【優(yōu)化方案】高三物理一輪復(fù)習(xí) 第5章第三節(jié)《機(jī)械能守恒定律》課件

第三節(jié)機(jī)械能守恒定律

課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第三節(jié)機(jī)械能守恒定律基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、重力勢(shì)能1．定義：物體的重力勢(shì)能等于它所受_____與_____的乘積．2．公式：Ep＝_____.3．矢標(biāo)性：重力勢(shì)能是___量，但有正、負(fù)，其意義是表示物體的重力勢(shì)能比它在__________上大還是小，這與功的正、負(fù)的物理意義不同．重力高度mgh標(biāo)參考平面4．特點(diǎn)(1)系統(tǒng)性：重力勢(shì)能是_____和_____共有的．(2)相對(duì)性：重力勢(shì)能的大小與_________的選取有關(guān)．重力勢(shì)能的變化是_____的，與參考平面的選取______．5．重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能______；重力做負(fù)功時(shí)，重力勢(shì)能_____；重力做多少正(負(fù))功，重力勢(shì)能就___________多少，即WG＝__________.地球物體參考平面絕對(duì)無(wú)關(guān)減小增大減小(增大)Ep1－Ep2二、彈性勢(shì)能1．定義：物體由于發(fā)生_________而具有的能．2．大?。簭椥詣?shì)能的大小與_______及_________有關(guān)，彈簧的形變量越大，勁度系數(shù)_____，彈簧的彈性勢(shì)能______．3．彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系彈力做正功，彈性勢(shì)能_____；彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能_____．即彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)過(guò)程中彈力做______，彈性勢(shì)能_____，形變量變大的過(guò)程中彈力做_____，彈性勢(shì)能______．彈性形變形變量勁度系數(shù)越大越大減小增大正功減小負(fù)功增大三、機(jī)械能守恒定律1．內(nèi)容：在只有_____或_____做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，只存在動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持______．2．表達(dá)式(1)Ek1＋Ep1＝_________

(要選零勢(shì)能參考平面)．(2)ΔEk＝______

(不用選零勢(shì)能參考平面)．(3)ΔEA增＝______

(不用選零勢(shì)能參考平面)．3．機(jī)械能守恒的條件只有_____

(或彈簧的_____)做功或雖有其他外力做功但其他力做功的代數(shù)和_____．重力彈力不變Ek2＋Ep2－ΔEpΔEB減重力彈力為零課堂互動(dòng)講練一、機(jī)械能守恒條件的理解及守恒判斷方法1．對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解機(jī)械能守恒的條件是：只有重力或彈力做功．可以從以下兩個(gè)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(dòng)，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、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力不做功，物體的機(jī)械能守恒．2．判斷機(jī)械能是否守恒的幾種方法(1)利用機(jī)械能的定義判斷(直接判斷)：若物體在水平面勻速運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能、勢(shì)能均不變，機(jī)械能不變．若一個(gè)物體沿斜面勻速下滑，其動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減少，其機(jī)械能減少．(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，雖受其他力，但其他力不做功，機(jī)械能守恒．(3)用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判斷：若物體系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)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．(4)對(duì)一些繩子突然繃緊、物體間非彈性碰撞等，除非題目特別說(shuō)明，否則機(jī)械能必定不守恒．特別提醒：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；判斷機(jī)械能是否守恒時(shí)，要根據(jù)不同情景恰當(dāng)?shù)剡x取判斷方法．即時(shí)應(yīng)用

(即時(shí)突破，小試牛刀)1.(2011年河南鄭州測(cè)試)下列物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中滿(mǎn)足機(jī)械能守恒的是(

