《高考物理新优选大一轮人教通用课件：5.3 第3节 机械能守恒定律及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理新优选大一轮人教通用课件：5.3 第3节 机械能守恒定律及其应用（41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 基础夯实 2 基础夯 实 自我诊断 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 基础夯实 3 基础夯 实 自我诊断 3 重力做功与重力势能变化的关系 1 定性关系 重力
2、对物体做正功 重力势能就减少 重力对物体 做负功 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 基础夯实 4 基础夯 实 自我诊断 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 叫作弹性势能 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 W Ep 2 对于弹性势能 一般物体的弹性形变
3、量越大 弹性势能越大 基础夯实 5 基础夯 实 自我诊断 三 机械能守恒定律 1 机械能 动能 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 基础夯实 6 基础夯 实 自我诊断 3 守恒表达式 基础夯实 7 基础夯 实 自我诊断 如图所示 物体A从高处下落并压缩弹 簧 不计空气阻力 物体A 下落过程中机械能是否守恒 提示 与弹簧接触前 物体A的机械能守恒 与弹簧接触后 物体A 的机械能转化为弹簧的弹性势能 因此在物体A下落过程中
4、物体A 的机械能不守恒 基础夯实 8 基础夯 实 自我诊断 1 关于重力势能 下列说法中正确的是 A 物体的位置一旦确定 它的重力势能的大小也随之确定 B 物体与零势能面的距离越大 它的重力势能也越大 C 一个物体的重力势能从 5 J变化到 3 J 重力势能减少了 D 重力势能的减少量等于重力对物体做的功 答案解析解析 关闭 物体的重力势能与参考面有关 同一物体在同一位置相对不同的参考面 的重力势能不同 选项 A错误 物体在零势能面以上 距零势能面的距离越 大 重力势能越大 物体在零势能面以下 距零势能面的距离越大 重力势 能越小 选项 B错误 重力势能中的正 负号表示大小 5 J的重力势能小
5、 于 3 J的重力势能 选项 C错误 重力做的功等于重力势能的减少量 选项 D正确 答案解析 关闭 D 基础夯实 9 基础夯 实 自我诊断 2 将质量为100 kg的物体从地面提升到10 m高处 在这个过程中 下列说法中正确的是 g取10 m s2 A 重力做正功 重力势能增加1 0 104 J B 重力做正功 重力势能减少1 0 104 J C 重力做负功 重力势能增加1 0 104 J D 重力做负功 重力势能减少1 0 104 J 答案解析解析 关闭 WG mgh 1 0 104 J Ep WG 1 0 104 J C项正确 答案解析 关闭 C 基础夯实 10 基础夯 实 自我诊断 3
6、多选 如图所示 一个物体以速度v0冲向竖直墙壁 墙壁和物体 间的弹簧被物体压缩 不计任何摩擦阻力 在此过程中下列说法正 确的是 A 物体对弹 簧做功 物体的动能增加 B 物体向墙壁运动相同的位移 弹力做的功不相等 C 弹簧的弹力做正功 弹簧的弹性势能减少 D 弹簧的弹力做负功 弹簧的弹性势能增加 答案解析解析 关闭 物体压缩弹 簧的过程中 弹簧的弹力对物体做负功 弹簧的弹性势能增 加 物体的动能减少 A C错误 D正确 物体向墙壁运动的过程中 弹簧的 弹力逐渐增大 因此运动相同的位移 弹力做的功越来越多 B正确 答案解析 关闭 BD 基础夯实 11 基础夯 实 自我诊断 4 多选 如图所示 质
7、量分别为 m0 m的两个小球置于高低不同 的两个平台上 a b c分别为 不同高度的参考平面 下列说法正确 的是 A 若以c为参考平面 m0的机械能大 B 若以b为参考平面 m0的机械能大 C 若以a为参考平面 无法确定m0 m机械能的大小 D 无论如何选择 参考平面 总是m0的机械能大 答案解析解析 关闭 若以b为参考平面 m0的机械能为零 m的机械能为负值 m0的机械能大 B 正确 若以c为参考平面 则Epm0 m0ghm0 Epm mghm 因不知m0 m的大小 关系 故无法比较m0 m的机械能大小 若以a为参考平面 同样无法比较 m0 m的机械能大小 故A D错误 C正确 答案解析 关
8、闭 BC 基础夯实 12 基础夯 实 自我诊断 5 2017 全国卷 如图所示 半圆形光滑轨道固定在水平地面 上 半圆的直径与地面垂直 一小物块以速度v从轨道下端滑入轨 道 并从轨道上端水平飞出 小物块落地点到轨道下端的距离与轨 道半径有关 此距离最大时对应 的轨道半径为 重力加速度大小为 g 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 基础夯实 13 考点一考点二考点三考点四 机械能守恒的判断 自主悟透 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 或弹力 做功 或有除重力 或弹力 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
