《高考物理（课标）大一轮复习课件：第五章 第3节 机械能守恒定律及其应用 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理（课标）大一轮复习课件：第五章 第3节 机械能守恒定律及其应用 .pptx（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3节机械能守恒定律及其应用 2 知识梳理 考点自诊 一 重力做功与重力势能1 重力做功的特点 1 重力做功与路径无关 只与物体始末位置的高度差有关 2 重力做功不引起物体机械能的变化 2 重力势能 1 公式 Ep mgh 2 矢标性 重力势能是标量 但有正 负 其意义是表示物体的重力势能比它在参考平面上大还是小 这与功的正 负的物理意义不同 3 系统性 重力势能是物体和地球共有的 4 相对性 重力势能的大小与参考平面的选取有关 重力势能的变化是绝对的 与参考平面的选取无关 3 知识梳理 考点自诊 3 重力做功与重力势能变化的关系 1 定性关系 重力对物体做正功 重力势能就减少 重力对物体做负
2、功 重力势能就增加 2 定量关系 重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量 即WG Ep2 Ep1 Ep 4 知识梳理 考点自诊 二 弹性势能1 弹性势能 1 定义 发生弹性形变的物体之间 由于有弹力的相互作用而具有的势能 叫弹性势能 2 弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关 3 矢标性 标量 4 没有特别说明的情况下 一般选弹簧形变为零的状态为弹性势能零点 2 弹力做功与弹性势能变化的关系 1 弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重力势能变化的关系 用公式表示为W Ep 2 对于弹性势能 一般物体的弹性形变量越大 弹性势能越大 5 知识梳理 考点自诊 三 机械能守恒定律1 机械能动能
3、和势能统称为机械能 其中势能包括弹性势能和重力势能 2 机械能守恒定律 1 内容 在只有重力或弹力做功的物体系统内 动能与势能可以相互转化 而总的机械能保持不变 2 机械能守恒的条件只有重力或弹力做功 6 知识梳理 考点自诊 3 守恒表达式 7 知识梳理 考点自诊 1 判断下列说法的正误 1 克服重力做功 物体的重力势能一定增加 2 发生弹性形变的物体都具有弹性势能 3 弹簧弹力做正功时 弹性势能增加 4 物体所受合外力为零时 机械能一定守恒 5 物体受到摩擦力作用时 机械能一定要变化 6 物体只发生动能和重力势能的相互转化时 物体的机械能一定守恒 7 物体的位置一旦确定 它的重力势能的大小也
4、随之确定 8 一个物体的重力势能从 5J变化到 3J 重力势能减少了 9 重力势能的减少量等于重力对物体做的功 答案 8 知识梳理 考点自诊 2 多选 如图所示 倾角为 的光滑斜面体C固定于水平地面上 物体B置于斜面上 通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接 释放后 A将向下运动 则在A碰地前的运动过程中 A 物体A的加速度大小为gB 物体A机械能不守恒C 由于斜面光滑 所以物体B机械能守恒D 物体A B组成的系统机械能守恒 答案 解析 9 知识梳理 考点自诊 3 多选 如图所示 在地面上以速度v0抛出质量为m的物体 抛出后物体落在比地面低h的海平面上 若以地面为零势能面 且不计空气阻力 则
5、A 物体在海平面的重力势能为mghB 重力对物体做的功为mgh 答案 解析 10 知识梳理 考点自诊 4 2018 湖南长沙模拟 弹弓是孩子们喜爱的弹射类玩具 其构造原理如图所示 橡皮筋两端点A B固定在把手上 橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态 在C处 A B连线的中垂线上 放一固体弹丸 一手执把手 另一手将弹丸拉至D点放手 弹丸就会在橡皮筋的作用下发射出去 打击目标 现将弹丸竖直向上发射 已知E是CD中点 则 A 从D到C过程中 弹丸的机械能守恒B 从D到C过程中 弹丸的动能一直在增大C 从D到C过程中 橡皮筋的弹性势能先增大后减小D 从D到E过程橡皮筋弹力做功大于从E到C过程 答案 解析
6、11 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 机械能守恒的判断1 利用机械能的定义判断 直接判断 分析动能和势能之和是否变化 2 用做功判断 若物体或系统只有重力 或弹簧的弹力 做功 或有除重力 或弹簧弹力 外的其他力做功 但其他力做功的代数和为零 则机械能守恒 3 用能量转化来判断 若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化 则物体系统机械能守恒 12 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 典例1如图所示 固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的小球 小球与一轻质弹簧一端相连 弹簧的另一端固定在地面上的A点 已知杆与水平面之间的夹角 45 当小球位于B点时 弹簧与杆垂直