)A．跳傘運(yùn)動(dòng)員張開(kāi)傘后，在空中勻速下降B．忽略空氣阻力，物體豎直上拋C．火箭升空D．拉著物體沿光滑斜面勻速上升解析：選B.跳傘運(yùn)動(dòng)員勻速下降，除重力做功外，還有阻力做功，A錯(cuò)；物體豎直上拋時(shí)，只有重力做功，機(jī)械能守恒，B正確；火箭升空時(shí)，推力做正功，機(jī)械能增加，C不正確；拉著物體沿光滑斜面勻速上升時(shí)，機(jī)械能增加，D不正確．二、、機(jī)機(jī)械械能能守守恒恒定定律律的的應(yīng)應(yīng)用用1．定律律的三三種表表達(dá)形形式(1)E1＝E2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，表示示系統(tǒng)統(tǒng)在初初狀態(tài)態(tài)機(jī)械械能等等于其其末狀狀態(tài)的的機(jī)械械能．．運(yùn)用用這種種形式式表達(dá)達(dá)時(shí)，，應(yīng)選選好零零勢(shì)能能面，，且初初、末末狀態(tài)態(tài)的高高度已已知，，系統(tǒng)統(tǒng)除地地球外外，只只有一一個(gè)物物體時(shí)時(shí)，用用這種種表達(dá)達(dá)形式式較方方便．．(2)ΔEp＝－ΔEk，表示示系統(tǒng)統(tǒng)(或物體體)機(jī)械能能守恒恒時(shí)，，系統(tǒng)統(tǒng)減少少(或增加加)的勢(shì)能能等于于增加加(或減少少)的總動(dòng)動(dòng)能．．應(yīng)用用時(shí)，，關(guān)鍵鍵在于于分清清重力力勢(shì)能能的增增加量量和減減少量量，可可不選選參考考平面面而直直接計(jì)計(jì)算初初、末末狀態(tài)態(tài)的勢(shì)勢(shì)能差差．這這種表表達(dá)方方式一一般用用于始始末狀狀態(tài)的的高度度未知知，但但高度度變化化已知知的情情況．．(3)ΔEA增＝ΔEB減，表示若系系統(tǒng)由A、B兩部分組成成，則A部分物體機(jī)機(jī)械能的增增加量與B部分物體機(jī)機(jī)械能的減減少量相等等．以上三種表表達(dá)方式中中，(1)是最基本的的表達(dá)方式式，易于理理解和掌握握，但始、、末狀態(tài)的的動(dòng)能和勢(shì)勢(shì)能要分析析全，防止止遺漏某種種形式的機(jī)機(jī)械能．應(yīng)應(yīng)用(2)、(3)方式列出的的方程簡(jiǎn)捷捷，是同學(xué)學(xué)們應(yīng)該重重點(diǎn)掌握的的，但在分分析勢(shì)能的的變化時(shí)易易出錯(cuò)，要要引起注意意．2．解題的基基本步驟(1)正確選取研研究對(duì)象，，必須明確確研究對(duì)象象是一個(gè)系系統(tǒng)，而不不能是一個(gè)個(gè)單一的物物體．(2)分析研究對(duì)對(duì)象在運(yùn)動(dòng)動(dòng)過(guò)程中的的受力情況況，明確各各力的做功功情況，判判斷機(jī)械能能是否守恒恒．(3)選取零勢(shì)能能面，確定定研究對(duì)象象在初、末末狀態(tài)的機(jī)機(jī)械能．(4)根據(jù)機(jī)械能能守恒定律律列出方程程．(5)解方程求出出結(jié)果，并并對(duì)結(jié)果進(jìn)進(jìn)行必要的的討論和說(shuō)說(shuō)明．特別提醒：：(1)在應(yīng)用機(jī)械械能守恒解解決問(wèn)題時(shí)時(shí)，首先要要判斷系統(tǒng)統(tǒng)的機(jī)械能能是否守恒恒，然后注注意選取恰恰當(dāng)?shù)氖睾愫阈问搅惺绞角蠼猓?2)應(yīng)特別關(guān)注注研究對(duì)象象的“一個(gè)過(guò)程”和“兩個(gè)狀態(tài)”．(3)零勢(shì)能面的的選取是任任意的，在在通常情況況下，一般般選取地面面或物體在在運(yùn)動(dòng)過(guò)程程中所達(dá)到到的最低水水平面為零零勢(shì)能面．．即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，，小試牛刀刀)2.如圖5－3－1所示，在水水平臺(tái)面上上的A點(diǎn)，一個(gè)質(zhì)質(zhì)量為m的物體以初初速度v0被拋出，不不計(jì)空氣阻阻力，求它它到達(dá)臺(tái)面面下h處的B點(diǎn)時(shí)速度的的大?。畧D5－3－1經(jīng)典題型探究題型一“單個(gè)”物體的機(jī)械能守恒例1(2010年高考上海海物理卷)如圖5－3－2，ABC和ABD為兩個(gè)光滑滑固定軌道道，A、B、E在同一水平平面上，C、D、E在同一豎直直線(xiàn)上，D點(diǎn)距水平面面的高度為為h，C點(diǎn)的高度為為2h，一滑塊從從A點(diǎn)以初速度度v0分別沿兩軌軌道滑行到到C或D處后水平拋拋出．