《高考物理大一轮复习 5.3机械能守恒定律课件 新人教版.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮复习 5.3机械能守恒定律课件 新人教版.ppt（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 考点一机械能守恒的判断 考点二机械能守恒定律的应用考考点点 高三物理一轮复习高三物理一轮复习 第3节机械能守恒定律第五章机械能及其守恒定律1(对重力做功和重力势能变化关系的理解对重力做功和重力势能变化关系的理解)将将质量量为100 kg的物体从地面提升到的物体从地面提升到10 m高高处，在，在这个个过程中，下列程中，下列说法中正确的是法中正确的是(取取g10 m/s2)()A重力做正功，重力重力做正功，重力势能增加能增加1.0104 JB重力做正功，重力重力做正功，重力势能减少能减少1.0104 JC重力做重力做负功，重力功，重力势能增加能增加1.0104 JD重力做重力做负功，重力功，重力
2、势能减少能减少1.0104 J重力做功等于重力重力做功等于重力势能的改变量，重势能的改变量，重力做正功，重力势力做正功，重力势能减少，重力做负能减少，重力做负功，重力势能增加，功，重力势能增加，将物体从地面提升将物体从地面提升重力做负功重力做负功Wmgh1104 J，重，重力势能增加力势能增加1104 J，选项，选项C正确正确 解析解析 答案答案 基础自测基础自测C2(机械能守恒条件的理解机械能守恒条件的理解)关于机械能关于机械能是否守恒，下列是否守恒，下列说法正确的是法正确的是()A做匀速直做匀速直线运运动的物体机械能一定的物体机械能一定守恒守恒B做匀速做匀速圆周运周运动的物体机械能一定的物
3、体机械能一定守恒守恒C做做变速运速运动的物体机械能可能守恒的物体机械能可能守恒D合外力合外力对物体做功不物体做功不为零，机械能零，机械能一定不守恒一定不守恒做匀速直线运动的物体做匀速直线运动的物体与做匀速圆周运动的物与做匀速圆周运动的物体，如果是在竖直平面体，如果是在竖直平面内则机械能不守恒，内则机械能不守恒，A、B错误；合外力做功错误；合外力做功不为零，机械能可能守不为零，机械能可能守恒，恒，D错误、错误、C正确正确基础自测基础自测 解析解析 答案答案 C3(机械能守恒中能量转化关系理解机械能守恒中能量转化关系理解)运运动会中的投会中的投掷链球、球、铅球、球、铁饼和和标枪等体育比等体育比赛项
4、目都是把目都是把物体斜向上抛出的运物体斜向上抛出的运动，如下，如下图所示，若不所示，若不计空气空气阻力，阻力，这些物体从被抛出到落地的些物体从被抛出到落地的过程中程中()A物体的机械能先减小后增大物体的机械能先减小后增大B物体的机械能先增大后减小物体的机械能先增大后减小C物体的物体的动能先增大后减小，重力能先增大后减小，重力势能先减小后能先减小后增大增大D物体的物体的动能先减小后增大，重力能先减小后增大，重力势能先增大后能先增大后减小减小不计空气阻力，这些不计空气阻力，这些物体被抛出后只有重物体被抛出后只有重力做功，故机械能均力做功，故机械能均守恒，守恒，A、B均错误；均错误；因物体均被斜向上
5、抛因物体均被斜向上抛出，在整个过程中重出，在整个过程中重力先做负功再做正功，力先做负功再做正功，因此重力势能先增大因此重力势能先增大后减小，而动能先减后减小，而动能先减小后增大，小后增大，D正确，正确，C错误错误基础自测基础自测 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 D4.(机械能守恒定律的应用机械能守恒定律的应用)如如图，可，可视为质点的小球点的小球A、B用不可伸用不可伸长的的细软轻线连接，跨接，跨过固定在地面上半径固定在地面上半径为R的的光滑光滑圆柱，柱，A的的质量量为B的两倍当的两倍当B位位于地面于地面时，A恰与恰与圆柱柱轴心等高将心等高将A由由静止静止释放，放，B上升的最大高度是
6、上升的最大高度是()基础自测基础自测 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 C一、重力势能一、重力势能1定义定义：物体的重力：物体的重力势能等于它所受能等于它所受_与与_的乘的乘积2公式公式：EP _3矢标性矢标性：重力：重力势能是能是_量，但有正、量，但有正、负，其意，其意义是表示物体是表示物体的重力的重力势能比它在能比它在_上大上大还是小，是小，这与功的正、与功的正、负的物的物理意理意义不同不同4特点特点(1)系系统性：重力性：重力势能是能是_和和_共有的共有的(2)相相对性：重力性：重力势能的大小与能的大小与_的的选取有关重力取有关重力势能的能的变化是化是_的，与参考平面的的，与参
