2022高考物理大一輪復(fù)習(xí),第15講,機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用學(xué)案（無(wú)答案）新人教版

本文格式為Word版，下載可任意編輯——2022高考物理大一輪復(fù)習(xí),第15講,機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用學(xué)案（無(wú)答案）新人教版第15講機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用一、重力勢(shì)能與重力做功1.物體的重力勢(shì)能等于它所受的與所處位置的的乘積,Ep,是標(biāo)量.2.重力勢(shì)能是物體和所共有的.重力勢(shì)能的大小與零勢(shì)能面的選取有關(guān),但重力勢(shì)能的變化量與零勢(shì)能面的選取無(wú)關(guān).3.重力做功與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān),只與重力及有關(guān),WGmgh.重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系WG-ΔEp.二、彈性勢(shì)能1.定義物體由于發(fā)生而具有的能,是標(biāo)量.2.彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系W-ΔEp.三、機(jī)械能守恒定律1.內(nèi)容在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和勢(shì)能可以彼此轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變.2.表達(dá)式1守恒角度E1E2.2轉(zhuǎn)化角度ΔEk-ΔEp.3轉(zhuǎn)移角度ΔEA-ΔEB.3.判斷方法1只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功;2只有動(dòng)能和勢(shì)能之間轉(zhuǎn)化,沒(méi)有其他能量參與.1重力勢(shì)能的大小及變化與零勢(shì)能面的選取有關(guān).2重力做功與路徑有關(guān).3物體所受的合外力為零時(shí),物體的機(jī)械能確定守恒.4做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能確定守恒.5做曲線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能可能守恒.6形變量越大,彈性勢(shì)能越大.7重力勢(shì)能越大,重力做功就越多.考點(diǎn)一機(jī)械能守恒的理解和判斷例1多項(xiàng)選擇在如圖15-1所示的物理過(guò)程示意圖中,甲圖為一端固定有小球的輕桿,從右偏上30角釋放后繞光滑支點(diǎn)搖擺;乙圖中輕繩一端連著一小球,從右偏上30角處自由釋放;丙圖為物體A將彈簧壓縮的過(guò)程中;丁圖為不計(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.關(guān)于這幾個(gè)物理過(guò)程空氣阻力疏忽不計(jì),以下判斷中正確的是圖15-1A.甲圖中小球機(jī)械能守恒B.乙圖中小球機(jī)械能守恒C.丙圖中物體A的機(jī)械能守恒D.丁圖中A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒圖15-2變式題1多項(xiàng)選擇[人教版必修2改編]如圖15-2所示,在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體,拋出后物體落到比地面低h的海平面上.若以地面為零重力勢(shì)能面,且不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,那么以下說(shuō)法正確的是A.重力對(duì)物體做的功為mghB.物體在海平面上的重力勢(shì)能為mghC.物體在海平面上的動(dòng)能為12mv02-mghD.物體在海平面上的機(jī)械能為12mv02圖15-3變式題2多項(xiàng)選擇如圖15-3所示,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,以下說(shuō)法中正確的是A.小球的機(jī)械能守恒B.小球的機(jī)械能裁減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■要點(diǎn)總結(jié)機(jī)械能是否守恒的判斷方法1利用機(jī)械能的定義判斷假設(shè)物體動(dòng)能與勢(shì)能之和不變,那么機(jī)械能守恒.2利用機(jī)械能守恒條件判斷只有重力對(duì)單一物體做功,那么機(jī)械能守恒;只有重力或彈簧、橡皮筋彈力對(duì)系統(tǒng)做功,或重力和彈力以外的其他力對(duì)系統(tǒng)做的總功為零,那么系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.3利用能量轉(zhuǎn)化判斷若物體系統(tǒng)與外界沒(méi)有能量交換,或系統(tǒng)內(nèi)沒(méi)有機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化,那么系統(tǒng)機(jī)械能守恒.留神彈簧彈力對(duì)物體做功時(shí),彈簧和物體系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,物體的機(jī)械能并不守恒.考點(diǎn)二單體機(jī)械能守恒的應(yīng)用例2[人教版必修2改編]如圖15-4甲所示,游樂(lè)場(chǎng)的過(guò)山車可以底朝上在圓軌道上運(yùn)行,游客不會(huì)掉下來(lái).我們把這種情形抽象為如圖乙所示的模型弧形軌道的下端與豎直圓軌道相接,使質(zhì)量為m的小球從弧形軌道上端滾下,小球從圓軌道下端進(jìn)入后沿圓軌道運(yùn)動(dòng).已知圓軌道的半徑為R,重力加速度為g,不考慮阻力.1若小球從高為h處由靜止釋放,求小球到達(dá)圓軌道底端時(shí)對(duì)軌道的壓力;2若要使小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不脫離軌道,議論小球由靜止釋放時(shí)的高度得志的條件;3若讓小球從高為h2R處的A點(diǎn)由靜止釋放,求小球所能達(dá)成的最大高度.