7、 此时弹簧处于原长 现让小球自C点由静止释放 在小球滑到杆底端的整个过程中 关于小球的动能 重力势能和弹簧的弹性势能 下列说法正确的是 A 小球的动能与重力势能之和保持不变B 小球的动能与重力势能之和先增大后减小C 小球的动能与弹簧的弹性势能之和保持不变D 小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和保持不变 答案 解析 13 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 思维点拨判断是否守恒 首先要明确研究对象 是选的小球与地球组成的系统 还是小球 弹簧和地球组成的系统 然后根据守恒条件进行判断 14 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 对机械能守恒观念的认识应把握以下几点 1 机械能守恒的条件绝不是合
8、外力的功等于零 更不是合外力为零 只有重力或弹力做功 不等于 只受重力或弹力作用 2 对于一些绳子突然绷紧 物体间碰撞等情况 除非题目特别说明 否则机械能必定不守恒 3 对于系统机械能是否守恒 可以根据能量的转化进行判断 严格地讲 机械能守恒定律的条件应该是对一个系统而言 外力对系统不做功 表明系统与外界之间无能量交换 系统内除了重力和弹力以外 无其他摩擦和介质阻力做功 表明系统内不存在机械能与其他形式之间的转换 则系统的机械能守恒 15 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 即学即练1 2018 山东日照校际联合期中 蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动 北京青龙峡蹦极跳塔高度为68m 身系弹
9、性蹦极绳的蹦极运动员从高台跳下 下落高度大约为50m 假定空气阻力可忽略 运动员可视为质点 下列说法正确的是 A 运动员到达最低点前加速度先不变后增大B 蹦极过程中 运动员的机械能守恒C 蹦极绳张紧后的下落过程中 动能一直减小D 蹦极绳张紧后的下落过程中 弹力一直增大 答案 解析 16 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 2 多选 2018 河南普通高中毕业班高考适应性测试 如图所示 半径为R的竖直光滑圆轨道与光滑水平面相切 质量均为m的小球A B与轻杆连接 置于圆轨道上 A与圆心O等高 B位于O的正下方 它们由静止释放 最终在水平面上运动 下列说法正确的是 A 下滑过程中A的机械能守恒B
10、 当A滑到圆轨道最低点时 轨道对A的支持力大小为2mgC 下滑过程中重力对A做功的功率一直增加D 整个过程中轻杆对B做的功为mgR 答案 解析 17 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 单个物体的机械能守恒问题 机械能守恒定律的应用技巧 1 机械能守恒定律是有条件的 因此 应用时首先要对研究对象在所研究的过程中机械能是否守恒做出判断 2 如果系统 除地球外 只有一个物体 用守恒观点列方程较方便 3 是否守恒 从两个角度判断若只有物体重力和弹簧弹力做功 则物体和弹簧组成的系统机械能守恒 若系统只有动能和势能的相互转化 没有机械能与其他形式的能的相互转化 则系统机械能守恒 18 命题点一 命题
11、点二 命题点三 命题点四 典例2轻质弹簧原长为2l 将弹簧竖直放置在地面上 在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放 当弹簧被压缩到最短时 弹簧长度为l 现将该弹簧水平放置 一端固定在A点 另一端与物块P接触但不连接 AB是长度为5l的水平轨道 B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切 半圆的直径BD竖直 如图所示 物块P与AB间的动摩擦因数 0 5 用外力推动物块P 将弹簧压缩至长度l 然后放开 P开始沿轨道运动 重力加速度大小为g 1 若P的质量为m 求P到达B点时速度的大小 以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点之间的距离 2 若P能滑上圆轨道 且仍能沿圆轨道滑下 求P的质量的取值范围