7、考平面的选取取_教材梳理教材梳理重力重力高度高度mgh标参考平面参考平面地球地球物体物体参考平面参考平面绝对无关无关5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重力做正功重力做正功时，重力，重力势能能_；重力做；重力做负功功时，重力，重力势能能_；重力做多少正；重力做多少正(负)功，重力功，重力势能就能就_多少，即多少，即WG _二、弹性势能二、弹性势能1定义定义：物体由于：物体由于发生生_而具有的能而具有的能2大小大小：弹性性势能的大小与能的大小与_及及_有关，有关，弹簧的簧的形形变量越大，量越大，劲度系数度系数_，弹簧的簧的弹性性势能能_教材梳理教材梳理减小减小增大增大减小减
8、小(增大增大)Ep1Ep2弹性形性形变形形变量量劲度系数度系数越大越大越大越大3弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做正功，力做正功，弹性性势能能_；弹力做力做负功，功，弹性性势能能_即即弹簧恢复原簧恢复原长的的过程中程中弹力做力做_，弹性性势能能_，形，形变量量变大的大的过程中程中弹力做力做_，弹性性势能能_三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律1内容内容：在只有：在只有_或或_做功的物体系做功的物体系统内，内，动能与能与势能可能可以相互以相互转化，而化，而总的机械能保持的机械能保持_2表达式表达式(1)Ek1Ep1 _(要要选零零势能参考平面能参考平面)(2)Ek _
9、(不用不用选零零势能参考平面能参考平面)教材梳理教材梳理减小减小增大增大正功正功减小减小负功功增大增大重力重力弹力力不不变Ek2Ep2Ep(3)EA增增 _(不用不用选零零势能参考平面能参考平面)3机械能守恒的条件机械能守恒的条件只有只有_(或或_)做功或做功或虽有其他外力做功但其他力做功的代数有其他外力做功但其他力做功的代数和和_教材梳理教材梳理EB减减重力重力弹力力为零零机械能守恒的判断方法机械能守恒的判断方法(1)利用机械能的定义判断利用机械能的定义判断(直接判断直接判断)：若物体动能、势能均不变，：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，或重力势则机械能不
10、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增加能不变、动能变化或动能和重力势能同时增加(减小减小)，其机械能一，其机械能一定变化定变化(2)用做功判断：若物体或系统只有重力用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力或弹簧的弹力)做功，虽受做功，虽受其他力，但其他力不做功，机械能守恒其他力，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机械能与其他形式的能的转化，则物体或系统机械能守恒化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体或系统机械能守恒考点一机械能守恒
11、的判断考点阐释考点阐释(4)对多个物体组成的系统，除考虑外力是否只有重力做功外，还对多个物体组成的系统，除考虑外力是否只有重力做功外，还要考虑系统内力做功，如有滑动摩擦力做功时，因摩擦生热，系要考虑系统内力做功，如有滑动摩擦力做功时，因摩擦生热，系统机械能将有损失统机械能将有损失考点阐释考点阐释考点一机械能守恒的判断1(多多选)如下如下图所示，下列关于机械能是否所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是守恒的判断正确的是()A甲甲图中，火箭升空的中，火箭升空的过程中，若匀速升空程中，若匀速升空机械能守恒，若加速升空机械能不守恒机械能守恒，若加速升空机械能不守恒B乙乙图中物体匀速运中物体匀速运动
12、，机械能守恒，机械能守恒C丙丙图中小球做匀速中小球做匀速圆周运周运动，机械能守恒，机械能守恒D丁丁图中，中，轻弹簧将簧将A、B两小两小车弹开，两小开，两小车组成的系成的系统机械能不守恒，两小机械能不守恒，两小车和和弹簧簧组成的系成的系统机械能守恒机械能守恒甲图中无论火箭匀速上升还是加速甲图中无论火箭匀速上升还是加速上升，由于有推力做功，机械能增上升，由于有推力做功，机械能增加，因而机械能不守恒加，因而机械能不守恒乙图中拉力乙图中拉力F做功，机械能不守恒做功，机械能不守恒丙图中，小球受到的所有力都不做丙图中，小球受到的所有力都不做功，机械能守恒功，机械能守恒丁图中，弹簧的弹力做功，弹簧的丁图中，
