《四川省宜宾市一中高中物理《机械能守恒》课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四川省宜宾市一中高中物理《机械能守恒》课件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第3讲机械能守恒定律及其应用讲机械能守恒定律及其应用1.重力势能重力势能(1)重力做功的特点重力做功的特点重力做功与重力做功与 无关，只与始末位置的无关，只与始末位置的 有关有关重力做功不引起物体重力做功不引起物体 的变化的变化(2)重力势能重力势能公式：公式：Ep .矢标性：重力势能是矢标性：重力势能是 ，但有正、负，其意义是表，但有正、负，其意义是表示物体的重力势能比它在示物体的重力势能比它在 上大还是小，这与功上大还是小，这与功的正、负的物理意义不同的正、负的物理意义不同路径路径高度差高度差机械能机械能mgh标量标量参考平面参考平面系统性：重力势能是系统性：重力势能是 和和 共有的共有
2、的相对性：重力势能的大小与相对性：重力势能的大小与 的选取有关重力的选取有关重力势能的变化是势能的变化是 的，与参考平面的选取的，与参考平面的选取 (3)重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系定性关系：重力对物体做正功，重力势能就定性关系：重力对物体做正功，重力势能就 ；重；重力对物体做负功，重力势能就力对物体做负功，重力势能就 定量关系：重力对物体做的功定量关系：重力对物体做的功 物体重力势能的减物体重力势能的减少量即少量即WG(Ep2Ep1) .2弹性势能弹性势能(1)大小：弹簧的弹性势能的大小与弹簧大小：弹簧的弹性势能的大小与弹簧的的 及及 有关有关(2)弹力做功与弹性
3、势能变化的关系：弹力做弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做 ，弹性，弹性势能减小，弹力做负功，弹性势能势能减小，弹力做负功，弹性势能 物体物体地球地球参考平面参考平面绝对绝对无关无关减少减少增加增加等于等于Ep形变量形变量劲度系数劲度系数正功正功增加增加【针对训练针对训练】1.“蹦极蹦极”是一项非常刺激的体育运动是一项非常刺激的体育运动如图如图531所示，运动员身系弹性绳自所示，运动员身系弹性绳自高空中高空中Q点自由下落，图中点自由下落，图中a是弹性绳的是弹性绳的原长位置，原长位置，c是运动员所到达的最低点，是运动员所到达的最低点，b是运动员静止地悬吊着时的是运动员静止地悬吊着时的平衡位置则平
4、衡位置则()A由由Q到到c的整个过程中，运动员的的整个过程中，运动员的动能及重力势能之和守恒动能及重力势能之和守恒B由由a下降到下降到c的过程中，运动员的动能一直减小的过程中，运动员的动能一直减小C由由a下降到下降到c的过程中，运动员的动能先增大后减小的过程中，运动员的动能先增大后减小D由由a下降到下降到c的过程中，弹性绳的弹性势能一直增大的过程中，弹性绳的弹性势能一直增大【解析解析】由由Q到到c的整个过程中，运动员的动能、重力势的整个过程中，运动员的动能、重力势能和弹性绳的弹性势能之和守恒，能和弹性绳的弹性势能之和守恒，A错误；由错误；由a下降到下降到c的过的过程中，运动员的动能先增大后减小
5、，程中，运动员的动能先增大后减小，B错误，错误，C正确；由正确；由a下下降到降到c的过程中，弹性绳的伸长量不断增加，故弹性势能一的过程中，弹性绳的伸长量不断增加，故弹性势能一直增大，直增大，D选项也正确选项也正确【答案答案】CD1.内容内容在只有在只有 做功的物体系统内，动能和势能可以做功的物体系统内，动能和势能可以互相互相 ，而总的机械能保持，而总的机械能保持 2机械能守恒的条件机械能守恒的条件只有只有 或或 做功做功重力或弹力重力或弹力转化转化不变不变重力重力弹力弹力【针对训练针对训练】2.如图如图532所示，小球从高处下落到所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在将弹簧压缩到竖直放置
