高三物理机械能守恒定律.ppt

机机 械械 能能 守守 恒恒 定定 律律 （上）（上） 一、重力做功的特点与重力势能 1、重力做功的特点：重力做功与路径无关，只与始末 位置的竖直高度差有关，当重力为的物体从A点运动到 B点，无论走过怎样的路径，只要A、B两点间竖直高 度差为h，重力mg所做的功均为 2、重力势能：物体由于被举高而具有的能叫重力势 能。其表达式为： 其中h为物体所在处相对于所选取的零势面的竖直高度 ，而零势面的选取可以是任意的，一般是取地面为重 力势能的零势面。 由于零势面的选取可以是任意的，所以一个物体在某 一状态下所具有的重力势能的值将随零势面的选取而 不同，但物体经历的某一过程中重力势能的变化却与 零势面的选取无关。 3、重力做功与重力势能变化间的关系： 重力做的功总等于重力势能的减少量，即 a. 重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能 等于重力所做的功 - EP = WG b. 克服重力做功时，重力势能增加，增加的重力势能 等于克服重力所做的功 EP = - WG 二. 弹性势能 1. 发生弹性形变的物体具有的能叫做弹性势能. 2.弹性势能的大小跟物体形变的大小有关， EP= 1/2kx2 3. 弹性势能的变化与弹力做功的关系: 弹力所做的功，等于弹性势能减少. W弹= - EP 三、机械能守恒定律 1、机械能：动能和势能的总和称机械能。而势能中除 了重力势能外还有弹性势能。所谓弹性势能批量的是 物体由于发生弹性形变而具有的能。 2、机械能守恒守律：只有重力做功和弹力做功时，动 能和重力势能、弹性势能间相互转换，但机械能的总 量保持不变，这就是所谓的机械能守恒定律。 3 、机械能守恒定律的适用条件： （1）对单个物体，只有重力或弹力做功 （2）对某一系统,物体间只有动能和重力势能及弹性 势能相互转化,系统跟外界没有发生机械能的传递, 机 械能也没有转变成其它形式的能(如没有内能产生)， 则系统的机械能守恒 （3）定律既适用于一个物体(实为一个物体与地球组 成的系统)，又适用于几个物体组成的物体系，但前 提必须满足机械能守恒的条件 机械能守恒定律适用于只有重力和弹簧的弹力做功 的情况，应用于光滑斜面、光滑曲面、自由落体运 动、上抛、下抛、平抛运动、单摆、竖直平面的圆 周运动、弹簧振子等情况。 4、定律的三种理解及表达形式： （1）系统在初状态的总机械能等于末状态的总机械能 即 E1 = E2 或 1/2 mv12 + mgh1= 1/2 mv22 + mgh2 注意初、末态选同一参考面 （2）物体(或系统)减少的势能等于物 体(或系统) 增加 的动能，反之亦然。即 -EP = EK （3）若系统内只有A、B两个物体，则A减少的机械能 EA等于B增加的机械能EB, 即 -EA = EB 注意（2）、（3）不需要选参考面 明确研究对象（系统）、 受力分析检验条件、 确定研究过程、 确定零势能面、 列出方程、 求解未知量。 5、应用机械能守恒定律的解题步骤： 绳杆圆管 m的受力 情况 最高点A 的速度 最低点B 的速度 A O m B L 重力、绳 的拉力 A O m B L 重力、杆的拉 力或支持力 A O m B R 重力、外管壁 的支持力或内 管壁的支持力 四、竖直平面内的变速圆周运动 006.江苏南通08届第一次调研测试2 m v0 h 2如图所示，某人将质量为m的石块从距地面h高 处斜向上方抛出，石块抛出时的速度大小为v0，不计 空气阻力，石块落地时的动能为 （ ） A B C D D 022.福州三中0708学年第三次月考 5 5光滑斜面轨道与光滑的圆轨道相切，如 图所示，圆轨道半径为R，当a球自斜面上h高 处某点无初速滑下进入圆轨道时，小球能达到 的最大高度可以为 （ ） A等于h B小于h C大于h D等于2R R h A B D 033.上海嘉定区2007学年上学期调研8 8、如图所示，倾斜轨道AC与圆轨道CD相切于C，圆 轨道半径为R，两轨道在同一竖直平面内，D是圆轨 道的最高点，B点是圆周上的一点， DB所对的圆心 角为90。将一个小球从斜轨道上的某处由静止释放 ，它下滑到C点后便进入圆轨道，要想使它上升到D 点后再落到轨道上，不计摩擦，下列说法正确的是 ：（ ） A . 释放点须与D点等高 B . 释放点须比D点高R/4 C . 释放点至少比D点高R/2 D . 小球从D点经过B点落到 轨道AC上是不可能的 A D C B C D 032.上海虹口区07学年度第一学期期终教学检测 3 3. 如图所示，两个相同的小球分别用一根轻绳和轻弹 簧的一端连接，轻绳和轻弹簧的另一端被悬挂在同一 高度。