《2013届高三物理一轮复习课件(粤教版)机械能守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013届高三物理一轮复习课件(粤教版)机械能守恒定律（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【例1】均匀铁链全长为L，其中5/8平放在光滑水平桌 面上其余3/8悬垂于桌边，如图531 所示，如果由图示位置无初速释放铁链，则铁链释放前吊在桌边和平 放在桌面上重力势能分别是多少？刚挂直时重力势能 又是多少？重力做功与重力势能的变化图531【点评】 重力做功只与初、末位置的高度差有关，与路径及参考面的选择无关，重力做功是过程量；重力 势能与参考面的选取有关，同一位置的物体，选择不 同的参考平面会有不同的重力势能值，重力势能是状 态量重力做功过程是重力势能的改变过程，重力做 正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加， 且重力做了多少功，重力势能就减少多少，即WG=Ep
2、1 Ep2；重力势能减少量Ep=Ep1Ep2是绝对的，与参考平面的选择无关【例2】(双选)如图532 所示，斜面置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止开始沿斜面下滑， 物体在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 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机械能守恒定律的理解图532【解析】 物体下滑过程中，由于物体与斜面相互间有垂直于斜面的作用力，使斜面加速运动，斜面的动能 增加；物体克服其相互作用力做功，物体的机械能减 少，但动能增加；重力势能减少，斜面的机械能增加 ，故A对，B错物体沿斜面下滑时既
3、沿斜面向下运动，又随斜面向右运动，其合速度方向与斜面方向不垂直，弹力方 向垂直于斜面但与速度方向之间的夹角大于90，所以 斜面对物体的作用力做负功，则C错；对斜面和物体组成的系统只有重力在做功，故系统机械能守恒则 D正确【答案】 AD 【点评】 判断机械能守恒时，对单个物体就看是否有重力做功，并非只受重力，而是虽受其他力，但其他 力不做功或做功代数和为零，机械能也守恒对由两 个或两个以上的物体组成的系统，在判断其机械能是 否守恒时，就看是否只有重力或系统内弹力做功，若 有其他外力或内力做功(如内部有摩擦等)，则系统机械能不守恒1不能把重力势能和重力做功联系起来，甚至认为是一样的，不知一个是状态
4、量，一个是过程量2对重力势能的计算不选择零势面导致错误3重力势能的正负理解不清楚，计算重力势能时高度算错4没有理解机械能守恒定律的条件【例3】如图533 所示，物体A、B通过光滑的轻滑轮相 连，B物体放在光滑的水平桌面上，B物体质量是A物 体质量的一半，先按住B使整个装置静止，放手时，A 离地面的高度为H，问：当A离地面的高度h为多少时 ，它的动能和势能相等(设B尚未离开桌面，以地面 为参考平面)图533【错解原因】 以A、B和绳整体为研究对象，系统只有重力做功，因而机械能守恒部分学生在列 式时，漏掉A或B的动能，导致失误【纠错心得】 机械能守恒定律有三种表达式， (1)E1=E2，系统原来的
5、机械能等于系统后来的机械能 ；(2)Ek=Ep，系统变化的动能大小等于系统变化的 势能大小；(3)EA=EB，系统内A物体增加的机械能 等于B物体减少的机械能第一种表达式是从“守恒”的角度反映机械能守恒，解题时必须选取零势面，而 后两种表达式都是从“转化”的角度来反映机械能守恒，不必选取零势面因此，当零势面难以选取时，应 选后两种表达式列方程【例4】如图534 所示，光滑轨道AB部分平直，BC部 分是处于竖直平面内半径为R的半圆，圆管截面半径 rR.有一质量为m、半径比r略小的光滑小球以水平初 速度v0射入圆管，问： (1)要小球能从C端出来，初速度v0需多大？ (2)在小球从C端出来的瞬间，
6、对管壁压力有哪几种典 型情况，初速度v0各应满足什么条件？ (3)要让小球在C处时能对下管壁有 压力，初速度v0应满足什么条件？题型一 机械能守恒定律的应用图534【思维拓展】只有弄清物体的运动过程，分析其受力 特点及运动情况，发现运动所遵循的物理规律，才能 确定实施求解的物理公式或规律，进而列式求解一 般来说：涉及竖直平面内做圆周运动物体的机械能守 恒问题时，常需同时列出机械能守恒方程和牛顿第三 定律方程，才能解决问题跟踪训练1 如图535 所示，B的质量为2m、半径为R的 光滑木块，放在光滑水平桌面上A是质量为m的细长 杆，光滑套管D被固定在竖直方向，A可以自由上下运 动，物块C的质量为m
