（浙江選考）2019屆高考物理二輪復習 專題二 能量與動量 第8講 機械能守恒和能量守恒定律課件

1、第第8 8講機械能守恒和能量守講機械能守恒和能量守 恒定律恒定律 -2- 機械能守恒定律解決實際問題機械能守恒定律解決實際問題 【典題1】 (2018年3月臺州選考質(zhì)量評估)蹦極是一項極限活動。 如圖所示,游客站在平臺上,用橡皮繩固定住身體后由靜止下落,觸 地前彈起,然后反復彈起落下。不計空氣阻力和橡皮繩的質(zhì)量,在 第一次下落過程中() A.游客一直處于完全失重狀態(tài) B.橡皮繩剛繃緊時,游客的動能最大 C.游客的機械能先保持不變,后逐漸減小 D.游客下落到最低點時,橡皮繩的彈性勢能大于游客減少的重力 勢能 答案:C -3- 解析:游客先加速失重,后減速超重,故A錯誤;橡皮繩剛繃緊時,拉 力仍小

2、于重力,仍向下加速,直到拉力等于重力后才開始減速,故B錯 誤;橡皮繩剛繃緊前,游客做自由落體運動,機械能守恒;橡皮繩繃緊 后,游客機械能開始轉(zhuǎn)化為橡皮繩彈性勢能,游客機械能越來越小, 故C正確;最低點處游客的動能為0,而游客和橡皮繩組成的系統(tǒng)機 械能守恒,所以游客重力勢能全部轉(zhuǎn)化為橡皮繩彈性勢能,二者變 化量相等,故D錯誤。 -4- 解題技法(1)系統(tǒng)不包括彈簧(或橡皮繩)時,彈簧(或橡皮繩)的彈 力對系統(tǒng)做功,系統(tǒng)機械能要發(fā)生變化;系統(tǒng)包括彈簧(或橡皮繩)時, 彈簧(或橡皮繩)的彈性勢能包含在系統(tǒng)的機械能中。 (2)繩牽引物體轉(zhuǎn)動,繩的拉力與速度方向始終垂直,不做功。 (3)系統(tǒng)機械能守恒時

3、無摩擦力做功。摩擦力做功會產(chǎn)生熱量,不 能再完全轉(zhuǎn)化為機械能。 -5- 當堂練1質(zhì)量為m的物體以速度v0離開桌面,如圖所示,當它經(jīng) 過A點時,所具有的機械能是(以桌面為參考平面,不計空氣阻力)( ) 答案解析解析 關閉 答案解析 關閉 -6- 能量守恒定律解決實際問題能量守恒定律解決實際問題 【典題2】人們?yōu)榱颂剿髟虑虮砻娴奈锢憝h(huán)境,在地球上制造了 月球探測車。假設,月球探測車質(zhì)量為2.0102 kg,在充滿電的情況 下,探測車在地球上水平路面最大的運動距離為1.0103 m,探測車 運動時受到地表的阻力為車重的 ,且探測車能以恒定功率 1.6103 W運動(空氣阻力不計)。登月后,探測車在一

4、段水平路面 上以相同的恒定功率從靜止啟動,經(jīng)過50 s達到最大速度,最大速度 值為12 m/s,此時發(fā)現(xiàn)在探測車正前方6.9103 m處有一凸起的小 高坡,坡頂高為24 m。已知地球表面的重力加速度g取10 m/s2,月球 表面重力加速度為地球的 。試求: (1)月球探測車電板充滿電后的總電能; (2)月球表面水平路面對探測車的阻力與車重的比例系數(shù); (3)假設探測車在爬上小高坡過程中需要克服摩擦阻力做功 1.2104J,請分析判斷探測車能否爬到坡頂。 -7- 答案:(1)1106J(2)0.4(3)不能 解析:(1)總電能E=mgs= =1106J (2)在月球上有P=mgvm,可得=0.4

5、 (3)達到最大速度時,月球車剩下的電能E1=E-Pt=9.2105J 達到最大速度時,月球車可用能量為 月球車從此處到達小高坡頂端需要的最小能量 E3=mgx+mgh+W克f=9.4105 J 由于E2E3,故月球車所剩電能不足以支持車子爬上小高坡。 -8- 解題技法1.對功能關系的進一步理解 (1)做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程,不同形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化是 通過做功來實現(xiàn)的。 (2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度,功和能的關系,一是體現(xiàn)在不同的力做 功,對應不同形式的能轉(zhuǎn)化;二是做功的多少與能量轉(zhuǎn)化的多少在 數(shù)值上相等。 -9- 2.運用能量守恒定律解題的基本思路 -10- 當堂練2(2018年杭州高考命

6、題比賽卷) 如圖所示,在同一豎直 平面內(nèi),一輕質(zhì)彈簧一端固定,另一自由端恰好與水平線AB平齊,靜 止放于傾角為53的光滑斜面上。長為L=9 cm的輕質(zhì)細繩一端固 定在O點,另一端系一質(zhì)量為m=1 kg的小球,將細繩拉至水平,使小 球在位置C由靜止釋放,小球到達最低點D時,細繩剛好被拉斷。之 后小球在運動過程中恰好沿斜面方向?qū)椈蓧嚎s,彈簧的最大壓縮 量為x=5 cm。(g取10 m/s2,sin 53=0.8,cos 53=0.6)求: (1)細繩受到的拉力的最大值; (2)D點到水平線AB的高度h; (3)彈簧所獲得的最大彈性勢能Ep。 答案:(1)30 N(2)0.16 m(3)2.9 J

