高考物理一轮总复习第五章机械能及其守恒定律第16讲机械能守恒定律及其应用课件

,机械能及其守恒定律,第 五 章,第16讲 机械能守恒定律及其应用,栏目导航,1重力做功与重力势能的关系 (1)重力做功的特点 重力做功与_无关，只与始末位置的_有关 重力做功不引起物体_的变化,考点 机械能守恒定律及其应用,路径,高度差,机械能,(2)重力势能 表达式：Ep_. 重力势能的特点 重力势能是物体和_所共有的，重力势能的大小与参考平面的选取_，但重力势能的变化与参考平面的选取_. (3)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_；重力对物体做负功，重力势能_； 定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减小量即WG_.,mgh,地球,有关,无关,减小,增大,(Ep2Ep1),Ep,2弹性势能 (1)定义：发生_的物体之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能 (2)弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能_；弹力做负功，弹性势能_.即W_. 3机械能守恒定律及其应用 (1)内容 在只有_或_做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能_. (2)守恒条件 只有_做功,弹性形变,减小,增加,Ep,重力,弹力,保持不变,重力或系统内弹力,1请判断下列表述是否正确，对不正确的表述，请说明原因 (1)被举到高处的物体重力势能可以为零( ) (2)克服重力做功，物体的重力势能一定增加( ) (3)发生弹性形变的物体都具有弹性势能( ) (4)弹簧弹力做正功时，弹性势能增加( ) 解析：弹簧弹力做正功时，弹性势能减少 (5)物体在速度增大时，其机械能可能在减小( ),(6)物体所受合外力为零时，机械能一定守恒( ) 解析：物体所受合外力为零时，运动状态不会发生变化，故动能一定不变，但机械能不一定守恒 (7)物体受到摩擦力作用时，机械能一定要变化( ) 解析：物体受摩擦力的作用时，机械能可能不变例如物体在水平拉力的作用下沿水平粗糙地面匀速运动时，其机械能不变 (8)在只有重力、弹力做功的物体系统内，只发生动能和势能的相互转化，物体的机械能一定守恒( ),1机械能守恒的条件：只有重力或系统内的弹力做功 2机械能守恒的判断方法： (1)从机械能的定义直接判断：若物体动能、势能均不变，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增加(或减小)，其机械能一定变化,一 机械能守恒的判断方法,(2)用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，虽受其他外力，但其他外力不做功，则机械能守恒 (3)用能量转化来判断：若物体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，则物体系统的机械能守恒,1机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力为零；“只有重力做功”不等于“只受重力作用” 2分析机械能是否守恒时，必须明确要研究的系统,例1(多选)如图所示，重力为10 N的滑块(可视为质点)在倾角为30的光滑斜面上，从a点由静止下滑，到b点接触到一个轻弹簧，滑块压缩弹簧到c点开始弹回，返回b点离开弹簧，最后又回到a点，已知ab1 m，bc0.2 m，那么在整个过程中( ) A滑块动能的最大值是6 J B弹簧弹性势能的最大值是6 J C从c到b弹簧的弹力对滑块做的功是6 J D整个过程系统机械能守恒,BCD,解析：滑块和弹簧组成的系统，在滑块的整个运动过程中，只发生动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统的机械能守恒，选项D正确；滑块从a到c重力势能减少了mglsin 306 J，全部转化为弹簧的弹性势能，选项A错误，选项B正确；从c到b弹簧恢复原长，通过弹簧的弹力对滑块做功，将6 J的弹性势能全部转化为滑块的机械能，选项C正确,1用守恒的观点表示，即物体在初状态的机械能等于末状态的机械能，表达式为Ek1Ep1Ek2Ep2或E1E2. 2用转化的观点表示，即物体减少(增加)的势能等于增加(减少)的动能，表达式为EpEk.,二 单个物体机械能守恒定律的应用,机械能守恒定律的应用技巧 (1)机械能守恒定律是一种“能能转化”关系，其守恒是有条件的因此，应用时首先要对研究对象在所研究的过程中机械能是否守恒做出判断 (2)如果系统(除地球外)只有一个物体，用守恒观点列方程较方便；对于由两个或两个以上物体组成的系统，用转化或转移的观点列方程较简便,例2(2017辽宁抚顺模拟)如图所示，将一质量为m0.1 kg的小球自水平平台右端O点以初速度v0水平抛出，小球飞离平台后由A点沿切线落入竖直光滑圆轨道ABC，并沿轨道恰好通过最高点C，圆轨道ABC的形状为半径R2.5 m的圈截去了左上角127的圆弧，CB为其竖直直径(sin 530.8，cos 530.6，重力加速度g取10 