圖15-4變式題多項(xiàng)選擇假設(shè)把撐桿跳全過(guò)程分成四個(gè)階段a→b、b→c、c→d、d→e,如圖15-5所示,那么對(duì)這四個(gè)階段的描述錯(cuò)誤的是圖15-5A.a→b階段加速助跑,人和桿的機(jī)械能增加B.b→c階段桿彎曲、人上升,系統(tǒng)動(dòng)能裁減,重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能增加C.c→d階段桿伸直、人上升,人的動(dòng)能裁減量等于重力勢(shì)能增加量D.d→e階段人過(guò)橫桿后下落,重力所做的功等于人機(jī)械能的增加量■要點(diǎn)總結(jié)機(jī)械能守恒定律是解答能量問(wèn)題的根本方法之一,分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體的機(jī)械能是否守恒是解題的關(guān)鍵,在解決物體的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮用能量方法,如曲線運(yùn)動(dòng)、含彈簧類運(yùn)動(dòng)問(wèn)題等.應(yīng)用時(shí)首先要對(duì)研究對(duì)象舉行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析,以確定在所研究的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒,再選適合的表達(dá)式求解.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律求解多過(guò)程問(wèn)題時(shí)可對(duì)全過(guò)程應(yīng)用機(jī)械能守恒定律列式求解.考點(diǎn)三多物體的機(jī)械能守恒問(wèn)題例3多項(xiàng)選擇如圖15-6所示,三個(gè)小球A、B、C的質(zhì)量均為m,A與B、C間通過(guò)鉸鏈用輕桿連接,桿長(zhǎng)為L(zhǎng).B、C置于水平地面上,用一輕質(zhì)彈簧連接,彈簧處于原長(zhǎng).現(xiàn)A由靜止釋放后下降到最低點(diǎn),兩輕桿的夾角α由60變?yōu)?20.A、B、C在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),彈簧在彈性限度內(nèi),疏忽一切摩擦,重力加速度為g,那么此下降過(guò)程中圖15-6A.A的動(dòng)能達(dá)成最大前,B受到地面的支持力小于32mgB.A的動(dòng)能最大時(shí),B受到地面的支持力等于32mgC.彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí),A的加速度方向豎直向下D.彈簧的彈性勢(shì)能最大值為32mgL■題根分析系統(tǒng)機(jī)械能守恒時(shí),內(nèi)部的相互作用力分為兩類1剛體產(chǎn)生的彈力如輕繩產(chǎn)生的彈力,斜面產(chǎn)生的彈力,輕桿產(chǎn)生的彈力等.2彈簧產(chǎn)生的彈力系統(tǒng)中有彈簧,彈簧的彈力在整個(gè)過(guò)程中做功,彈性勢(shì)能參與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化.輕繩的拉力、斜面的彈力、輕桿產(chǎn)生的彈力做功,使機(jī)械能在相互作用的兩物體間舉行等量的轉(zhuǎn)移,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.雖然彈簧的彈力也做功,但包括彈簧在內(nèi)的系統(tǒng)機(jī)械能也守恒.對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律列方程的角度1系統(tǒng)初態(tài)的機(jī)械能等于末態(tài)的機(jī)械能;2系統(tǒng)中某些物體裁減的機(jī)械能等于其他物體增加的機(jī)械能.■變式網(wǎng)絡(luò)圖15-7變式題1多項(xiàng)選擇[2022蘇州調(diào)研]如圖15-7所示,豎直固定的光滑直桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球,初始時(shí)靜置于a點(diǎn).一原長(zhǎng)為l的輕質(zhì)彈簧左端固定在O點(diǎn),右端與小球相連.直桿上還有b、c、d三點(diǎn),且b與O在同一水平線上,Obl,Oa、Oc與Ob的夾角均為37,Od與Ob的夾角為53.現(xiàn)釋放小球,小球從a點(diǎn)開(kāi)頭下滑,到達(dá)d點(diǎn)時(shí)速度為0,在此過(guò)程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi).以下說(shuō)法正確的是重力加速度為g,sin370.6,cos370.8A.小球在b點(diǎn)時(shí)加速度為g,速度最大B.小球從a點(diǎn)下滑到c點(diǎn)的過(guò)程中,小球的機(jī)械能先增大后減小C.小球在c點(diǎn)時(shí)速度大小為3glD.小球從c點(diǎn)下滑到d點(diǎn)的過(guò)程中,彈簧的彈性勢(shì)能增加了2512mgl圖15-8變式題2如圖15-8所示,長(zhǎng)直輕桿兩端分別固定小球A和B,兩球質(zhì)量均為m,兩球半徑疏忽不計(jì),桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng).先將桿AB豎直靠放在豎直墻上,輕輕撥動(dòng)小球B,使小球B在水平面上由靜止開(kāi)頭向右滑動(dòng),當(dāng)小球A沿墻下滑距離為L(zhǎng)2時(shí),以下說(shuō)法正確的是不計(jì)一切摩擦,重力加速度為gA.桿對(duì)小球A做功為14mgLB.小球A、B的速度都為12gLC.小球A、B的速度分別為123gL和12gLD.桿與小球A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能裁減了12mgL變式題3多項(xiàng)選擇[2022衡水押題卷]如圖15-9所示,小物塊套在固定豎直桿上,用輕繩連接后跨過(guò)小定