《2018届高三物理一轮复习 第5章 机械能 3 机械能守恒定律课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018届高三物理一轮复习 第5章 机械能 3 机械能守恒定律课件（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 机械能,第三单元 机械能守恒定律,知识点一 重力势能与弹性势能 想一想 如图所示，小球质量为m，从A点由静止下落，到达C点的速度为零请思考以下问题：,(1)此过程中小球重力做的功是多少？ 小球重力势能如何变化？变化量为多大？ (2)弹簧对小球做正功还是负功？弹簧的弹性势能是增大还是减小？ 提示：(1)重力做功为mg(hx)，小球重力势能减小了mg(hx) (2)弹簧对小球做负功，弹簧的弹性势能增大,填一填 1重力势能 (1)定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积 (2)表达式：Ep_. (3)矢标性：重力势能是标量，但有正负，其意义表示物体的重力势能比它在参考平面大还是小,
2、mgh,(4)重力势能的特点： 系统性：重力势能是物体和_所共有的 相对性：重力势能的大小与参考平面的选取_，但重力势能的变化与参考平面的选取_ (5)重力做功与重力势能变化的关系： WG_.,地球,有关,无关,Ep,2弹性势能 (1)定义：发生_的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，而具有的势能 (2)大小：与形变量及_有关 (3)弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能_；弹力做负功，弹性势能_,弹性形变,劲度系数,减小,增加,练一练 一实心铁球与一实心木球质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列结论中正确的是( ) A铁球的重力势能大于木球的重力势能 B铁球的重力势能等于木
3、球的重力势能 C铁球的重力势能小于木球的重力势能 D以上三种情况都有可能,【解析】 因铁球和木球的密度不同，所以质量相等的铁球和木球，木球的体积较大，放在同一水平地面上时，木球的重心高因此，木球的重力势能大于铁球的重力势能，C项正确 【答案】 C,知识点二 机械能守恒定律 想一想 如图所示，质量为m的小球从光滑曲面上滑下，当它到达高度为h1的位置A时，速度大小为v1；当它继续滑下到高度为h2的位置B时，速度大小为v2.,(1)试根据动能定理推导小球在A、B两点运动时能大小的变化与重力做功的关系 (2)将上述表达式等号两侧带“”号的一项移到等号另一侧，得到的表达式的物理意义是什么？,填一填 1内
4、容 在只有_做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变 2机械能守恒的条件 只有_或弹力做功 3机械能守恒的表达式 Ek1Ep1Ek2Ep2.,重力或弹力,重力,练一练 关于机械能是否守恒，下列说法正确的是( ) A做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B做匀速圆周运动的物体机械能一定守恒 C做变速运动的物体机械能可能守恒 D合外力对物体做功不为零，机械能一定不守恒 【解析】 做匀速直线运动的物体与做匀速圆周运动的物体，如果是在竖直平面内则机械能不守恒，A、B错误；合外力做功不为零，机械能可能守恒，D错误、C正确 【答案】 C,考向一 机械能守恒的判断 1守恒条件：只有重力或
5、系统内的弹力做功,2判断方法,【温馨提示】 1.当物体所受的合外力为零(或合外力做功为零)时，物体的机械能不一定守恒 2对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等，除非题目特别说明，否则机械能必定不守恒 注意理解，不管系统内的弹力是否做功，系统的机械能是守恒的,【解题引路】 (1)子弹受哪些力作用？各力做功情况如何？ (2)子弹和木块组成的系统受力情况如何？各力做功情况如何？ 【提示】 (1)子弹受重力和木块的摩擦阻力作用，重力和阻力都做负功 (2)系统受重力作用(空气阻力忽略不计)，重力做负功 【尝试解题】 _,【解析】 子弹射入木块过程，系统中摩擦力做负功，机械能减少；而共同上摆过程，系统只有
6、重力做功，机械能守恒综上所述，整个过程机械能减少，减少部分等于克服摩擦力做功产生的热量 【答案】 D,针对训练 1如图所示，用轻弹簧相连的物块A和B放在光滑的水平面上，物块A紧靠竖直墙壁，一颗子弹沿水平方向射入物块B后留在其中，由子弹、弹簧和A、B所组成的系统在下列依次进行的过程中，机械能守恒的是( ),A子弹射入物块B的过程 B物块B带着子弹向左运动，直到弹簧压缩量最大的过程 C弹簧推着带子弹的物块B向右运动，直到弹簧恢复原长的过程 D带着子弹的物块B因惯性继续向右运动，直到弹簧伸长量达最大的过程,【解析】 子弹射入物块B的过程中，子弹和物块B组成的系统，由于要克服子弹与物块之间的滑动摩擦力
7、做功，一部分机械能转化成了内能，所以机械能不守恒在子弹与物块B获得了共同速度后一起向左压缩弹簧的过程中，对于A、B、弹簧和子弹组成的系统，由于墙壁给A一个推力作用，系统的外力之和不为零，但这一过程中墙壁的弹力不做功，只有系统内的弹力做功，动能和弹性势能发生转化，系统机械能守恒，这一情形持续到弹簧恢复原长为止当弹簧恢复原长后，整个系统将向右运动，墙壁不再有力作用在A上，这时物块的动能和弹簧的弹性势能相互转化，故系统的机械能守恒 【答案】 BCD,考向二 单体机械能守恒定律的应用 1三种守恒表达式比较,2.机械能守恒定律的应用技巧 机械能守恒定律是一种“能能转化”关系，其守恒是有条件的，因此，应用
