《高考物理二轮复习 第8讲 机械能守恒和能量守恒定律课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理二轮复习 第8讲 机械能守恒和能量守恒定律课件（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第8讲 机械能守恒和能量守恒定律,机械能守恒定律解决实际问题 【典题1】浙江最大抽水蓄能电站2016年在缙云开建,其工作原理是:在用电低谷时(如深夜),电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中,到用电高峰时,再利用蓄水池中的水发电。如图所示,若该电站蓄水池(上水库)有效总库容量(可用于发电)为7.86106 m3,发电过程中上下水库平均水位差637 m,年抽水用电为2.4108 kWh,年发电量为1.8108 kWh(水密度为 =1.0103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2,以下水库水面为零势能面)。则下列说法正确的是( ),A.抽水蓄能电站的总效率约为65% B.发电时流入下水库的
2、水流速度可达到113 m/s C.蓄水池中能用于发电的水的重力势能约为Ep=5.01013 J D.该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电(电功率以105 kW计算)约10 h,答案:C,解题技法(1)系统不包括弹簧时,弹簧的弹力对系统做功,系统机械能要发生变化;系统包括弹簧时,弹簧的弹性势能包含在系统的机械能中。 (2)绳牵引物体转动,绳的拉力与速度方向始终垂直,不做功。 (3)系统机械能守恒时无摩擦力做功。摩擦力做功会产生热量,不能再完全转化为机械能。,当堂练1 质量为m的物体以速度v0离开桌面,如图所示,当它经过A点时,所具有的机械能是(以桌面为参考平面,不计空气阻力)( ),答
3、案,解析,能量守恒定律解决实际问题 【典题2】人们为了探索月球表面的物理环境,在地球上制造了月球探测车。假设,月球探测车质量为2.0102 kg,在充满电的情况下,探测车在地球上水平路面最大的运动距离为1.0103 m,探测车运动时受到地表的阻力为车重的 ,且探测车能以恒定功率1.6103 W运动(空气阻力不计)。登月后,探测车在一段水平路面上以相同的恒定功率从静止启动,经过50 s达到最大速度,最大速度值为12 m/s,此时发现在探测车正前方6.9103 m处有一凸起的小高坡,坡顶高为24 m。已知地球表面的重力加速度g取10 m/s2,月球表面重力加速度为地球的 。试求:,(1)月球探测车
4、电板充满电后的总电能; (2)月球表面水平路面对探测车的阻力与车重的比例系数; (3)假设探测车在爬上小高坡过程中需要克服摩擦阻力做功1.2104J,请分析判断探测车能否爬到坡顶。,答案:(1)1106J (2)0.4 (3)不能,解析:(1)总电能E=mgs=1106J (2)在月球上有P=mgvm,可得=0.4 (3)达到最大速度时,月球车剩下的电能E1=E-Pt=9.2105J 达到最大速度时,月球车可用能量为,月球车从此处到达小高坡顶端需要的最小能量E3=mgx+mgh+W克f=9.4105 J 由于E2E3,故月球车所剩电能不足以支持车子爬上小高坡。,解题技法1.对功能关系的进一步理
5、解 (1)做功的过程就是能量转化的过程,不同形式的能量发生转化是通过做功来实现的。 (2)功是能量转化的量度,功和能的关系,一是体现在不同的力做功,对应不同形式的能转化;二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等。,2.运用能量守恒定律解题的基本思路,当堂练2 (2016浙江温州期中)如图所示,斜面固定在水平面上,轻质弹簧一端固定在斜面顶端,另一端与小物块相连,弹簧处于自然长度时物块位于O点,物块与斜面间有摩擦。现将物块从O点拉至A点,撤去拉力后物块由静止向上运动,经O点到达B点时速度为零,则物块从A运动到B的过程中( ) A.经过位置O点时,物块的动能最大 B.物块动能最大的位置与A、O的距
