2012优化方案高三物理一轮复习课件--第5章第三节《机械能守恒定律》.ppt

第三节 机械能守恒定律 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第 三 节 机 械 能 守 恒 定 律 基础知识梳理 基础知识梳理 一、重力势势能 1定义义：物体的重力势势能等于它所受_与 _的乘积积 2公式：Ep_. 3矢标标性：重力势势能是_量，但有正、负负，其 意义义是表示物体的重力势势能比它在_上 大还还是小，这这与功的正、负负的物理意义义不同 重力 高度 mgh 标标 参考平面 4特点 (1)系统统性：重力势势能是_和_共有的 (2)相对对性：重力势势能的大小与_的选选取 有关重力势势能的变变化是_的，与参考平面 的选选取_ 5重力做功与重力势势能变变化的关系 重力做正功时时，重力势势能_； 重力做负负功 时时，重力势势能_；重力做多少正(负负)功，重力 势势能就_多少，即WG_. 地球物体 参考平面 绝绝 对对 无关 减小 增大 减小(增大)Ep1Ep2 二、弹弹性势势能 1定义义：物体由于发发生_而具有的能 2大小：弹弹性势势能的大小与_及 _有关，弹弹簧的形变变量越大，劲劲度系数 _，弹弹簧的弹弹性势势能_ 3弹弹力做功与弹弹性势势能变变化的关系 弹弹力做正功，弹弹性势势能_；弹弹力做负负功，弹弹 性势势能_即弹弹簧恢复原长过长过 程中弹弹力做 _，弹弹性势势能_，形变变量变变大的过过程中 弹弹力做_，弹弹性势势能_ 弹弹性形 变变 形变变 量 劲劲度系数 越大 越大 减小 增大 正功减小 负负 功 增大 三、机械能守恒定律 1内容：在只有_或_做功的物体系统统 内，只存在动动能与势势能的相互转转化，而总总的机械 能保持_ 2表达式 (1)Ek1Ep1_ (要选选零势势能参考平面) (2)Ek_ (不用选选零势势能参考平面) (3)EA增_ (不用选选零势势能参考平面) 3机械能守恒的条件 只有_ (或弹弹簧的_)做功或虽虽有其他外力 做功但其他力做功的代数和_ 重力弹弹 力 不变变 Ek2Ep2 Ep EB减 重力弹弹 力为为 零 课堂互动讲练 一、机械能守恒条件的理解及守恒判断方法 1对对机械能守恒条件的理解 机械能守恒的条件是：只有重力或弹弹力做功 可以从以下两个方面理解：(1)只受重力作用， 例如在不考虑虑空气阻力的情况下的各种抛体运 动动，物体的机械能守恒 (2)受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹弹 力做功例如物体沿光滑的曲面下滑，受重力 、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力不做 功，物体的机械能守恒 2判断机械能是否守恒的几种方法 (1)利用机械能的定义义判断(直接判断)：若物体在 水平面匀速运动动，其动动能、势势能均不变变，机械 能不变变若一个物体沿斜面匀速下滑，其动动能 不变变，重力势势能减少，其机械能减少 (2)用做功判断：若物体或系统统只有重力(或弹弹簧 的弹弹力)做功，虽虽受其他力，但其他力不做功， 机械能守恒 (3)用能量转转化来判断：若物体系统统中只有动动能和 势势能的相互转转化而无机械能与其他形式的能的转转 化，则则物体系统统机械能守恒 (4)对对一些绳绳子突然绷紧绷紧 、物体间间非弹弹性碰撞等 ，除非题题目特别说别说 明，否则则机械能必定不守恒 特别别提醒：机械能守恒的条件绝绝不是合外力的功 等于零，更不是合外力为为零；判断机械能是否守 恒时时，要根据不同情景恰当地选选取判断方法 即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 1.(2011年河南郑郑州测试测试 )下列物体运动过动过 程中满满 足机械能守恒的是( ) A跳伞伞运动员张动员张 开伞伞后，在空中匀速下降 B忽略空气阻力，物体竖竖直上抛 C火箭升空 D拉着物体沿光滑斜面匀速上升 解析：选选B.跳伞伞运动员动员 匀速下降，除重力做功外 ，还还有阻力做功，A错错；物体竖竖直上抛时时，只有 重力做功，机械能守恒，B正确；火箭升空时时，推 力做正功，机械能增加，C不正确；拉着物体沿光 滑斜面匀速上升时时，机械能增加，D不正确 二、机械能守恒定律的应应用 1定律的三种表达形式 (1)E1E2或Ek1Ep1Ek2Ep2，表示系统统在初 状态态机械能等于其末状态态的机械能运用这这种形 式表达时时，应选应选 好零势势能面，且初、末状态态的高 度已知，系统统除地球外，只有一个物体时时，用这这 种表达形式较较方便 (2)EpEk，表示系统统(或物体)机械能守恒时时 ，系统统减少(或增加)的势势能等于增加(或减少)的 总动总动 能应应用时时，关键键在于分清重力势势能的增 加量和减少量，可不选选参考平面而直接计计算初、 