 定量關(guān)系 重力對(duì)物體做的功 物體重力勢(shì)能的 量 即WG Ep2 Ep1 Ep1 Ep2 3 重力勢(shì)能的變化量是絕對(duì)的 與參考面的選取 路徑 高度差 機(jī)械能 減小 增大 減小 等于 Ep 無(wú)關(guān) 3 彈性勢(shì)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(shì)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(shì)能越大 3 彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系 類似于重力做功與重力勢(shì)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(jī)正在向高處起吊樓板 1 樓板上升過(guò)程中 重力勢(shì)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(shì)能變化了多少 重力做了多少功 兩者存在什么關(guān)系 知識(shí)點(diǎn)二 機(jī)械能守恒定律及應(yīng)用1 機(jī)械能 和 統(tǒng)稱為機(jī)械能 其中勢(shì)能包括 和 2 機(jī)械能守恒定律 1 內(nèi)容 在只有 做功的物體系統(tǒng)內(nèi) 動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化 而總的機(jī)械能 彈性勢(shì)能 重力勢(shì)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(dòng)能 勢(shì)能 思考 運(yùn)動(dòng)員拋出的鉛球所受空氣的阻力遠(yuǎn)小于其重力 請(qǐng)思考以下問(wèn)題 1 鉛球在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 能否視為機(jī)械能守恒 2 若鉛球被拋出時(shí)速度大小一定 鉛球落地時(shí)的速度大小與運(yùn)動(dòng)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(shí) 可以考慮應(yīng)用什么規(guī)律 診斷自測(cè) 1 關(guān)于重力勢(shì)能 下列說(shuō)法中正確的是 A 物體的位置一旦確定 它的重力勢(shì)能的大小也隨之確定B 物體與零勢(shì)能面的距離越大 它的重力勢(shì)能也越大C 一個(gè)物體的重力勢(shì)能從 5J變化到 3J 重力勢(shì)能減少了D 重力勢(shì)能的減少量等于重力對(duì)物體做的功解析物體的重力勢(shì)能與參考面有關(guān) 同一物體在同一位置相對(duì)不同的參考面的重力勢(shì)能不同 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 物體在零勢(shì)能面以上 距零勢(shì)能面的距離越大 重力勢(shì)能越大 物體在零勢(shì)能面以下 距零勢(shì)面的距離越大 重力勢(shì)能越小 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 重力勢(shì)能中的正 負(fù)號(hào)表示大小 5J的重力勢(shì)能小于 3J的重力勢(shì)能 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量 選項(xiàng)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?fàn)顟B(tài) 當(dāng)撤去力F后 物體將向右運(yùn)動(dòng) 在物體向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是 圖1A 彈簧的彈性勢(shì)能逐漸減少B 物體的機(jī)械能不變C 彈簧的彈性勢(shì)能先增加后減少D 彈簧的彈性勢(shì)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(zhǎng)到原長(zhǎng)后 再被物體拉伸 其彈性勢(shì)能先減少后增加 物體的機(jī)械能先增大后減小 故D正確 A B C均錯(cuò)誤 答案D 3 多選 如圖2所示 下列關(guān)于機(jī)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(guò)程中 A機(jī)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(jī)械能守恒C 丙圖中 不計(jì)任何阻力和定滑輪質(zhì)量時(shí)A加速下落 B加速上升過(guò)程中 A B系統(tǒng)機(jī)械能守恒D 丁圖中 小球沿水平面做勻速圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí) 小球的機(jī)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(jī)械能守恒 但物體A機(jī)械能不守恒 A錯(cuò)誤 乙圖中物體B除受重力外 還受彈力 彈力對(duì)B做負(fù)功 機(jī)械能不守恒 但從能量特點(diǎn)看A B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 B錯(cuò)誤 丙圖中繩子張力對(duì)A做負(fù)功 對(duì)B做正功 代數(shù)和為零 A B系統(tǒng)機(jī)械能守恒 C正確 丁圖中小球的動(dòng)能不變 勢(shì)能不變 機(jī)械能守恒 D正確 答案CD 4 如圖3 可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A B用不可伸長(zhǎng)的細(xì)軟輕線連接 跨過(guò)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(dāng)B位于地面時(shí) 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(diǎn)一機(jī)械能守恒的判斷機(jī)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(jī)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(dòng)能和重力勢(shì)能及彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 系統(tǒng)跟外界沒(méi)有發(fā)生機(jī)械能的傳遞 機(jī)械能也沒(méi)有轉(zhuǎn)變成其他形式的能 如沒(méi)有內(nèi)能增加 則系統(tǒng)的機(jī)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(jì)一切摩擦 則在小球從釋放到落至地面的過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是 圖4A 斜劈對(duì)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(shì)能的減少量等于斜劈動(dòng)能的增加量 解析小球的位移方向豎直向下 斜劈對(duì)小球的彈力對(duì)小球做負(fù)功 小球?qū)π迸膹椓?duì)斜劈做正功 斜劈的機(jī)械能增大 小球的機(jī)械能減少 但斜劈與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 小球重力勢(shì)能的減少量 等于小球和斜劈動(dòng)能增加量之和 故B正確 A C D錯(cuò)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(diǎn) 另一端系一小球 將小球從與懸點(diǎn)O在同一水平面且使彈簧保持原長(zhǎng)的A點(diǎn)無(wú)初速度地釋放 讓小球自由擺下 不計(jì)空氣阻力 在小球由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過(guò)程中 下列說(shuō)法中正確的是 圖5 A 小球的機(jī)械能守恒B 小球的機(jī)械能減少C 小球的重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能之和不變D 小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒解析小球由A點(diǎn)下擺到B點(diǎn)的過(guò)程中 