12、19 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 解析 1 依题意 当弹簧竖直放置 长度被压缩至l时 质量为5m的物体的动能为零 其重力势能转化为弹簧的弹性势能 由机械能守恒定律 弹簧长度为l时的弹性势能为Ep 5mgl 设P的质量为M 到达B点时的速度大小为vB 由能量守恒定律得 20 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 21 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 22 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 思维点拨审题后要明确临界点和物理过程 第一 由 当弹簧竖直放置 长度被压缩至l时 质量为5m的物体的动能为零 可知初始具有的机械能 第二 从P到达B点时的过程可应用动能定理列方程求解
13、 第三 从B到D的过程机械能守恒 弄清两个关键点 一是B点 一是竖直平面圆周运动的最高点D 23 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 在涉及圆周运动和抛体运动的多运动过程中 应用机械能守恒定律进行科学推理时应做好以下三点 1 临界点分析 对于物体在临界点相关的多个物理量 需要区分哪些物理量能够突变 哪些物理量不能突变 而不能突变的物理量 一般指线速度 往往是解决问题的突破口 2 运动过程分析 对于物体参与的多个运动过程 要仔细分析每个运动过程做何种运动 若为圆周运动 应明确是水平面的匀速圆周运动 还是竖直平面的变速圆周运动 机械能是否守恒 若为抛体运动 应明确是平抛运动 还是类平抛运动 垂
14、直于初速度方向的力是哪个力 24 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 3 明确用机械能守恒定律解题的基本思路 25 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 即学即练3 如图所示 光滑轨道由AB BCDE两段细圆管平滑连接组成 其中AB段水平 BCDE段为半径为R的四分之三圆弧 圆心O及D点与AB等高 整个轨道固定在竖直平面内 现有一质量为m 初速度的光滑小球水平进入圆管AB 设小球经过轨道交接处无能量损失 圆管孔径远小于R 则 小球直径略小于管内径 A 小球到达C点时的速度大小B 小球能通过E点且抛出后恰好落至B点C 无论小球的初速度v0为多少 小球到达E点时的速度都不能为零D 若将DE轨
15、道拆除 则小球能上升的最大高度与D点相距2R 答案 解析 26 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 4 2018 山东潍坊高三第二次高考模拟 如图所示 倾角为37 的斜面与一竖直光滑圆轨道相切于A点 轨道半径R 1m 将滑块由B点无初速释放 滑块恰能运动到圆周的C点 OC水平 OD竖直 AB 2m 滑块可视为质点 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 滑块在斜面上运动的时间 2 若滑块能从D点抛出 滑块仍从斜面上无初速释放 释放点至少应距A点多远 27 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 答案 1 1s 2 5 75m 28 命题点一 命题点二 命题点三 命
16、题点四 多物体的机械能守恒问题一 多物体机械能守恒问题常见有下列几种模型模型一速率相等的连接体模型1 如图所示的两物体组成的系统 当释放B而使A B运动的过程中 A B的速度均沿绳子方向 在相等的时间内A B运动的路程相等 则A B的速率相等 2 从能量转化的角度判断系统的机械能是否守恒 即如果系统中只有动能和势能相互转化 系统的机械能守恒 这类题目的典型特点是系统不受摩擦力和空气阻力作用 29 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 模型二角速度相等的连接体模型1 如图所示的两物体组成的系统 当释放后A B在竖直平面内绕O点的轴转动 在转动的过程中相等时间内A B转过的角度相等 则A B转动的角速度相等 2 系统机械能守恒的特点 1 一个物体的机械能增加 另一个物体的机械能必然减少 机械能通过内力做功实现物体间的转移 2 内力对一个物体做正功 必然对另外一个物体做负功 且二者代数和为零 30 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 二 多物体机械能守恒问题要注意以下几点 1 对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中 系统的机械能是否守恒 2 注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关