6、的轻弹簧上，在将弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量的最短的整个过程中，下列关于能量的叙述中正确的是叙述中正确的是()A重力势能和动能之和总保持不变重力势能和动能之和总保持不变B重力势能和弹性势能之和总保持不变重力势能和弹性势能之和总保持不变C动能和弹性势能之和总保持不变动能和弹性势能之和总保持不变D重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变【解析解析】在小球与弹簧相互作用过程中，重力势能、弹在小球与弹簧相互作用过程中，重力势能、弹性势能和动能相互转化，总和保持不变，性势能和动能相互转化，总和保持不变，D正确；重力势能正确；重力势能一直减小，故动能和弹性势
7、能之和一直增大，一直减小，故动能和弹性势能之和一直增大，C错误；动能错误；动能先增大后减小，故重力势能与弹性势能之和先减小后增大，先增大后减小，故重力势能与弹性势能之和先减小后增大，B错误；因弹性势能一直增大，故重力势能与动能之和一直错误；因弹性势能一直增大，故重力势能与动能之和一直减小，减小，A错误错误【答案答案】D1.守恒条件守恒条件机械能守恒的条件是只有重力、弹力做功，可以从以下三机械能守恒的条件是只有重力、弹力做功，可以从以下三方面理解：方面理解：(1)只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒抛体运动，物
8、体的机械能守恒(2)受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹力做功受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹力做功(3)弹力做功伴随着弹性势能的变化，并且弹力做的功等于弹力做功伴随着弹性势能的变化，并且弹力做的功等于弹性势能的减少量弹性势能的减少量2几种常见情况分析几种常见情况分析(1)水平面上物体做匀速直线运动或匀速圆周运动，其机械能水平面上物体做匀速直线运动或匀速圆周运动，其机械能保持不变保持不变(2)光滑斜面上的物体沿斜面匀加速下滑或匀减速上滑时机械光滑斜面上的物体沿斜面匀加速下滑或匀减速上滑时机械能守恒若物体受摩擦力或其他力作用匀速下滑或匀速上滑，能守恒若物体受摩擦力或其他力作用匀速下滑或匀
9、速上滑，则机械能不守恒则机械能不守恒(3)物体在竖直面内的光滑轨道上运动时，轨道支持力不做功，物体在竖直面内的光滑轨道上运动时，轨道支持力不做功，则机械能守恒则机械能守恒(4)细线悬挂的物体在竖直平面内摆动，悬线的拉力不做功，细线悬挂的物体在竖直平面内摆动，悬线的拉力不做功，则机械能守恒则机械能守恒(5)抛体运动如平抛、斜抛，不考虑空气阻力的过程中机械抛体运动如平抛、斜抛，不考虑空气阻力的过程中机械能守恒能守恒 2013届银川一中检测届银川一中检测)在如图在如图533所示的物理过程所示的物理过程示意图中，甲图为一端固定有小球的轻杆，从右偏上示意图中，甲图为一端固定有小球的轻杆，从右偏上30角释
10、角释放后绕光滑支点摆动；乙图为末端固定有小球的轻质直角架，放后绕光滑支点摆动；乙图为末端固定有小球的轻质直角架，释放后绕通过直角顶点的固定轴释放后绕通过直角顶点的固定轴O无摩擦转动；丙图为置于无摩擦转动；丙图为置于光滑水平面上的光滑水平面上的A、B两小车，两小车，B静止，静止，A获得一向右的初速获得一向右的初速度后向右运动，某时刻连接两车的细绳绷紧，然后带动度后向右运动，某时刻连接两车的细绳绷紧，然后带动B车车运动；丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车，把运动；丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车，把用细绳悬挂的小球从图示位置释放，小球开始摆动则关于用细绳悬挂的小球从图示位置释放，
11、小球开始摆动则关于这几个物理过程这几个物理过程(空气阻力忽略不计空气阻力忽略不计)，下列判断中正确的是，下列判断中正确的是()A甲图中小球机械能守恒甲图中小球机械能守恒B乙图中小球乙图中小球A的机械能守恒的机械能守恒C丙图中两车组成的系统机械能守恒丙图中两车组成的系统机械能守恒D丁图中小球的机械能守恒丁图中小球的机械能守恒【解析解析】甲图过程中轻杆对小球不做功，小球的机械能甲图过程中轻杆对小球不做功，小球的机械能守恒；乙图过程中守恒；乙图过程中A、B两球通过杆相互影响两球通过杆相互影响(例如开始时例如开始时A球球带动带动B球转动球转动)，轻杆对，轻杆对A的弹力不沿杆的方向，会对小球做的弹力不沿