彈簧被拉長(zhǎng) 彈簧的彈力對(duì)小球做了負(fù)功 所以小球的機(jī)械能減少 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 在此過(guò)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(jī)械能守恒 即小球減少的重力勢(shì)能 等于小球獲得的動(dòng)能與彈簧增加的彈性勢(shì)能之和 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤 D正確 答案BD 考點(diǎn)二單個(gè)物體的機(jī)械能守恒1 機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式 2 機(jī)械能守恒定律與動(dòng)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(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定在O點(diǎn) 另一端系一質(zhì)量為m的小球 將細(xì)繩拉至水平 此時(shí)小球在位置C 現(xiàn)由靜止釋放小球 小球到達(dá)最低點(diǎn)D時(shí) 細(xì)繩剛好被拉斷 D點(diǎn)與AB相距h 之后小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)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(xì)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(shì)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(guò)程中 重力的功率如何變化 2 在 例2 中 若撤去彈簧 試求當(dāng)小球沿斜面下滑距離x時(shí) 小球的動(dòng)能 解析 1 由P mgvcos 可知?jiǎng)傖尫艜r(shí)v 0 P 0 到最低點(diǎn)時(shí) 90 P 0 故小球由位置C到位置D的過(guò)程中 重力的功率先增大后減小 2 全過(guò)程對(duì)小球由機(jī)械能守恒定律得mg L h xsin Ek 解得 方法提煉應(yīng)用機(jī)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(diǎn)由靜止滑下 當(dāng)其在bc段軌道運(yùn)動(dòng)時(shí) 與軌道之間無(wú)相互作用力 求圓弧軌道的半徑 2 若環(huán)從b點(diǎn)由靜止因微小擾動(dòng)而開(kāi)始滑下 求環(huán)到達(dá)c點(diǎn)時(shí)速度的水平分量的大小 解析 1 一小環(huán)在bc段軌道運(yùn)動(dòng)時(shí) 與軌道之間無(wú)相互作用力 則說(shuō)明下落到b點(diǎn)時(shí)的速度水平 小環(huán)做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡與軌道bc重合 故有s vbt 考點(diǎn)三多物體的機(jī)械能守恒問(wèn)題 例3 多選 2015 新課標(biāo)全國(guó) 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(guò)鉸鏈用剛性輕桿連接 由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 不計(jì)摩擦 a b可視為質(zhì)點(diǎn) 重力加速度大小為g 則 圖8 由a的受力圖可知 a下落過(guò)程中 桿對(duì)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(xiàng)C錯(cuò)誤 當(dāng)a落地前桿對(duì)a的推力減為零的時(shí)刻桿對(duì)b的作用力也為零 此時(shí)b的加速度為零 b的機(jī)械能最大 a的機(jī)械能最小 這時(shí)b受重力 支持力 且FNb mg 由牛頓第三定律可知 b對(duì)地面的壓力大小為mg 選項(xiàng)D正確 答案BD 方法提煉1 多物體機(jī)械能守恒問(wèn)題的分析方法 1 對(duì)多個(gè)物體組成的系統(tǒng)要注意判斷物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 系統(tǒng)的機(jī)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(jī)械能守恒方程時(shí) 一般選用 Ek Ep的形式 2 多物體機(jī)械能守恒問(wèn)題的三點(diǎn)注意 1 正確選取研究對(duì)象 2 合理選取物理過(guò)程 3 正確選取機(jī)械能守恒定律常用的表達(dá)形式列式求解 圖9 1 小球P的速度大小 2 在此過(guò)程中小球P機(jī)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(gè)過(guò)程中 下列說(shuō)法中正確的是 取g 10m s2 A 重力做正功 重力勢(shì)能增加1 0 104JB 重力做正功 重力勢(shì)能減少1 0 104JC 重力做負(fù)功 重力勢(shì)能增加1 0 104JD 重力做負(fù)功 重力勢(shì)能減少1 0 104J解析WG mgh 1 0 104J Ep WG 1 0 104J C項(xiàng)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(kāi)始下滑 若已知 1 2 3 則當(dāng)它們到達(dá)斜面底端時(shí) 以下分析中正確的是 圖10A 整個(gè)過(guò)程中重力所做的功相同B 小球的速度相同C 小球的機(jī)械能相同D 小球重力做功的瞬時(shí)功率相同 解析小球從開(kāi)始下滑到滑至斜面底端的整個(gè)過(guò)程中 重力做功均為W mgh 所以A正確 小球到達(dá)斜面底端時(shí) 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(shí)功率P mgvy不同 所以B D錯(cuò)誤 根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知小球的機(jī)械能相同 C正確 答案AC 3 2014 新課標(biāo)全國(guó)卷 15 取水平地面為重力勢(shì)能零點(diǎn) 一物塊從某一高度水平拋出 在拋出點(diǎn)其動(dòng)能與重力勢(shì)能恰好相等 不計(jì)空氣阻力 該物塊落地時(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)狀態(tài) 現(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開(kāi)始下滑 已知彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng) 圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)彈簧的長(zhǎng)度變?yōu)?L 未超過(guò)彈性限度 則在圓環(huán)下滑到最大距離的過(guò)程中 圖11 答案B 5 甲 乙兩物體用細(xì)線相連 跨過(guò)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(diǎn) 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(kāi)始釋放 甲物體向上運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道后 恰好能沿半圓軌道做圓周運(yùn)動(dòng) 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(shì)能 彈性勢(shì)能 機(jī)械能2個(gè)關(guān)系 重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系1個(gè)定律 機(jī)械能守恒定律1個(gè)條件 機(jī)械能守恒的條件3種表達(dá)式 守恒式E1 E2 轉(zhuǎn)化式 Ek Ep 轉(zhuǎn)移式 EA EB- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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