《（江浙选考1）2020版高考物理总复习 第七章 机械能及其守恒定律 第16讲 机械能和机械能守恒定律课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（江浙选考1）2020版高考物理总复习 第七章 机械能及其守恒定律 第16讲 机械能和机械能守恒定律课件（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第16讲 机械能和机械能守恒定律,-2-,-3-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,重力势能 核心知识整合 1.重力做功的特点:重力做功与路径无关,只与初、末位置的 有关。 2.重力势能 (1)概念:物体由于被 而具有的能。 (2)表达式: 。 (3)矢标性:重力势能是 量,正负表示其大小,这与功的正负的意义不同。 (4)相对性:物体位置的高度总是相对于某水平面来说的,因此,重力势能也总是相对于某一水平面来说的,选不同的参考平面,物体的重力势能的数值是不同的。 (5)系统性:重力势能是地球与物体所组成的这个物体系统所共有的,我们通常简单地说成“物体的重力势能”。,高度差,举高,Ep=mgh
2、,标,-4-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,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 ;重力对物体做负功,重力势能就 。 (2)定量关系:物体从位置A到位置B时,重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量,即WG=-(Ep2-Ep1)=Ep1-Ep2=-Ep。 4.重力势能的变化量与参考平面的选取无关。,减少,增加,-5-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,关键能力提升 命题点一 重力势能 【例1】 一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P,该苹果从树上A水平面先落到地面C水平面最后滚入沟底D水平面。A、B、C、D、E水平面之间竖直距离如
3、图所示,以地面C水平面为零势能面,g取10 m/s2,则该苹果从A水平面落下到D水平面的过程中重力势能的减少量和在D水平面的重力势能分别是( ) A.15.6 J和9 J B.9 J和-9 J C.15.6 J和-15.6 J D.15.6 J和-9 J,答案,解析,-6-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,【例2】 关于重力势能,下列说法正确的是( ) 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.重力势能的变化量与零势能面的选取无关,答案,解析,-7-,考点一,
4、考点二,考点三,考点四,实验,易错警示1.重力势能的求解方法 (1)定义法:选取参考平面,确定物体相对参考平面的高 度h,代入Ep=mgh求解重力势能。 (2)WG和Ep关系法:由WG=Ep1-Ep2知Ep2=Ep1-WG或Ep1=WG+Ep2。 (3)变化量法:重力势能的变化量Ep=Ep2-Ep1,故Ep2=Ep1+Ep或Ep1=Ep2-Ep。 2.对重力做功和重力势能的四点提醒 (1)重力做功的大小与物体的运动状态无关,与物体是否受其他力无关。 (2)重力做功,一定会引起重力势能的变化。 (3)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的重力势能大还是小。 (4)WG
5、=-Ep中的负号表示重力做的功与重力势能变化的绝对值相等,符号相反。,-8-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,命题点二 重力做功与重力势能的关系 【例3】 如图所示,桌子放于水平地面上,桌面高为h2,一质量为m的小球处于桌面上方h1高处的a点,若以桌面为参考平面,重力加速度为g,小球从a点下落到地面上的c点,下列说法正确的是( ) A.小球在a点的重力势能为mg(h1+h2) B.小球在桌面b处的重力势能为mgh2 C.小球从a点下落至c点的过程中,重力势能减少mg(h1+h2) D.小球从a点下落至c点的过程中,重力势能减少mgh1,答案,解析,-9-,考点一,考点二,考点三,考点四,
6、实验,弹性势能 核心知识整合 1.弹力做功的特点:弹簧的弹力在弹簧形变时是一个变力,弹力做功是一个 做功,不能用功的定义来计算。 2.弹性势能:发生弹性形变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。影响弹簧的弹性势能的因素:形变量越大,劲度系数越大,弹性势能 。 3.弹力做功与弹性势能变化的关系 弹力做正功时,弹性势能减少,减少的弹性势能等于弹力做的功;弹力做负功时,弹性势能增加,增加的弹性势能等于克服弹力做的功。弹簧被拉长或压缩,弹性势能均增加。,变力,越大,-10-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,关键能力提升 命题点一 影响弹性势能的因素 【例4】 关于弹性势能,下列说
7、法正确的是( ) A.当弹簧变长时弹性势能一定增大 B.当弹簧变短时弹性势能一定减小 C.在拉伸长度相同时,k越大的弹簧的弹性势能越大 D.弹簧在拉伸时弹性势能一定大于压缩时的弹性势能,答案,解析,-11-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,【例5】 如图所示的几个运动过程中,物体的弹性势能增大的是( ) A.如图甲,撑竿跳高的运动员上升至离竿的过程,竿的弹性势能 B.如图乙,人拉长弹簧的过程,弹簧的弹性势能 C.如图丙,模型飞机用橡皮筋发射出去的过程,橡皮筋的弹性势能 D.如图丁,小球被压缩弹簧向上弹起的过程,弹簧的弹性势能,答案,解析,-12-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,命
8、题点二 弹性势能的特点 【例6】 (多选)如图所示,一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧,墙壁和物体间的弹簧被物体压缩,在此过程中以下说法正确的是( ) A.物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比 B.压缩弹簧的过程中,物体向墙壁移动相同的距离,弹力做的功不相等 C.弹簧的弹力做正功,弹性势能减少 D.弹簧的弹力做负功,弹性势能增加,答案,解析,-13-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,易错提醒弹簧弹力做功,属于变力做功,根据胡克定律F=kx,可知弹力与弹簧的形变量成正比,所以弹力做功不可能与弹性形变成正比。弹性形变越大,弹簧弹性势能越大,但不能说弹簧弹性势能与弹性形变成正比。,