末状态态的势势能差这这种表达方式一般用于始末状 态态的高度未知，但高度变变化已知的情况 (3)EA增EB减，表示若系统统由A、B两部分组组成 ，则则A部分物体机械能的增加量与B部分物体机械 能的减少量相等 以上三种表达方式中，(1)是最基本的表达方式，易 于理解和掌握，但始、末状态态的动动能和势势能要分 析全，防止遗遗漏某种形式的机械能应应用(2)、(3) 方式列出的方程简简捷，是同学们应该们应该 重点掌握的 ，但在分析势势能的变变化时时易出错错，要引起注意 2解题题的基本步骤骤 (1)正确选选取研究对对象，必须须明确研究对对象是 一个系统统，而不能是一个单单一的物体 (2)分析研究对对象在运动过动过 程中的受力情况， 明确各力的做功情况，判断机械能是否守恒 (3)选选取零势势能面，确定研究对对象在初、末状 态态的机械能 (4)根据机械能守恒定律列出方程 (5)解方程求出结结果，并对结对结 果进进行必要的讨讨 论论和说说明 特别别提醒：(1)在应应用机械能守恒解决问题时问题时 ，首先要判断系统统的机械能是否守恒，然后 注意选选取恰当的守恒形式列式求解 (2)应应特别别关注研究对对象的“一个过过程”和“两 个状态态” (3)零势势能面的选选取是任意的，在通常情况下 ，一般选选取地面或物体在运动过动过 程中所达到 的最低水平面为为零势势能面 即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 2.如图图531所示，在水平台面上的A点，一个 质质量为为m的物体以初速度v0被抛出，不计计空气阻 力，求它到达台面下h处处的B点时时速度的大小 图图531 经典题型探究 “单个”物体的机械能守恒 例例1 1 (2010年高考上海物理卷)如图图532， ABC和ABD为为两个光滑固定轨轨道，A、B、E在 同一水平面上，C、D、E在同一竖竖直线线上，D 点距水平面的高度为为h，C点的高度为为2h，一 滑块块从A点以初速度v0分别别沿两轨轨道滑行到C 或D处处后水平抛出 (1)求滑块块落到水平面时时，落点与E点间间的距 离sC和sD； (2)为实现为实现 sCsD，v0应满应满 足什么条件？ 【思路点拨拨】 滑块块滑到轨轨道最高点的过过程 中机械能守恒，离开最高点做平抛运动动 图图532 (2011年苏苏北四市调调研)如图图533所示， 光滑固定的竖竖直杆上套有一个质质量m0.4 kg的小 物块块A，不可伸长长的轻质细绳轻质细绳 通过过固定在墙墙壁上 、大小可忽略的定滑轮轮D，连连接小物块块A和小物 块块B，虚线线CD水平，间间距d1.2 m，此时连时连 接小 物块块A的细绳细绳 与竖竖直杆的夹夹角为为37，小物块块A恰 能保持静止现现在在小物块块B的下端挂一个小物 块块Q(未画出)，小物块块A可从图图示位置上升并恰好 能到达C处处不计计摩擦和空气阻力，cos370.8 、sin370.6，重力加速度g取10 m/s2.求： 多个物体组成的系统机械能守恒 例2 (1)小物块块A到达C处时处时 的加速度大小； (2)小物块块B的质质量； (3)小物块块Q的质质量 图图533 【解析】 (1)当小物块块A到达C处时处时 ，由受 力分析可知：水平方向受力平衡，竖竖直方向 只受重力作用，所以小物块块A的加速度ag 10 m/s2. (2)设设小物块块B的质质量为为mB，绳绳子拉力为为FT ；根据平衡条件：FTcos37mg FTmBg 联联立解得mB0.5 kg. 【答案】 (1)10 m/s2 (2)0.5 kg (3)0.3 kg 变变式训练训练 1 如图图534所示，光滑圆圆柱被固定 在水平平台上，用轻绳轻绳 跨过圆过圆 柱体与两小球m1、 m2相连连(m1、m2分别为别为 它们们的质质量)，开始时让时让 m1放在平台上，两边绳绷边绳绷 直，两球从静止开始m1 上升，m2下降，当m1上升到圆圆柱的最高点时时，绳绳 子突然断裂，发现发现 m1恰能做平抛运动动抛出求m2 应为应为 m1的多少倍？ 图图534 (满满分样样板 8分)(2011年福建模拟拟)如图图5 35所示，倾倾角为为的光滑斜面上放有两个质质量 均为为m的小球A和B，两球之间间用一根长为长为 L的轻轻 杆相连连，下面的小球B离斜面底端的高度为为h.两 球从静止开始下滑，不计计球与地面碰撞时时的机械 能损损失，且地面光滑，求： 机械能守恒定律与动能定理的综合应用 例3 图图535 (1)两球都进进入光滑水平面时时两小球运动动的速度 大小； (2)此过过程中杆对对B球所做的功 【思路点拨拨】 解答本题时题时 要注意以下三点： (1)A和B组组成的系统统在下滑过过程中机械能守恒 (2)在水平面上，A、B的速度相等 (3)杆对对B球的力在整个过过程中为变为变 力，变变力的 功可应应用动动能定理求解 【方法技巧】 对对于计计算系统统内弹弹力 做功问题问题 ，先根据机械能守恒求速度， 再利用动动能定理求功 变变