7、，紧靠木块B放置初始时，A杆被握住，使其下端正好与木块的半球面上边缘接触 然后从静止开始释放A，A、B、C便开始运动求：(1)长直杆的下端运动到木块的最低点时，长直杆竖直方向的速度 和B、C水平方向的速度； (2)运动过程中，长直杆的下端能上升到的最大高度距离木块底部 的高度 图535【解析】 杆只能沿竖直方向运动，杆下降过程， 其重力势能转化为A、B和C的动能，杆下降到最低 位置时速度为零，而B和C达到了最大速度、此后B 、C分离，B减速，C匀速，B的动能又转化为杆的重力势能【例5】如图536 所示，一很长的、不可伸长的柔软轻 绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a和b.a球质量 为m，静置于
8、地面；b球质量为3m，用手托住，高度为 h，此时轻绳刚好拉紧从静止开始释放b后，a可能 达到的最大高度为( ) Ah B1.5h C2h D2.5h题型二 机械能守恒定律与连接体的关系图536【切入点】此题分两个过程：第一个过程为b落地前 ，此过程中对a、b单个物体机械能并不守恒，但对a 、b组成的系统机械能守恒；第二个过程为b落地后a 竖直上升的过程，a(包括地球)的机械能守恒【答案】 B 【思维拓展】(1)当系统内有两个或两个以上的物体时，由于确定两物体在两个状态下的重力势能大小比较 麻烦，而利用表达式Ek= Ep列式可以不用确定重力 势能参考面，故用此表达式列式更简便；(2)对于由绳或杆
9、相连接的物体系，要注意两物体的速度是否相等 跟踪训练2 如图537 所示，一根长为1m，可绕O轴在 竖直平面内无摩擦转动的细杆AB，已知OA=0.6m， OB=0.4m，质量相等的两个球分别固定在杆的A、B端，由水平位置自由释放，求轻杆转到竖直位置时两球 的速度？(g取10m/s2)图5371.(单选)游乐场中的一种滑梯如图538 所示小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距 离后停下来，则( ) A下滑过程中支持力对小朋友做功 B下滑过程中小朋友的重力势能增加 C整个运动过程中小朋友的机械能守恒 D在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功D图538【解析】 在滑动的过程中，人受三
10、个力，重力做正功 ，重力势能减少，B错；支持力不做功，摩擦力做负 功，所以机械能不守恒，A、C皆错，D正确Am=M Bm=2M C木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度 D在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能 答案：BC图5393.(2010江苏卷)在游乐节目中，选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对 此进行了讨论如图5310 所示，他们将选手简化为质 量m=60kg的质点，选手抓住绳由静止开始摆动，此时 绳与竖直方向夹角=53，绳的悬挂点O距水面的高度 为H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面 的高度不计，
11、水足够深取重力加速度g=10m/s2， sin53=0.8，cos53=0.6.(1)求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F； (2)若绳长l=2m，选手摆到最高点时松手落入水中设 水对选手的平均浮力f1=800N，平均阻力f2=700N，求 选手落入水中的深度d； (3)若选手摆到最低点时松手，小明认为绳越长，在浮台上的落点距岸边越远；小阳认为绳越短，落点距岸 边越远，请通过推算说明你的观点图53104.(单选)(2010惠州调研)物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下，分别做了匀速上升、加速上升和 减速上升三种运动在这三种情况下物体机械能的变 化情况是( )A匀速上升机械能不变，加速上升机
12、械能增加，减速上升机械能减小 B匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能减小 C由于该拉力与重力大小的关系不明确，所以不能确定物体机械能的变化情况 D三种情况中，物体的机械能均增加答案：D【解析】 三种情况中除了重力外，还有拉力做了正功，所以三种情况机械能都不守恒，都增加了5.(2010江苏模拟)如图5311 所示，一玩滚轴溜冰的小 孩(可视作质点)质量为m=30kg，他在左侧平台上滑行 一段距离后平抛，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点进 入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑，A、B为圆弧两 端点，其连线水平已知圆弧半径为R=1.0m，对应圆 心角为=106，平台与AB连线的高度差为h=0.8m.(计 算中取g=10m/s2，sin53=0.8，cos53=0.6)求：(1)小孩平抛的初速度； (2)小孩运动到圆弧轨道最低点O时对轨道的压力图53116.晓杰同学用一个弹射器把一小铁球以初速度v0向上发射，忽略空气阻力，当小球距发射点高度为多少时 ，小球的动能是其重力势能的一半？