9、 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 基础夯实 14 考点一考点二考点三考点四 突破训练 1 多选 如图所示 斜面置于光滑水平地面 其光滑斜面上有一物 体由静止沿斜面下滑 在物体下滑过程中 下列说法正确的是 A 物体的重力势能减少 动能增加 机械能减少 B 斜面的机械能不变 C 斜面对物体的作用力垂直于接触面 不对物体做功 D 物体和斜面组成的系统机械能守恒 答案解析解析 关闭 物体沿斜面下滑时 既沿斜面向下运动 又随斜面向右运动 其合速度方向 与弹力方向不垂直 弹力方向垂直于接触面 但与速度方向之间的夹角大 于90 所
10、以斜面对物体的作用力对物体做负功 C错误 对物体与斜面组 成的系统 只有物体的重力和物体与斜面间的弹力做功 机械能守恒 D正 确 物体在下滑过程中 斜面做加速运动 其机械能增加 B错误 物体由静 止开始下滑的过程其重力势能减少 动能增加 机械能减少 A正确 答案解析 关闭 AD 基础夯实 15 考点一考点二考点三考点四 2 多选 如图所示 一轻弹 簧一端固定在O点 另一端系一小球 将 小球从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度 地释放 让小球自由摆下 不计空气阻力 在小球由A点摆向最低点 B的过程中 下列说法正确的是 A 小球的机械能守恒 B 小球的机械能减少 C 小球的重力势能
11、与弹簧的弹性势能之和不变 D 小球与弹簧组成的系统机械能守恒 答案解析解析 关闭 小球由A点下摆到B点的过程中 弹簧被拉长 弹簧的弹力对小球做了负 功 所以小球的机械能减少 故选项 A错误 B正确 在此过程中 由于有重力 和弹簧的弹力做功 所以小球与弹簧组成的系统机械能守恒 即小球减少 的重力势能等于小球获得的动能与弹簧增加的弹性势能之和 故选项 C 错误 D正确 答案解析 关闭 BD 基础夯实 16 考点一考点二考点三考点四 3 2018 四川绵阳期末 多选 一长为 2r的轻质细 杆两端分别固 定质量为m和2m可视为质 点的小球M和N 细杆的中点处有一转 轴O 细杆可绕轴 在竖直平面内无摩擦
12、地转动 开始时细 杆呈竖直 状态 N在最高点 如图所示 当装置受到很小扰动 后 细杆开始绕 轴转动 在球N转动 到最低点的过程中 A 小球N的机械能减小量等于小球M的机械能增加量 B 小球N的重力势能减小量等于小球M的重力势能增加量 C 重力对小球N做功的绝对值 等于重力对小球M做功的绝对值 D 重力对小球N做功的绝对值 大于重力对小球M做功的绝对值 答案解析解析 关闭 M N构成的系统 只有重力做功 故系统机械能守恒 小球N的机械能减 小量等于小球M的机械能增加量 故A正确 N的重力势能减小量等于N的 重力做功 为W 2mg 2r 4mgr M的重力势能增加量等于M克服重力做 的功 为mg
13、2r 2mgr 故B C错误 D正确 答案解析 关闭 AD 基础夯实 17 考点一考点二考点三考点四 规律总结机械能守恒条件的理解及判断 1 机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零 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 基础夯实 18 考点一考点二考点三考点四 单单个物体的机械能守恒问题问题 师师生共研 想一想在处理单个物体机械能守恒问题时 通常应用哪两种观 点 二者有何区别 提示 守恒观点和转化观点 转化观点不用选取零势能
14、面 知识整合处理单个物体机械能守恒问题时 的两种观点 1 守恒的观点 即物体初状态的机械能等于末状态的机械能 表 达式为Ek1 Ep1 Ek2 Ep2或E1 E2 2 转化的观点 即物体减少 增加 的势能等于增加 减少 的动能 表达式为 Ep Ek 基础夯实 19 考点一考点二考点三考点四 例1如图所示 半径为R的光滑半圆轨 道ABC与倾角 37 的粗 糙斜面轨道DC相切于C 圆轨 道的直径AC与斜面垂直 质量为m 的小球从A点左上方距A点高为h的P点以某一速度水平抛出 刚好 与半圆轨 道的A点相切进入半圆轨 道内侧 之后经半圆轨 道沿斜 面刚好滑到与抛出点等高的D处 已知当地的重力加速度为g
15、 取 R h sin 37 0 6 cos 37 0 8 不计空气阻力 求 基础夯实 20 考点一考点二考点三考点四 1 小球被抛出时的速度v0 2 小球到达半圆轨 道最低点B时 对轨 道的压力大小 3 小球从C到D过程中克服摩擦力做的功W 解析 1 小球到达A点时 速度与水平方向的夹角为 如图所 示 设竖直方向的速度为vy 则有vy 由几何关系得v0 vycot 基础夯实 21 考点一考点二考点三考点四 2 A B间竖直高度H R 1 cos 设小球到达B点时的速度为v 解得FN 5 6mg 由牛顿第三定律知 小球在B点对轨道的压力大小是5 6mg 3 小球沿斜面上滑过程中克服摩擦力做的功等
16、于小球做平抛运 动的初动能 有 基础夯实 22 考点一考点二考点三考点四 思维点拨 1 小球运动到A点时速度的方向如何 其竖直分速度是 多少 2 小球从P到B的过程有哪些力做功 小球的机械能是否守恒 3 小球从P到D的过程有哪些力做功 提示 1 速度与水平方向的夹角为37 vy 2 重力做功 机械能守恒 3 重力与摩擦力做功 基础夯实 23 考点一考点二考点三考点四 方法归纳应用机械能守恒定律解题的基本思路 1 选取研究对象 物体 2 根据研究对象所经历的物理过程 进行受力 做功分析 判断 机械能是否守恒 3 恰当地选取参考平面 确定研究对象在过程的初 末状态时的 机械能 4 选取方便的机械能守恒定律的方程形式 Ek1 Ep1 Ek2 Ep2 Ek Ep 进行求解 基础夯实 24 考点一考点二考点三考点四 突破训练 1 求小球在B A两点的动能之比 2 通过计 算判断小球能否沿轨道运动到C点 基础夯实 25 考点一考点二考点三考点四 解析 1 设小球的质量为m 小球在A点的动能为EkA 由机械能守 恒得 2 若小球能沿轨道运动到C点 小球在C点所受轨道的正压力FN 应满足FN 0 设小