m/s2，空气阻力不计)，求： (1)小球经过C点速度vc的大小； (2)小球运动到轨道最低点B时轨道对小球的支持力大小； (3)平台末端O点到A点的竖直高度H.,答案： (1)5 m/s (2)6.0 N (3)3.36 m,1对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中，系统的机械能是否守恒 判断方法：看是否有其他形式的能与机械能相互转化,三 多个物体的机械能守恒,2三种守恒表达式的比较,多物体机械能守恒问题 (1)多物体机械能守恒问题的分析方法 对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中，系统的机械能是否守恒； 注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系； 列机械能守恒方程时，一般选用EkEp的形式 (2)多物体机械能守恒问题的三点注意 正确选取研究对象； 合理选取物理过程； 正确选取机械能守恒定律常用的表达形式列式求解,例3(2016黄冈中学三模)有一个固定的光滑直杆，该直杆与水平面的夹角为53，杆上套着一个质量为m2 kg的滑块(可视为质点) (1)如图甲所示，滑块从O点由静止释放，下滑了位移x1 m后到达P点，求滑块此时的速率,思维导引 用绳将两物块系住后，系统机械能是否守恒；两物体的位移大小相等吗？两物体速度大小相等吗？滑块向下滑的终极状态是什么？,(3)如图所示 设M上升的最大高度为HM，则有 (HML)2(xmx)2(Lsin 53)2 由系统机械能守恒得：mgxmsin 53MgHM0 可求得：xm6.127 m 答案： (1)4 m/s (2)5 m/s (3)6.127 m,对绳索、链条之类的问题，由于在考查过程中其常发生形变，其重心位置对物体来说并不是固定不变的，能否正确确定重心的位置，是解决该类问题的关键，一般情况下常分段考虑各部分的势能，并用各部分势能之和作为系统总的重力势能，至于参考平面，可任意选取，但以系统初、末状态重力势能便于表示为宜,四 绳索、链条类机械能守恒问题,例4如图所示，有一条长为L的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当链条从静止开始释放后滑动，求链条刚好从右侧全部滑出斜面时的速度是多大？,思维导引研究对象：链条 隐含条件：释放后的链条，竖直方向的一半向下运动，放在斜面上的一半向上运动，由于竖直部分越来越多，所以链条做的是变加速运动，不能用匀变速直线运动的公式去解 思路分析：因为斜面光滑，所以机械能守恒，链条得到的动能应是由重力势能转化来的，重力势能的变化可以用重心的位置确定，要注意释放时的重力势能可分左右两段考虑，然后再求和,1(2017江苏常州模拟)如图所示，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，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( ) A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 C斜劈的机械能守恒 D小球重力势能减少量等于斜劈动能的增加量 解析：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的重力做功，系统机械能守恒，B正确，C、D错误；斜劈对小球的弹力与小球位移间夹角大于90，故弹力做负功，A错误,B,B,3(2017北京海淀模拟)如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成，AB和BCD相切于B点，CD连线是圆轨道竖直方向的直径(C、D为圆轨道的最低点和最高点)，已知BOC30.可视为质点的小滑块从轨道AB上高H处的某点由静止滑下，用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F与高H的关系图象，取g10 m/s2.求：,(1)滑块的质量和圆轨道的半径 (2)是否存在某个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点若存在，请求出H值，若不存在，请说明理由,答案： (1)0.1 kg 0.2 m (2)存在 0.6 m,例1(12分)如图所示，在长为L的轻杆中点A和端点B各固定一质量均为m的小球，杆可绕O轴无摩擦地转动，使杆从水平位置无初速度释放摆下求当杆转到竖直位置时，轻杆对A、B两球分别做了多少功？,答题送检来自阅卷名师报告,规范答题,答案 0.2 mgL(12分),1(多选)如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架在A处固定质量为2m的小球，B处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点，可绕与支架所在平面相垂直的固定轴转动开始时OB与地面相垂直放手后开始运动，在不计任何阻力的情况下，下列说法正确的是( ) AA球到达最低点时速度为零 BA球机械能的减少量等于B球机械能的增加量 CB球向左摆动所能到达的最高位置应高于A球开始运动时的高度 D当支架从左向右回摆时，