13、弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能转化为两小车的动能，两弹性势能转化为两小车的动能，两小车与弹簧组成的系统机械能守恒小车与弹簧组成的系统机械能守恒题组设计题组设计 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 CD考点一机械能守恒的判断2(多多选)如如图所示，用所示，用轻弹簧相簧相连的物的物块A和和B放在光滑的水平面放在光滑的水平面上，物上，物块A紧靠靠竖直直墙壁，一壁，一颗子子弹沿水平方向射入物沿水平方向射入物块B后留在后留在其中，由子其中，由子弹、弹簧和簧和A、B所所组成的系成的系统在下列依次在下列依次进行的行的过程程中，机械能守恒的是中，机械能守恒的是( )A子子弹射入物射入物块B的的过程程B
14、物物块B带着子着子弹向左运向左运动，直到，直到弹簧簧压缩量最大的量最大的过程程C弹簧推着簧推着带子子弹的物的物块B向右运向右运动，直到，直到弹簧恢复原簧恢复原长的的过程程D带着子着子弹的物的物块B因因惯性性继续向右运向右运动，直到，直到弹簧伸簧伸长量达最量达最大的大的过程程子弹射入物块子弹射入物块B的过程中，子弹和物块的过程中，子弹和物块B组成的系统，由于组成的系统，由于要克服子弹与物块之间的滑动摩擦力做功，一部分机械能转要克服子弹与物块之间的滑动摩擦力做功，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化成了内能，所以机械能不守恒在子弹与物块B获得了共获得了共同速度后一起向左压缩弹簧
15、的过程中，对于同速度后一起向左压缩弹簧的过程中，对于A、B、弹簧和、弹簧和子弹组成的系统，由于墙壁给子弹组成的系统，由于墙壁给A一个推力作用，系统的外力一个推力作用，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，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个系统将向右运动，墙壁不再有力作用在A上，这时物块的上，这时物块的动能和弹簧的弹
16、性势能相互转化，故系统的机械能守恒动能和弹簧的弹性势能相互转化，故系统的机械能守恒题组设计题组设计 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 BCD考点一机械能守恒的判断机械能是否守恒的三点注意机械能是否守恒的三点注意(1)机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合力为零；机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合力为零；“只有重力做功只有重力做功”不等于不等于“只受重力作用只受重力作用”(2)对于一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等情况，除非题目特别说对于一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等情况，除非题目特别说明，否则机械能必定不守恒明，否则机械能必定不守恒(3)对于系统机械能是否守恒，可
17、以根据能量的转化进行判断对于系统机械能是否守恒，可以根据能量的转化进行判断规律总结规律总结考点一机械能守恒的判断1机械能守恒三种表达式的理解机械能守恒三种表达式的理解(1)守恒观点守恒观点表达式：表达式：Ek1Ep1Ek2Ep2或或E1E2.意义：系统初状态的机械能等于末状态的机械能意义：系统初状态的机械能等于末状态的机械能注意问题：要先选取零势能参考平面，并且在整个过程中必须注意问题：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选取同一个零势能参考平面(2)转化观点转化观点表达式：表达式：EkEp.意义：系统的机械能守恒时，系统增加意义：系统的机械能守恒时，系统增加(