12、杆的方向，会对小球做功，所以每个小球的机械能不守恒，但把两个小球作为一个功，所以每个小球的机械能不守恒，但把两个小球作为一个系统时机械能守恒；丙图中绳子绷紧的过程虽然只有弹力作系统时机械能守恒；丙图中绳子绷紧的过程虽然只有弹力作为内力做功，但弹力突变有内能转化，机械能不守恒；丁图为内力做功，但弹力突变有内能转化，机械能不守恒；丁图过程中细绳也会拉动小车运动，取地面为参考系，小球的轨过程中细绳也会拉动小车运动，取地面为参考系，小球的轨迹不是圆弧，细绳会对小球做功，小球的机械能不守恒，把迹不是圆弧，细绳会对小球做功，小球的机械能不守恒，把小球和小车当做一个系统，机械能才守恒小球和小车当做一个系统，
13、机械能才守恒【答案答案】A【即学即用即学即用】1(2013届铜川模拟届铜川模拟)如图如图534所示，斜劈劈尖顶着竖所示，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，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，下列说法正确的是列说法正确的是()A斜劈对小球的弹力不做功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斜劈与小球组成的系统机械能守恒C斜劈的机械能守恒斜劈的机械能守恒D小球重力势能减少量小球重力势能减少量等于斜劈动能的增加量等于斜劈动能的增加量【解析解析
14、】不计一切摩擦，小球下滑时，小球和斜劈组成不计一切摩擦，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，故的系统只有小球重力做功，系统机械能守恒，故B正确，正确，C错误；小球重力势能的减少量应等于小球和斜劈动能的增错误；小球重力势能的减少量应等于小球和斜劈动能的增加量之和，加量之和，D错误；斜劈对小球的弹力与小球位移间夹角大错误；斜劈对小球的弹力与小球位移间夹角大于于90，故此弹力做负功，故此弹力做负功，A错误错误【答案答案】B【即学即用即学即用】2(2013届渭南模拟届渭南模拟)如图如图536所示，一固定在竖直平所示，一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道面内的光滑的半圆形轨
15、道ABC，其半径，其半径R0.5 m，轨道在，轨道在C处与水平地面相切，在处与水平地面相切，在C处放一小物块，给它一水平向左处放一小物块，给它一水平向左的初速度的初速度v05 m/s，结果它沿，结果它沿CBA运动，通过运动，通过A点，最后点，最后落在水平地面上的落在水平地面上的D点，求点，求C、D的距离的距离x(重力加速度重力加速度g取取10 m/s2)【答案答案】1 m应用机械能守恒定律解题时，常会遇到由多个物体组成的应用机械能守恒定律解题时，常会遇到由多个物体组成的系统问题，这时应注意选取研究对象，分析研究过程，判系统问题，这时应注意选取研究对象，分析研究过程，判断系统的机械能是否守恒，列
16、方程时还要注意分析物体间断系统的机械能是否守恒，列方程时还要注意分析物体间的速度关系和位移关系的速度关系和位移关系 如图如图537所示，跨过所示，跨过同一高度处的定滑轮的细线连接同一高度处的定滑轮的细线连接着质量相同的物体着质量相同的物体A和和B，A套在套在光滑水平杆上，定滑轮离水平杆光滑水平杆上，定滑轮离水平杆的高度的高度h0.2 m，开始时让连着，开始时让连着A的细线与水平杆的夹角的细线与水平杆的夹角137，由静止释放由静止释放B，当细线与水平杆的夹角，当细线与水平杆的夹角253时，时，A的速的速度为多大？在以后的运动过程中，度为多大？在以后的运动过程中，A所获得的最大速度为多所获得的最大