8、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 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；对于由两个或两个以上物体组成的系统，用转化或转移的观点列方程较简便,典例2 (2015成都市高三上学期质检)如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成，AB和BCD相切于B点，CD连线是圆轨道竖直方向的直径(C、D为圆轨道的最低点和最高点)，已知BOC30.可视为质点的小滑块从轨道AB上高H处的某点由静止滑下，用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图像，取g10 m/s2.求：,(1)滑块的质量和圆轨
9、道的半径； (2)是否存在某个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点若存在，请求出H值；若不存在，请说明理由,【解题引路】 第一步：抓关键点,考向三 多体系统机械能守恒问题 典例3 (2015烟台模拟)如图所示，物体A的质量为M，圆环B的质量为m，通过绳子连结在一起，圆环套在光滑的竖直杆上，开始时连接圆环的绳子处于水平，长度l4 m，现从静止释放圆环不计定滑轮和空气的阻力，取g10 m/s2，求：,(1)若圆环恰能下降h3 m，A和B的质量应满足什么关系？ (2)若圆环下降h3 m时的速度v5 m/s，则A和B的质量有何关系？ (3)不管A和B的质量为多大，圆环下降h
10、3 m时的速度不可能超过多大？,【解题引路】 (1)圆环B与物体A在运动过程中速度大小相同吗？存在怎样的关系？ (2)圆环下降的高度与物体上升的位移大小间有什么关系？ (3)圆环的质量越大，圆环下降h时其速度越大，那么圆环下降h时速度的最大值对应什么情况？,【提示】 (1)速度分解图如图所示，可知圆环B与物体A在运动过程中速度不相同，关系为vAvBcos . (2)h2l2(lhA)2 (3)mM. 【尝试解题】 _,【解析】 (1)若圆环恰好能下降h3 m，由机械能守恒定律得mghMghA h2l2(lhA)2,【名师点睛】 多物体机械能守恒问题的分析方法 (1)对多个物体组成的系统要注意判
11、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系和位移关系 (3)列机械能守恒方程时，一般选用EkEp的形式,针对训练 3(2015济南模拟)如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d，杆上的A点与定滑轮等高，杆上的B点在A点下方距离为d处现将环从A处由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是( ),特色专题之“用机械能守恒定律 处理非质点模型问题” 在应用机械能守恒定律处理实际问题时，经常遇到像“链条”“液柱”类的物体，其在运动过程中将发生形变，其重心位置相
12、对物体也发生变化，因此这类物体不能再看做质点来处理,物体虽然不能看成质点来处理，但因只有重力做功，物体整体机械能守恒一般情况下，可将物体分段处理，确定质量分布均匀的规则物体各部分的重心位置，根据初末状态物体重力势能的变化列式求解,例 两个底面积都是S的圆桶，放在同一水平面上，桶内装水，水面高度分别为h1和h2，如图所示已知水的密度为.现把连接两桶的阀门打开，不计摩擦阻力，当两桶水面第一次高度相等时，液面的速度为多大？(连接两桶的阀门之间水的质量不计) 【尝试解题】 _,【名师点睛】 利用等效法计算势能变化时，要根据物体的相对位置关系将物体分成若干段，再确定各部分间的质量关系及重心位置变化，然后
13、利用系统机械能守恒定律列出方程,迁移训练 如图所示，一条长为L的柔软匀质链条，开始时静止在光滑梯形平台上，斜面上的链条长为x0，已知重力加速度为g，LBC，BCE，试用x0、x、L、g、表示斜面上链条长为x时链条的速度大小(链条尚有一部分在平台上且xx0),名校模题 1(2015南方五校联考试题)如图所示，在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上，球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g10 m/s2)( ) A10 J B15 J C20 J D25 J,2(2015开封市
14、高三上学期调研)如图所示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上，现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放到落至地面的过程中，下列说法正确的是( ) A斜劈对小球的弹力不做功 B斜劈与小球组成的系统机械能守恒 C斜劈的机械能守恒 D小球重力势能减小量等于斜劈动能的增加量,【解析】 不计一切摩擦，小球下滑时，小球和斜劈组成的系统只有小球重力做功，系统机械能守恒，小球重力势能减小量等于斜劈和小球动能的增量之和，故B对、D错，小球的机械能减少，斜劈的机械能增加，斜劈对小球做负功故A、C错 【答案】 B,必纠错题 3质量分别为m和M(其中M2m)的两个小球P和Q，中间用轻质杆固定连接，在
15、杆的中点O处有一个固定转轴，如图所示现在把杆置于水平位置后自由释放，在Q球顺时针摆动到最低位置的过程中，下列有关能量的说法正确的是( ),AQ球的重力势能减少、动能增加，Q球和地球组成的系统机械能守恒 BP球的重力势能、动能都增加，P球和地球组成的系统机械能不守恒 CP球、Q球和地球组成系统机械能守恒 DP球、Q球和地球组成的系统机械能不守恒,【错解】 错选A. 【错因分析】 Q球下摆的过程中受重力、杆的拉力作用，因为拉力不做功，只有重力做功，所以Q球重力势能减少，动能增加，Q球和地球组成的系统机械能守恒，选择A.,【正确解析】 Q球从水平位置下摆到最低点的过程中，受重力和杆的作用力，杆的作用力是Q球运动的阻力(重力是动力)，对Q球做负功；P球是在杆的作用下上升的，杆的作用力是动力(重力是阻力)，对P球做正功所以，由功能关系可以判断，在Q球下摆过程中，P球重力势能增加、动能增加、机械能增加，Q球重力势能减少、动能增加、机械能减少；由于P和Q整体只有重力做功，所以系统机械能守恒 【答案】 BC,5(2014福建理综)如图所示，两根相同的轻质弹簧，沿足够长的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部挡板上，斜面固定不动质量不同、