(1)求滑塊落到到水平面時(shí)時(shí)，落點(diǎn)與與E點(diǎn)間的距離離sC和sD；(2)為實(shí)現(xiàn)sC＜sD，v0應(yīng)滿(mǎn)足什么么條件？【思路點(diǎn)撥】滑塊滑到軌軌道最高點(diǎn)點(diǎn)的過(guò)程中中機(jī)械能守守恒，離開(kāi)開(kāi)最高點(diǎn)做做平拋運(yùn)動(dòng)動(dòng)．圖5－3－2(2011年蘇北四市市調(diào)研)如圖5－3－3所示，光滑滑固定的豎豎直桿上套套有一個(gè)質(zhì)質(zhì)量m＝0.4kg的小物塊A，不可伸長(zhǎng)長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)細(xì)繩通過(guò)固固定在墻壁壁上、大小小可忽略的的定滑輪D，連接小物物塊A和小物塊B，虛線(xiàn)CD水平，間距距d＝1.2m，此時(shí)連接接小物塊A的細(xì)繩與豎豎直桿的夾夾角為37°，小物塊A恰能保持靜靜止．現(xiàn)在在在小物塊塊B的下端掛一一個(gè)小物塊塊Q(未畫(huà)出)，小物塊A可從圖示位位置上升并并恰好能到到達(dá)C處．不計(jì)摩摩擦和空氣氣阻力，cos37°＝0.8、sin37°＝0.6，重力加加速度g取10m/s2.求：題型二多個(gè)物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒例2(1)小物塊A到達(dá)C處時(shí)的加加速度大大?。?2)小物塊B的質(zhì)量；；(3)小物塊Q的質(zhì)量．．圖5－3－3【解析】(1)當(dāng)小物塊塊A到達(dá)C處時(shí)，由由受力分分析可知知：水平平方向受受力平衡衡，豎直直方向只只受重力力作用，，所以小小物塊A的加速度度a＝g＝10m/s2.(2)設(shè)小物塊塊B的質(zhì)量為為mB，繩子拉拉力為FT；根據(jù)平平衡條件件：FTcos37°＝mgFT＝mBg聯(lián)立解得得mB＝0.5kg.【答案】(1)10m/s2(2)0.5kg(3)0.3kg變式訓(xùn)練練1如圖5－3－4所示，光光滑圓柱柱被固定定在水平平平臺(tái)上上，用輕輕繩跨過(guò)過(guò)圓柱體體與兩小小球m1、m2相連(m1、m2分別為它它們的質(zhì)質(zhì)量)，開(kāi)始時(shí)時(shí)讓m1放在平臺(tái)臺(tái)上，兩兩邊繩繃繃直，兩兩球從靜靜止開(kāi)始始m1上升，m2下降，當(dāng)當(dāng)m1上升到圓圓柱的最最高點(diǎn)時(shí)時(shí)，繩子子突然斷斷裂，發(fā)發(fā)現(xiàn)m1恰能做平平拋運(yùn)動(dòng)動(dòng)拋出．．求m2應(yīng)為m1的多少倍倍？圖5－3－4(滿(mǎn)分樣板板8分)(2011年福建模模擬)如圖5－3－5所示，傾傾角為θ的光滑斜斜面上放放有兩個(gè)個(gè)質(zhì)量均均為m的小球A和B，兩球之之間用一一根長(zhǎng)為為L(zhǎng)的輕桿相相連，下下面的小小球B離斜面底底端的高高度為h.兩球從靜靜止開(kāi)始始下滑，，不計(jì)球球與地面面碰撞時(shí)時(shí)的機(jī)械械能損失失，且地地面光滑滑，求：：題型三機(jī)械能守恒定律與動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用例3圖5－3－5(1)兩球都進(jìn)進(jìn)入光滑滑水平面面時(shí)兩小小球運(yùn)動(dòng)動(dòng)的速度度大??；；(2)此過(guò)程中中桿對(duì)B球所做的的功．【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)要要注意以下三三點(diǎn)：(1)A和B組成的系統(tǒng)在在下滑過(guò)程中中機(jī)械能守恒恒．(2)在水平面上，，A、B的速度相等．．(3)桿對(duì)B球的力在整個(gè)個(gè)過(guò)程中為變變力，變力的的功可應(yīng)用動(dòng)動(dòng)能定理求解解．【方法技巧】對(duì)于計(jì)算系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)彈力做功功問(wèn)題，先根根據(jù)機(jī)械能守守恒求速度，，再利用動(dòng)能能定理求功．．變式訓(xùn)練2如圖5－3－6所示，質(zhì)量