高考物理大一輪復(fù)習(xí)第五章機(jī)械能基礎(chǔ)課3機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課件新人教版.ppt

基礎(chǔ)課3機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 知識點(diǎn)一 重力做功與重力勢能1 重力做功的特點(diǎn) 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(fù)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 Ep 高度差 機(jī)械能 減小 增大 減小 無關(guān) 等于 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 Ep 越大 知識點(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) 動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化 而總的機(jī)械能 3 守恒條件 只有重力或彈簧的彈力做功 動能 勢能 彈性勢能 重力勢能 重力或彈力 保持不變 思考判斷 1 重力勢能的大小及變化與零勢能面的選取有關(guān) 2 重力做的功與路徑有關(guān) 3 發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能 4 彈簧彈力做正功時(shí) 彈性勢能增加 5 物體所受的合外力為零 物體的機(jī)械能一定守恒 6 做勻速直線運(yùn)動的物體機(jī)械能一定守恒 7 做曲線運(yùn)動的物體機(jī)械能可能守恒 答案 1 2 3 4 5 6 7 對機(jī)械能守恒的理解與判斷 1 利用機(jī)械能的定義判斷 直接判斷 分析動能和勢能的和是否變化 2 用做功判斷若物體或系統(tǒng)只有重力 或彈簧的彈力 做功 或有其他力做功 但其他力做功的代數(shù)和為零 則機(jī)械能守恒 3 用能量轉(zhuǎn)化來判斷若物體系統(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 1 物體機(jī)械能守恒的判斷 多選 如圖1所示 在兩個(gè)質(zhì)量分別為m和2m的小球a和b之間 用一根長為L的輕桿連接 桿的質(zhì)量不計(jì) 兩小球可繞穿過桿中心O的水平軸無摩擦地轉(zhuǎn)動 現(xiàn)讓輕桿處于水平位置 然后無初速度釋放 重球b向下 輕球a向上 產(chǎn)生轉(zhuǎn)動 在桿轉(zhuǎn)至豎直的過程中 圖1 A b球的重力勢能減少 動能增加B a球的重力勢能增加 動能增加C a球和b球的總機(jī)械能守恒D a球和b球的總機(jī)械能不守恒解析a b兩球組成的系統(tǒng)中 只存在動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化 系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 選項(xiàng)C正確 D錯誤 其中a球的動能和重力勢能均增加 機(jī)械能增加 輕桿對a球做正功 b球的重力勢能減少 動能增加 總的機(jī)械能減少 輕桿對b球做負(fù)功 選項(xiàng)A B正確 答案ABC 2 含有彈簧的系統(tǒng)機(jī)械能守恒的判斷 2017 云南昆明三中 玉溪一中統(tǒng)考 如圖2所示 固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球 小球與一輕質(zhì)彈簧一端相連 彈簧的另一端固定在地面上的A點(diǎn) 已知桿與水平面之間的夾角 45 當(dāng)小球位于B點(diǎn)時(shí) 彈簧與桿垂直 此時(shí)彈簧處于原長 現(xiàn)讓小球自C點(diǎn)由靜止釋放 在小球滑到桿底端的整個(gè)過程中 關(guān)于小球的動能 重力勢能和彈簧的彈性勢能 下列說法正確的是 A 小球的動能與重力勢能之和保持不變B 小球的動能與重力勢能之和先增大后減小C 小球的動能與彈簧的彈性勢能之和保持不變D 小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和保持不變 圖2 解析小球與彈簧組成的系統(tǒng)在整個(gè)過程中 機(jī)械能守恒 彈簧原長時(shí)彈性勢能為零 小球從C到最低點(diǎn)過程中 彈簧的彈性勢能先減小后增大 所以小球的動能與重力勢能之和先增大后減小 A項(xiàng)錯 B項(xiàng)正確 小球的重力勢能不斷減小 所以小球的動能與彈簧的彈性勢能之和不斷增大 