7、 -11- -12- 傳送帶相關問題傳送帶相關問題 【典題3】如圖所示,甲、乙兩傳送帶與水平面的夾角相同,都以 恒定速率v向上運動?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物體(視為質(zhì)點)輕輕放 在A處,小物體在甲傳送帶上到達B處時恰好達到傳送帶的速率v。 在乙傳送帶上到達離B處豎直高度為h的C處時達到傳送帶的速率v, 已知B處離地面的高度均為H,則在小物體從A到B的過程中() A.小物體與甲傳送帶間的動摩擦因數(shù)較大 B.兩傳送帶對小物體做功不相等 C.甲傳送帶消耗的電能比較大 D.兩種情況下因摩擦產(chǎn)生的熱量相等 答案:C -13- 解析:根據(jù)公式v2=2ax,可知物體加速度關系a甲a乙,再由牛頓第 二定律得mgc

8、os-mgsin=ma,得知甲Q乙,所以將小物體傳送到B處,兩種傳送帶消耗的電能甲更多,故C 正確,D錯誤。 -14- 解題技法解決該題關鍵要能夠?qū)ξ飰K進行受力分析,運用運動學 公式和牛頓第二定律找出加速度和摩擦力的關系。注意傳送帶消 耗電能和摩擦生熱的關系及求法。 -15- 當堂練3如圖所示,質(zhì)量m=0.5 kg的小物塊從A點沿豎直光滑的 圓弧軌道,以vA=2 m/s的初速度滑下,圓弧軌道的半徑R=0.25 m,末 端B點與水平傳送帶相切,物塊由B點滑上粗糙的傳送帶。當傳送 帶靜止時,物塊滑到傳送帶的末端C點后做平拋運動,落到水平地面 上的D點,已知C點到地面的高度h=5 m,C點到D點的水

9、平距離x1 =1 m,g取10 m/s2。求: (1)物塊滑到圓弧軌道底端時對軌道的壓力。 (2)物塊與傳送帶之間產(chǎn)生的內(nèi)能。 (3)若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動,則物塊最后的落地點可能不在D點。 試討論物塊落地點到C點的水平距離x與傳送帶勻速運動的速度的 關系。 答案: (1)23 N,方向豎直向下(2)2 J(3)見解析 -16- 解析: (1)物塊從A到B的過程中, 由牛頓第三定律得,物塊對軌道的壓力F=23 N,方向豎直向下。 -17- 彈簧相關問題彈簧相關問題 【典題4】如圖所示,小球在豎直向下的力F作用下,將豎直輕彈 簧壓縮,若將力F突然撤去,小球?qū)⑾蛏蠌椘鸩㈦x開彈簧,直到速度為 零時為

10、止。不計空氣阻力,則小球在上升過程中() A.小球的動能先增大后減小,彈簧彈性勢能轉(zhuǎn)化成小球的動能 B.小球在離開彈簧時動能達到最大值 C.小球動能最大時彈簧彈性勢能為零 D.小球、彈簧與地球組成的系統(tǒng)機械能守恒 答案:D -18- 解析:撤去外力剛開始的一段時間內(nèi),小球受到的彈力大于重力, 合力向上,小球向上加速運動,隨著彈簧形變量的減小,彈力減小,后 來彈力小于重力,小球做減速運動,離開彈簧后,小球僅受重力作用 而做豎直上拋運動。由此可知,小球的動能先增大后減小,彈簧彈 性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能和重力勢能,故A錯誤。由A分析可知,小 球先做加速度減小的加速運動,當彈力等于重力時,a=0,速度

11、最大, 動能最大,此后彈力小于重力,小球做加速度增大的減速運動,直到 彈簧恢復原長時,小球飛離彈簧,故小球在離開彈簧時動能不是最 大,小球動能最大時彈性勢能不為零,故B、C錯誤。在整個運動過 程中,小球、彈簧與地球組成的系統(tǒng)只有重力與彈力做功,系統(tǒng)機 械能守恒,故D正確。 -19- 解題技法解決本題的關鍵是會通過物體的受力判斷物體的運動, 知道彈力和重力相等時,速度最大。理解好機械能守恒的條件是: 只有重力或彈力做功,但是有彈力做功時是物體與彈簧組成的系統(tǒng) 機械能守恒,單對物體或彈簧來說,機械能不守恒。這點可能是容 易出錯的地方。 -20- 當堂練4如圖,小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上,剛

12、接觸 輕彈簧的瞬間速度是5 m/s,接觸彈簧后小球速度v和彈簧縮短的長 度x之間關系如圖所示,其中A為曲線的最高點。已知該小球重力 為2 N,彈簧在受到撞擊至壓縮到最短的過程中始終發(fā)生彈性形變。 下列說法不正確的是() A.小球的動能先變大后變小 B.小球速度最大時受到的彈力為2 N C.小球的機械能先增大后減小 D.小球受到的最大彈力為12.2 N 答案解析解析 關閉 由題圖可知,小球的速度先增大后減小,故小球的動能先增大后減小,故A 正確;小球下落時,當重力與彈簧彈力平衡時小球的速度最大,故此時小球 受到的彈力為2 N,所以B正確;在小球下落過程中至彈簧壓縮最短時,只有 重力和彈簧彈力做功,故小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,在壓縮彈簧 的過程中彈簧的彈性勢能增加,故小球的機械能減小,故C錯誤;小球速度 最大時,小球