6、离有关 C.物块从A向O运动过程中,弹性势能的减少量等于动能与重力势能的增加量 D.物块从O向B运动过程中,动能的减少量大于弹性势能的增加量,答案,解析,传送带相关问题 【典题3】如图所示,甲、乙两传送带与水平面的夹角相同,都以恒定速率v向上运动。现将一质量为m的小物体(视为质点)轻轻放在A处,小物体在甲传送带上到达B处时恰好达到传送带的速率v。在乙传送带上到达离B处竖直高度为h的C处时达到传送带的速率v,已知B处离地面的高度均为H,则在小物体从A到B的过程中( ) A.小物体与甲传送带间的动摩擦因数较大 B.两传送带对小物体做功不相等 C.甲传送带消耗的电能比较大 D.两种情况下因摩擦产生的
7、热量相等,答案:C,解析:根据公式v2=2ax,可知物体加速度关系a甲a乙,再由牛顿第二定律得mgcos-mgsin=ma,得知甲乙,故A不正确。传送带对小物体做功等于小物块的机械能的增加量,动能增加量相等,重力势能的增加量也相同,故两种传送带对小物体做功相等,故B不正确。,根据能量守恒定律,电动机消耗的电能E电等于摩擦产生的热量Q与物块增加机械能之和,因物块两次从A到B增加的机械能相同,Q甲Q乙,所以将小物体传送到B处,两种传送带消耗的电能甲更多,故C正确,D错误。 解题技法解决该题关键要能够对物块进行受力分析,运用运动学公式和牛顿第二定律找出加速度和摩擦力的关系。注意传送带消耗电能和摩擦生
8、热的关系及求法。,当堂练3 如图所示,质量m=0.5 kg的小物块从A点沿竖直光滑的圆弧轨道,以vA=2 m/s的初速度滑下,圆弧轨道的半径R=0.25 m,末端B点与水平传送带相切,物块由B点滑上粗糙的传送带。当传送带静止时,物块滑到传送带的末端C点后做平抛运动,落到水平地面上的D点,已知C点到地面的高度h=5 m,C点到D点的水平距离x1 =1 m,g取10 m/s2。求:,(1)物块滑到圆弧轨道底端时对轨道的压力。 (2)物块与传送带之间产生的内能。 (3)若传送带顺时针匀速转动,则物块最后的落地点可能不在D点。试讨论物块落地点到C点的水平距离x与传送带匀速运动的速度的关系。,答案: (
9、1)23 N,方向竖直向下 (2)2 J (3)见解析,解析: (1)物块从A到B的过程中,由牛顿第三定律得,物块对轨道的压力F=23 N,方向竖直向下。,弹簧相关问题 【典题4】如图所示,小球在竖直向下的力F作用下,将竖直轻弹簧压缩,若将力F突然撤去,小球将向上弹起并离开弹簧,直到速度为零时为止。不计空气阻力,则小球在上升过程中( ) A.小球的动能先增大后减小,弹簧弹性势能转化成小球的动能 B.小球在离开弹簧时动能达到最大值 C.小球动能最大时弹簧弹性势能为零 D.小球、弹簧与地球组成的系统机械能守恒,答案:D 解析:撤去外力刚开始的一段时间内,小球受到的弹力大于重力,合力向上,小球向上加
10、速运动,随着弹簧形变量的减小,弹力减小,后来弹力小于重力,小球做减速运动,离开弹簧后,小球仅受重力作用而做竖直上抛运动。由此可知,小球的动能先增大后减小,弹簧弹性势能转化为小球的动能和重力势能,故A错误。由A分析可知,小球先做加速度减小的加速运动,当弹力等于重力时,a=0,速度最大,动能最大,此后弹力小于重力,小球做加速度增大的减速运动,直到弹簧恢复原长时,小球飞离弹簧,故小球在离开弹簧时动能不是最大,小球动能最大时弹性势能不为零,故B、C错误。在整个运动过程中,小球、弹簧与地球组成的系统只有重力与弹力做功,系统机械能守恒,故D正确。,解题技法解决本题的关键是会通过物体的受力判断物体的运动,知
11、道弹力和重力相等时,速度最大。理解好机械能守恒的条件是:只有重力或弹力做功,但是有弹力做功时是物体与弹簧组成的系统机械能守恒,单对物体或弹簧来说,机械能不守恒。这点可能是容易出错的地方。,当堂练4 如图,小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上,刚接触轻弹簧的瞬间速度是5 m/s,接触弹簧后小球速度v和弹簧缩短的长度x之间关系如图所示,其中A为曲线的最高点。已知该小球重力为2 N,弹簧在受到撞击至压缩到最短的过程中始终发生弹性形变。下列说法不正确的是( ) A.小球的动能先变大后变小 B.小球速度最大时受到的弹力为2 N C.小球的机械能先增大后减小 D.小球受到的最大弹力为12.2 N,答案,解析,解题技法本题考查学生对图象的认识,知道小球落在弹簧上后先做加速运动达到最大速度后再做减速运动,这是解决问题的根本,能根据速度最大的条件求得弹簧的劲度系数是关键。,