18、或减少或减少)的动能等于系统的动能等于系统减少减少(或增加或增加)的势能的势能考点二机械能守恒定律的应用考点阐释考点阐释(3)转移观点转移观点表达式：表达式：EA增增EB减减意义：若系统由意义：若系统由A、B两部分组成，当系统的机械能守恒时，则两部分组成，当系统的机械能守恒时，则A部分机械能的增加量等于部分机械能的增加量等于B部分机械能的减少量部分机械能的减少量2机械能守恒定律的一般应用步骤机械能守恒定律的一般应用步骤考点阐释考点阐释考点二机械能守恒定律的应用(2)分析受力情况和各力做功情况，确定是否符合机械能守恒条件分析受力情况和各力做功情况，确定是否符合机械能守恒条件(3)确定初末状态的机
19、械能或运动过程中物体机械能的转化情况确定初末状态的机械能或运动过程中物体机械能的转化情况(4)选择合适的表达式列出方程，进行求解选择合适的表达式列出方程，进行求解(5)对计算结果进行必要的讨论和说明对计算结果进行必要的讨论和说明考点阐释考点阐释考点二机械能守恒定律的应用题组一单个物体的机械能守恒问题题组一单个物体的机械能守恒问题1.(2014高考安徽卷高考安徽卷)如如图所示，有一内壁光滑的所示，有一内壁光滑的闭合合椭圆形管道，置于形管道，置于竖直平面内，直平面内，MN是通是通过椭圆中心中心O点的水平点的水平线已知一小球从已知一小球从M点出点出发，初速率初速率为v0，沿管道，沿管道MPN运运动，
20、到，到N点的速率点的速率为v1，所需，所需时间为t1；若；若该小球仍由小球仍由M点以初速点以初速率率v0出出发，而沿管道，而沿管道MQN运运动，到，到N点的速率点的速率为v2，所需，所需时间为t2.则()Av1v2，t1t2Bv1v2，t1t2Cv1v2，t1t2 Dv1v2，t1t2管道内壁光滑，只有重力做管道内壁光滑，只有重力做功，机械能守恒，故功，机械能守恒，故v1v2v0；由；由vt图象定性分析图象定性分析如图，得如图，得t1t2.题组设计题组设计 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 A考点二机械能守恒定律的应用题组二多个物体组成系统机械能守恒题组二多个物体组成系统机械能守恒2
21、.(2015黑龙江齐齐哈尔二模黑龙江齐齐哈尔二模)如如图所示，物体所示，物体A、B用用绕过光滑的光滑的定滑定滑轮的的细线连接，离滑接，离滑轮足足够远的物体的物体A置于光滑的平台上，物置于光滑的平台上，物体体C中央有小孔，中央有小孔，C放在物体放在物体B上，上，细线穿穿过C的小孔的小孔“U”形物形物D固定在地板上，物体固定在地板上，物体B可以穿可以穿过D的开口的开口进入其内部而物体入其内部而物体C又恰又恰好能被好能被挡住物体住物体A、B、C的的质量分量分别为mA8 kg、mB10 kg、mC2 kg，物体，物体B、C一起从静止开始下降一起从静止开始下降H13 m后，后，C与与D发生生没有能量没有
22、能量损失的碰撞，失的碰撞，B继续下降下降H21.17 m后也与后也与D发生没有能生没有能量量损失的碰撞取失的碰撞取g10 m/s2，求：，求：题组设计题组设计 图片显图片显/ /隐隐 考点二机械能守恒定律的应用(1)物体物体C与与D碰碰撞撞时的速度大的速度大小；小；(2)物体物体B与与D碰碰撞撞时的速度大的速度大小；小；(3)B、C两物体两物体分开后分开后经过多多长时间第一次第一次发生碰撞生碰撞(1)由于平台是光滑的，物体由于平台是光滑的，物体A、B、C整体在运整体在运动过程中机械能守恒，则有：动过程中机械能守恒，则有：题组设计题组设计 解析解析考点二机械能守恒定律的应用(1)6 m/s(2)
23、7 m/s(3)0.93 s题组设计题组设计 解析解析 答案答案 考点二机械能守恒定律的应用题组三含弹簧系统机械能守恒问题题组三含弹簧系统机械能守恒问题3.如如图所示，所示，轻质弹簧的一端固定在地面上，另一端与簧的一端固定在地面上，另一端与质量量为M1.5 kg的薄木板的薄木板A相相连，质量量为m0.5 kg的小球的小球B放在木板放在木板A上，上，弹簧的簧的劲度系数度系数为k2 000 N/m.现有一有一竖直向下、大小直向下、大小F20 N的力的力作用在作用在B上且系上且系统处于静止状于静止状态，在，在B正上方正上方处有一四分之一内壁有一四分之一内壁光滑的光滑的竖直直圆弧弧轨道，道，轨道半径道
24、半径R0.4 m，轨道下端道下端P点距离点距离弹簧簧原原长位置高度位置高度为h0.6 m撤去外力撤去外力F后，后，B竖直上升最直上升最终从从P点切点切入入轨道，到达道，到达Q点的速度点的速度为vQ4 m/s.求：求：(1)B在在Q点点时对轨道的道的压力大小；力大小；(2)A、B分离分离时的速度的速度v；(3)撤去撤去F瞬瞬间弹簧的簧的弹性性势能能Ep.题组设计题组设计 图片显图片显/ /隐隐 考点二机械能守恒定律的应用题组设计题组设计 解析解析考点二机械能守恒定律的应用(1)15 N(2)6 m/s(3)36.4 J题组设计题组设计 解析解析 答案答案 考点二机械能守恒定律的应用应用机械能守恒