9、-14-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,机械能守恒的判断 核心知识整合 1.机械能:动能和势能的总和称为机械能,其中势能包括重力势能和弹性势能。 2.机械能是标量,只有大小,没有方向,但是有正、负(因为势能有正、负)。 3.机械能守恒的判断 (1)利用机械能的定义判断(直接判断):若物体动能、势能均不变,则机械能不变。若一个物体动能不变、重力势能变化,或重力势能不变、动能变化或动能和重力势能同时变化,其机械能一定变化。 (2)用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功,虽受其他力,但其他力不做功,机械能守恒。 (3)用能量转化来判断:若物体或系统中只有动能和势能的相互转化而无
10、机械能与其他形式的能的转化,则物体或系统机械能守恒。,-15-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,关键能力提升 命题点 机械能守恒的判断 【例7】 (2018嘉兴一中期中)如图所示,根据机械能守恒条件,下列说法正确的是( ),-16-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,A.甲图中,火箭升空的过程中,若匀速升空机械能守恒,若加速升空机械能不守恒 B.乙图中物体沿着斜面匀速向上运动,机械能守恒 C.丙图中小球做匀速圆周运动,机械能守恒 D.丁图中,轻弹簧将A、B两小车弹开,两小车组成的系统(不包括弹簧)机械能守恒,答案,解析,-17-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,【例8】 下列关
11、于机械能守恒的说法正确的是( ) A.做匀速运动的物体,其机械能一定守恒 B.物体只受重力,机械能才守恒 C.做匀速圆周运动的物体,其机械能一定守恒 D.除重力做功外,其他力不做功,物体的机械能一定守恒,答案,解析,-18-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,【例9】 如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( ),A.物体A将弹簧压缩的过程中,物体A机械能守恒 B.物体A固定,物体B沿斜面匀速下滑,物体B的机械能守恒 C.不计任何阻力和定滑轮质量时,A加速下落,B加速上升过程中,A、B组成的系统机械能守恒 D.小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变,答案,解析,-19-,考点一,考
12、点二,考点三,考点四,实验,方法技巧对机械能守恒条件的理解 1.只受重力作用,例如做平抛运动的物体机械能守恒。 2.除重力外,物体还受其他力,但其他力不做功或做功代数和为零。 3.除重力外,只有系统内的弹力做功,并且弹力做的功等于弹性势能变化量的负值,那么系统的机械能守恒。注意并非物体的机械能守恒,如与弹簧相连的小球下摆的过程机械能减少。,-20-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,机械能守恒的应用 核心知识整合 运用机械能守恒定律解题的三种表达形式 1.守恒观点 (1)表达式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或E1=E2。 (2)意义:系统初状态的机械能等于末状态的机械能。 (3)注意问题
13、:要先选取零势能参考平面,并且在整个过程中必须选取同一个零势能参考平面。 2.转化观点 (1)表达式:Ek=-Ep。 (2)意义:系统的机械能守恒时,系统增加(或减少)的动能等于系统减少(或增加)的势能。,-21-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,3.转移观点 (1)表达式:EA增=EB减。 (2)意义:若系统由A、B两部分组成,当系统的机械能守恒时,则A部分机械能的增加量等于B部分机械能的减少量。,-22-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,关键能力提升 命题点一 单个物体机械能守恒 【例10】 如图所示,在高为H的桌面上以速度v水平抛出质量为m的物体,当物体落到距地面高为h处的A
14、点,不计空气阻力且以桌面为零势能面。则下列说法正确的是 ( ),答案,解析,-23-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,方法技巧应用机械能守恒定律的基本思路 (1)选取研究对象物体或系统。 (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)选取适当的机械能守恒定律的方程形式(Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或Ek=-Ep或EA=-EB)进行求解。,-24-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,命题点二 多个物体的机械能守恒 【例11】 物体A的质量为mA,圆环B的质量为mB,通过绳子跨过
15、定滑轮连接在一起,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,如图所示,长度l=4 m,现从静止释放圆环。不计定滑轮和空气的阻力,g取10 m/s2。求: (1)若mAmB=52,则圆环能下降的最大距离hm。 (2)若圆环下降h2=3 m时的速度大小为4 m/s,则两个物体的质量应满足怎样的关系? (3)若mA=mB,请定性说明圆环下降过程中速度大小变化的情况及其理由。,-25-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,答案:(1)3.8 m (2)mAmB=275161 (3)速度一直增大,当mA=mB,且l确定时,根据几何关系可知圆环下降的高度大于A上升的高度,则在圆环下降过程中,
16、系统的重力势能一直在减少,根据系统的机械能守恒可知系统的动能一直在增加,所以圆环在下降过程中速度一直增大。,-26-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,-27-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,(3)当mA=mB,且l确定时,根据几何关系可知圆环下降的高度大于A上升的高度,则在圆环下降过程中,系统的重力势能一直在减少,根据系统的机械能守恒可知系统的动能一直在增加,所以圆环在下降过程中速度一直增大。,-28-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验,命题点二 机械能守恒与竖直平面圆周运动 【例12】 如图所示,两个 竖直圆弧轨道固定在同一水平地面上,半径r相同,左侧轨道由金属凹槽制成,右侧轨道由金属圆管制成,均可视为光滑。在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A和B由静止释放,小球距离地面的高度分别为hA和hB,下列说法正确的是( ),A.若使小球A沿轨道运动并且从最高点飞出,释放的最小高度为2r B.若使小球B沿轨道运动并且从最高点飞出,释放的最小高度为 C.适当调整hA,可使A球从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处 D.适