C項(xiàng)錯 小球的初 末動能均為零 所以上述過程中小球的動能先增大后減小 所以小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和先減小后增大 D項(xiàng)錯 答案B 判斷機(jī)械能守恒應(yīng)注意的 兩點(diǎn) 1 機(jī)械能守恒的條件絕不是合外力的功等于零 更不是合外力為零 只有重力或彈力做功 不等于 只受重力或彈力作用 2 對于一些繩子突然繃緊 物體間碰撞等情況 除非題目特別說明 否則機(jī)械能必定不守恒 反思總結(jié) 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 機(jī)械能守恒的三種表達(dá)式 1 單物體機(jī)械能守恒 2016 山西右玉一模 一小球以一定的初速度從圖示位置進(jìn)入光滑的軌道 小球先進(jìn)入圓軌道1 再進(jìn)入圓軌道2 圓軌道1的半徑為R 圓軌道2的半徑是軌道1的1 8倍 小球的質(zhì)量為m 若小球恰好能通過軌道2的最高點(diǎn)B 則小球在軌道1上經(jīng)過A處時(shí)對軌道的壓力為 A 2mgB 3mgC 4mgD 5mg 圖3 答案C 2 多物體機(jī)械能守恒 2017 泰州一模 如圖4所示 在傾角為30 的光滑斜面上 一勁度系數(shù)為k 200N m的輕質(zhì)彈簧一端連接固定擋板C上 另一端連接一質(zhì)量為m 4kg的物體A 一輕細(xì)繩通過定滑輪 一端系在物體A上 另一端與質(zhì)量也為m的物體B相連 細(xì)繩與斜面平行 斜面足夠長 用手托住物體B使繩子剛好沒有拉力 然后由靜止釋放 求 圖4 1 彈簧恢復(fù)原長時(shí)細(xì)繩上的拉力 2 物體A沿斜面向上運(yùn)動多遠(yuǎn)時(shí)獲得最大速度 3 物體A的最大速度的大小 解析 1 恢復(fù)原長時(shí)對B有mg T ma對A有T mgsin30 ma解得T 30N 答案 1 30N 2 20cm 3 1m s 1 用機(jī)械能守恒定律解題的基本思路 方法技巧 2 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用技巧 1 機(jī)械能守恒定律是一種 能 能轉(zhuǎn)化 關(guān)系 其守恒是有條件的 因此 應(yīng)用時(shí)首先要對研究對象在所研究的過程中機(jī)械能是否守恒做出判斷 2 如果系統(tǒng) 除地球外 只有一個(gè)物體 用守恒觀點(diǎn)列方程較方便 對于由兩個(gè)或兩個(gè)以上物體組成的系統(tǒng) 用轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)列方程較簡便 1 2016 海南單科 3 如圖5 光滑圓軌道固定在豎直面內(nèi) 一質(zhì)量為m的小球沿軌道做完整的圓周運(yùn)動 已知小球在最低點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大小為N1 在最高點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大小為N2 重力加速度大小為g 則N1 N2的值為 圖5 A 3mgB 4mgC 5mgD 6mg 答案D 2 2015 天津理綜 5 如圖6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(shí)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6 答案B 3 2017 河北廊坊質(zhì)量監(jiān)測 如圖7所示 重10N的滑塊在傾角為30 的斜面上 從a點(diǎn)由靜止開始下滑 到b點(diǎn)開始壓縮輕彈簧 到c點(diǎn)時(shí)達(dá)到最大速度 到d點(diǎn) 圖中未畫出 開始彈回 返回b點(diǎn)離開彈簧 恰能再回到a點(diǎn) 若bc 0 1m 彈簧彈性勢能的最大值為8J 則下列說法正確的是 圖7 A 輕彈簧的勁度系數(shù)是50N mB 從d到b滑塊克服重力做功8JC 滑塊的動能最大值為8JD 從d點(diǎn)到c點(diǎn)彈簧的彈力對滑塊做功8J 解析整個(gè)過程中 滑塊從a點(diǎn)靜止釋放后還能回到a點(diǎn) 說明機(jī)械能守恒 即斜面是光滑的 滑塊到c點(diǎn)速度最大 所受合力為零 由平衡條件和胡克定律有kxbc mgsin30 解得k 50N m A項(xiàng)正確 由d到b的過程中 彈簧彈性勢能一部分轉(zhuǎn)化為重力勢能 一部分轉(zhuǎn)化為動能 B項(xiàng)錯 滑塊由d到c點(diǎn)過程中