25、定律注意的问题应用机械能守恒定律注意的问题(1)列方程时，选取的表达角度不同，表达式不同，对参考平面的列方程时，选取的表达角度不同，表达式不同，对参考平面的选取要求也不一定相同选取要求也不一定相同(2)应用机械能守恒能解决的问题，应用动能定理同样能解决，但应用机械能守恒能解决的问题，应用动能定理同样能解决，但其解题思路和表达式有所不同其解题思路和表达式有所不同(3)弹簧类问题的两点注意弹簧类问题的两点注意弹簧处于相同状态时弹性势能相等；弹簧处于相同状态时弹性势能相等；在不同的物理过程中，弹簧形变量相等，则弹性势能的变化量在不同的物理过程中，弹簧形变量相等，则弹性势能的变化量相等相等规律总结规律
26、总结考点二机械能守恒定律的应用掌握机械能守恒的掌握机械能守恒的“两个只有两个只有”“三个表达式三个表达式”是本是本节课的重点：的重点：名师名师微点拨微点拨用机械能守恒解决非质点模型用机械能守恒解决非质点模型【方法概述方法概述】在应用机械能守恒定律处理实际问题时在应用机械能守恒定律处理实际问题时，经常遇到像经常遇到像“链条链条”“”“液柱液柱”类的物体类的物体，其在运动过程中将发生形变其在运动过程中将发生形变，其重心位置相对其重心位置相对物体也发生变化物体也发生变化，因此这类物体不能再看做质点来处理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，物体整体机物体虽然不
27、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化列式求解思想方法思想方法【注意问题注意问题】 分析非质点系统重力势能变化时注意的问题分析非质点系统重力势能变化时注意的问题思想方法思想方法【典例典例1】两个底面两个底面积都都是是S的的圆桶，放在同一水平桶，放在同一水平面上，桶内装水，水面高度面上，桶内装水，水面高度分分别为h1和和h2，如右，如右图所示所示已知水的密度已
28、知水的密度为.现把把连接两桶的接两桶的阀门打开，不打开，不计摩摩擦阻力，当两桶水面第一次擦阻力，当两桶水面第一次高度相等高度相等时，液面的速度，液面的速度为多大？多大？(连接两桶的接两桶的阀门之之间水的水的质量不量不计)思想方法思想方法 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 【典例典例2】如右如右图所示，一所示，一条条长为L的柔的柔软匀匀质链条，开条，开始始时静止在光滑梯形平台上，静止在光滑梯形平台上，斜面上的斜面上的链条条长为x0，已知重，已知重力加速度力加速度为g，LBC，BCE，试用用x0、x、L、g、表示斜面上表示斜面上链条条长为x时链条的速度大小条的速度大小(链条尚有一条尚有一
29、部分在平台上且部分在平台上且xx0)链条各部分和地球组成的系统机械链条各部分和地球组成的系统机械能守恒，设链条的总质量为能守恒，设链条的总质量为m，以，以平台所在位置为零势能面，则平台所在位置为零势能面，则思想方法思想方法 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 机械能守恒中的轻杆模型机械能守恒中的轻杆模型【模型概述模型概述】两物体用一轻质杆相连，绕某一固定轴无摩擦转动，转动过程中两物体用一轻质杆相连，绕某一固定轴无摩擦转动，转动过程中各物体都具有相同的角速度线速度可结合各物体都具有相同的角速度线速度可结合vr分析计算，对每分析计算，对每一个物体机械能都不守恒，但系统机械能守恒一个物体机械
30、能都不守恒，但系统机械能守恒【分析策略分析策略】(1)明确轻杆转轴位置，从而确定线速度关系明确轻杆转轴位置，从而确定线速度关系(2)以系统为研究对象利用以系统为研究对象利用EpEk列方程列方程思维建模思维建模(1)小球小球P的速度大小；的速度大小；(2)在此在此过程中小球程中小球P机械能的机械能的变化量化量思维建模思维建模 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 (1)两球和杆组成的系统机械能守恒，设小球两球和杆组成的系统机械能守恒，设小球Q摆到最低位摆到最低位置时置时P球的速度为球的速度为v，由于，由于P、Q两球的角速度相等，两球的角速度相等，Q球球运动半径是运动半径是P球运动半径的两倍，故球运动半径的两倍，故Q球的速度为球的速度为2v.由机由机械能守恒定律得械能守恒定律得