17、速度为多大？大？(设设B不会碰到水平杆，不会碰到水平杆，sin 370.6，sin 530.8，取，取g10 m/s2)【潜点探究潜点探究】(1)A、B之间只有动能和势能转化，可考之间只有动能和势能转化，可考虑系统机械能守恒虑系统机械能守恒(2)连连A的细线与水平杆夹角的细线与水平杆夹角137253，可由几何关，可由几何关系求出物体系求出物体B下落高度下落高度(3)线长一定，线长一定，90A加速，加速，90A减速减速90时，时，A的速度最大的速度最大【答案答案】见规范解答见规范解答【即学即用即学即用】3.(2012上海高考上海高考)如图如图538，可视为，可视为质点的小球质点的小球A、B用不可
18、伸长的细软轻线连用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上半径为接，跨过固定在地面上半径为R的光滑圆柱，的光滑圆柱，A的质量为的质量为B的两倍当的两倍当B位于地面时，位于地面时，A恰恰与圆柱轴心等高将与圆柱轴心等高将A由静止释放，由静止释放，B上升上升的最大高度是的最大高度是()A2RB5R/3C4R/3 D2R/3【答案答案】C重力势能、弹性势能与机械能守恒的判断重力势能、弹性势能与机械能守恒的判断1(2011新课标全国高考新课标全国高考)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离假水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离
19、假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是()A运动员到达最低点前重力势能始终减小运动员到达最低点前重力势能始终减小B蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能增加增加C蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒械能守恒D蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关有关【解析解析】到达最低点前高度始终在降低，所以重力势能到达最低点前高度始终在降低，所以重力势能始终减小，故始
20、终减小，故A正确绳张紧后的下落过程，伸长量逐渐增正确绳张紧后的下落过程，伸长量逐渐增大，弹力做负功，弹性势能增大，故大，弹力做负功，弹性势能增大，故B正确在蹦极过程中，正确在蹦极过程中，只有重力与系统内弹力做功，故系统机械能守恒，只有重力与系统内弹力做功，故系统机械能守恒，C正确正确重力势能的改变与重力做功有关，重力做功只与始末位置重力势能的改变与重力做功有关，重力做功只与始末位置高度差有关，与零势能面的选取无关，故高度差有关，与零势能面的选取无关，故D错误错误【答案答案】ABC【答案答案】C【答案答案】AB弹簧弹性势能与机械能守恒弹簧弹性势能与机械能守恒5.(2011福建高考福建高考)如图如
21、图5311为某种鱼饵自动投放器中为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部的投饵管装置示意图，其下半部AB是一长为是一长为2R的竖直细管，的竖直细管，上半部上半部BC是半径为是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，向，AB管内有一原长为管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧投饵时，、下端固定的轻质弹簧投饵时，每次总将弹簧长度压缩到每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，在弹簧上端放置一后锁定，在弹簧上端放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去设质量为粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去设质量为m的的鱼饵到达管口鱼饵到达管口C时，对管壁的作用力恰好为零不计鱼饵在时，对管壁的作用力恰好为零不计鱼饵在运动过程中的机械运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能均不改变弹簧的弹性势能已知重力加速度为已知重力加速度为g.求：求：(1)质量为质量为m的鱼饵到的鱼饵到达管口达管口C时的速度大小时的速度大小v1；(2)弹簧压缩到弹簧压缩到0.5R时的弹性势能时的弹性势能Ep.