现将两个小球都拉至相同的高度，此时弹簧长 度为原长且与绳长相等。静止释放两个小球以后，下 列正确的说法是 ( ) A两小球运动到各自的最低点时的速度相同。 B与轻绳连接的小球在最低点时的速度较大。 C与轻弹簧连接的小球在运动过程中机械能不守恒 。 D与轻绳连接的小球在 运动过程中机械能不守恒。 C 058. 08年苏、锡、常、镇四市教学情况调查（二）7 7在“蹦极”运动中，运动员身系一根自然长度为L、 弹性良好的轻质柔软橡皮绳，从高处由静止开始下落 到达最低点在此下落过程中若不计空气阻力，则下 列说法正确的是 ( ) A下落高度为L时，人的动能最大，绳的弹性势能同 时也达到最大 B下落高度为L后，在继续下落的过程中，人的动能 先增大后变小，绳的弹性势能一直变大 C下落高度为L后，在继续下落的过程中，人的机械 能的减少量等于绳的弹性势能的增加量 D下落高度为L后，在继续下落到达最低点过程中， 人的动能的减少量等于绳的弹性势能的增加量 B C 002.南京师大08届物理之友力学 综合(二)5 7打开水龙头，水顺流而下，仔细观察将会发现连 续的水流柱的直径在流下的过程中，是逐渐减小的（ 即上粗下细），设水龙头出口处半径为1cm，安装在 离接水盆75cm高处，如果测得水在出口处的速度大 小为1m/s，g=10m/s2，则水流柱落到盆中的半径 ( ) A1cm B0.75cm C0.5cm D0.25cm 解： 由机械能守恒定律 得 水流体积不变， r=0.5cm C 021.华南师大附中207208学年度综合测试(二) 9 9一小球以初速度v0竖直上抛，它能到达的最大 高度为H，问下列几种情况中，哪种情况小球不可能 达到高度H（忽略空气阻力）（ ） A以初速v0沿光滑斜面向上运动（图a） B以初速v0沿光滑的抛物线轨道，从最低点向上 运动（图b） C以初速v0沿半径为R的光滑圆轨道，从最低点向 上运动（图c，HRH/2）。 D以初速v0沿半径为R的光滑圆轨道，从最低点向 上运动（图d，RH）。 HhH v0 v0 v0 v0 hHRH O O HRH/2 （a） （b）（c）（d） C 001.南京师大08届物理之友力学 综合(一) 2 10. 如图所示，A、B两物体用一根跨过定滑轮的细绳相 连，置于固定斜面体的两个斜面的相同高度，处于静止 状态，两斜面的倾角分别是530和370，若不计摩擦，剪 断细绳后下列说法中正确的是 （ ） A两物体着地时的速度可能相同 B两物体着地时的动能一定相同 C两物体着地时的机械能一定不同 D两物体着地时所受重力的功率一定相同 AB C D 解见下页 解： AB 两物体着地时的速度大小都为 ，但速 度方向不同，A错。 静止时有 得 所以物体开始时机械能不等，下滑过程中机械能守 恒，所以B错C对。 001.南京师大08届物理之友力学 综合(一)7 12质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和 2m的小球A和B。支架的两直角边长度分别为2l和l， 支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动，如图所 示，开始时OA边处于水平位置，由静止释放，则 ( ) AA球的最大速度为 BA球的速度最大时，两小球的总重力势能最小 CA球的速度最大时，两直角边与竖直方向的夹角为 45 DA、B两球的最大速度之比v1v2=21 B A m 2m 2l l O B C D 解见下页 解：由v=r得 v1v2=21，D对 由机械能守恒定律，A、B两球的速度最大时，两小 球的动能最大，两小球的总重力势能最小，B对 设支架转过角时，由机械能守恒定律 当=45时A、B两球的速度最大， 解得 C对A错B A m 2m 2l l O 001.南京师大08届物理之友力学 综合(一) 17、 5在竖直平面内，一根光滑金属杆弯成如图所示 形状,相应的曲线方程为 (单位: m),式中k1m-1。将一光滑小环套在该金属杆上，并 从x00处以v05m/s的初速度沿杆向下运动，取重 力加速度g10m/s2。求 （1）当小环运动到 时的速度大小； （2）该小环在x轴方向能运动到的最远处的坐标 x2。 0 y/m x/m 0 y/m x/m 解： x0=0, y0 = -1.25 m y1 = -2.5m 由机械能守恒定律， （2）由机械能守恒定律， y2 =0 代入 得 小环在x轴方向最远能运动到 处 066.珠海市2008年高考模拟考试 12 12如图图，一物体从光滑斜面AB底端A点以初速 度v0上滑，沿斜面上升的最大高度为为h下列说说法 中正确的是（设设下列情境中