2012年高考专题复习第4单元-机械能.ppt

第19讲 机械能守恒定律,第19讲 机械能守恒定律,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.,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.,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的不同而不同，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：,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= kx2/2,3. 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,第19讲 考点整合,三、 物体的机械能 1.构成：物体的机械能等于物体的动能与势能之和，EEkEp_. 2.守恒类型 (1)只受重力，仅动能和重力势能相互转化； (2)除重力和弹簧弹力做功外，其他力不做功； (3)除重力和弹力做功外，其他力做功的代数和为零. 3.变化量的计算 (1)E_；,EkEp,第19讲 考点整合,(2)EW其他 物体的机械能的变化量等于除重力(弹簧弹力)外的其他力对物体做的功 四、机械能守恒定律 1.定律内容：在只有_做功的情形下，物体的_和_发生相互转化，机械能的总量保持不变 2.表达形式,重力、弹簧弹力,动能,势能,第19讲 考点整合,第19讲 考点整合,在应用机械能守恒定律守恒形式时，必须选取零势能参考面，而且在同一问题中必须选取同一零势能参考面但应用转化形式EkEp和转移形式EAEB时不必选取零势 能参考面，只要弄清楚过程中物体重力势能的变化即可,第19讲 要点探究, 探究点一 对机械能是否守恒的判断,判断机械能是否守恒的方法一般有两种： 1.根据机械能守恒的条件判断分析物体系统所受的力，判断重力和弹力以外的力 (不管是系统内部物体间的力还是系统外部其他物体施加给系统内物体的力)是否对物体做功，如果重力和弹力以外的力对物体系统做了功，则物体系统的机械能不守恒，否则，机械能守恒,第19讲 要点探究,2.根据能量的转化判断对于一个物体系统，分析是否只存在动能和重力势能(或弹性势能)的相互转化如果只存在动能和重力势能(或弹性势能)的相互转化，而不存在机械能和其他形式的能量的转化，机械能守恒，否则，机械能不守恒.,第19讲 要点探究,例1 如图191所示四个图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是( ),第19讲 要点探究,例1 C 解析 机械能守恒的条件是只有重力做功，A、B图中木块受到三个力作用，即重力、支持力和推力F，有外力F做功，故不符合机械能守恒定律的适用条件；D中有摩擦力做功，故也不符合机械能守恒定律的适用条件只有C选项机械能守恒 点评 机械能守恒定律的适用条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力等于零，而是看是否只有重力或弹力做功,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。,BC,第19讲 要点探究,变式题,1 如图192所示，m1m2，滑轮光滑，且质量不计，在m1下降阶段(不计空气阻力)的过程中，下列说法正确的是( ) A.m1的机械能守恒 B.m2的机械能守恒 C.m1和m2的总机械能减少 D.m1和m2的总机械能守恒,第19讲 要点探究,D 解析 m1、m2除受重力外，分别还有绳的拉力，在m1下降时，拉力对m1做负功，在m2上升时，拉力对m2做正功，故m1、m2的机械能均不守恒，选项AB错误将m1和m2视为一个系统，绳的拉力对m1、m2做功之和为零，只有重力做功，故m1和m2的总机械能守恒，选项D正确,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,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球自与圆等高的斜面上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,B,第19讲 要点探究,变式题,2 2011铭选中学如图193所示，长为2L的不可伸长的细绳一端系于O点，一端系一质量为m的物体，物体自与水平方向夹角30(绳拉直)由静止释放，问物体到达O点正下方处的速度是多少？,第19讲 要点探究,第19讲 要点探究, 探究点二 涉及流体、链条、杆、绳的机械能守恒问题,绳索、链条这类的物体常发生形变，其重心位置不是固定不变的，确定其重心的位置是解决这类问题的关键，顺便指出的是，质量均匀分布的规则物体常以重心的位置来确定物体的重力势能.,第19讲 要点探究,例2 如图194所示，总长为L的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻小滑轮，开始时下端A、B相平齐当略有扰动时，其一端下落，则当铁链刚脱离滑轮的瞬间，铁链的速度为多大？,第19讲 要点探究,第19讲 要点探究,点评 对于绳索、链条之类的物体，由于发生形变，其重心位置相对物体并不是固定不变的，能否确定重心的位置，常是解决该类问题的关键可以采用分段法求出每段的重力势能，然后求和即为整体的重力势能；也可采用等效法求出重力势能的改变量利用EkEp求解时，不需要选取参考平面，且便于分析计算,第19讲 要点探究,变式题,第19讲 要点探究,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,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 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,第19讲 要点探究, 探究点三 连接体的机械能守恒问题,第19讲 要点探究,如图196所示，光滑圆柱半径为R，被固定在水平平台上，用轻绳跨过圆柱体与两小球m1、m2相连(m1、m2分别为它们的质量)，开始时让m1放