（浙江选考）2019届高考物理二轮复习 专题二 能量与动量 第8讲 机械能守恒和能量守恒定律课件.ppt

第8讲机械能守恒和能量守恒定律,机械能守恒定律解决实际问题【典题1】(2018年3月台州选考质量评估)蹦极是一项极限活动。如图所示,游客站在平台上,用橡皮绳固定住身体后由静止下落,触地前弹起,然后反复弹起落下。不计空气阻力和橡皮绳的质量,在第一次下落过程中()A.游客一直处于完全失重状态B.橡皮绳刚绷紧时,游客的动能最大C.游客的机械能先保持不变,后逐渐减小D.游客下落到最低点时,橡皮绳的弹性势能大于游客减少的重力势能答案:C,解析:游客先加速失重,后减速超重,故A错误;橡皮绳刚绷紧时,拉力仍小于重力,仍向下加速,直到拉力等于重力后才开始减速,故B错误;橡皮绳刚绷紧前,游客做自由落体运动,机械能守恒;橡皮绳绷紧后,游客机械能开始转化为橡皮绳弹性势能,游客机械能越来越小,故C正确;最低点处游客的动能为0,而游客和橡皮绳组成的系统机械能守恒,所以游客重力势能全部转化为橡皮绳弹性势能,二者变化量相等,故D错误。,解题技法(1)系统不包括弹簧(或橡皮绳)时,弹簧(或橡皮绳)的弹力对系统做功,系统机械能要发生变化;系统包括弹簧(或橡皮绳)时,弹簧(或橡皮绳)的弹性势能包含在系统的机械能中。(2)绳牵引物体转动,绳的拉力与速度方向始终垂直,不做功。(3)系统机械能守恒时无摩擦力做功。摩擦力做功会产生热量,不能再完全转化为机械能。,当堂练1质量为m的物体以速度v0离开桌面,如图所示,当它经过A点时,所具有的机械能是(以桌面为参考平面,不计空气阻力)(),答案,解析,能量守恒定律解决实际问题【典题2】人们为了探索月球表面的物理环境,在地球上制造了月球探测车。假设,月球探测车质量为2.0102kg,在充满电的情况下,探测车在地球上水平路面最大的运动距离为1.0103m,探测车运动时受到地表的阻力为车重的,且探测车能以恒定功率1.6103W运动(空气阻力不计)。登月后,探测车在一段水平路面上以相同的恒定功率从静止启动,经过50s达到最大速度,最大速度值为12m/s,此时发现在探测车正前方6.9103m处有一凸起的小高坡,坡顶高为24m。已知地球表面的重力加速度g取10m/s2,月球表面重力加速度为地球的。试求:,(1)月球探测车电板充满电后的总电能;(2)月球表面水平路面对探测车的阻力与车重的比例系数;(3)假设探测车在爬上小高坡过程中需要克服摩擦阻力做功1.2104J,请分析判断探测车能否爬到坡顶。,答案:(1)1106J(2)0.4(3)不能,解析:(1)总电能E=mgs=1106J(2)在月球上有P=mgvm,可得=0.4(3)达到最大速度时,月球车剩下的电能E1=E-Pt=9.2105J达到最大速度时,月球车可用能量为,月球车从此处到达小高坡顶端需要的最小能量E3=mgx+mgh+W克f=9.4105J由于E2E3,故月球车所剩电能不足以支持车子爬上小高坡。,解题技法1.对功能关系的进一步理解(1)做功的过程就是能量转化的过程,不同形式的能量发生转化是通过做功来实现的。(2)功是能量转化的量度,功和能的关系,一是体现在不同的力做功,对应不同形式的能转化;二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等。,2.运用能量守恒定律解题的基本思路,当堂练2(2018年杭州高考命题比赛卷)如图所示,在同一竖直平面内,一轻质弹簧一端固定,另一自由端恰好与水平线AB平齐,静止放于倾角为53的光滑斜面上。长为L=9cm的轻质细绳一端固定在O点,另一端系一质量为m=1kg的小球,将细绳拉至水平,使小球在位置C由静止释放,小球到达最低点D时,细绳刚好被拉断。之后小球在运动过程中恰好沿斜面方向将弹簧压缩,弹簧的最大压缩量为x=5cm。(g取10m/s2,sin53=0.8,cos53=0.6)求:(1)细绳受到的拉力的最大值;(2)D点到水平线AB的高度h;(3)弹簧所获得的最大弹性势能Ep。,答案:(1)30N(2)0.16m(3)2.9J,传送带相关问题【典题3】如图所示,甲、乙两传送带与水平面的夹角相同,都以恒定速率v向上运动。现将一质量为m的小物体(视为质点)轻轻放在A处,小物体在甲传送带上到达B处时恰好达到传送带的速率v。在乙传送带上到达离B处竖直高度为h的C处时达到传送带的速率v,已知B处离地面的高度均为H,则在小物体从A到B的过程中()A.小物体与甲传送带间的动摩擦因数较大B.两传送带对小物体做功不相等C.甲传送带消耗的电能比较大D.两种情况下因摩擦产生的热量相等,答案:C,解析:根据公式v2=2ax,可知物体加速度关系a甲a乙,再由牛顿第二定律得mgcos-mgsin=ma,得知甲Q乙,所以将小物体传送到B处,两种传送带消耗的电能甲更多,故C正确,D错误。,解题技法解决该题关键要能够对物块进行受力分析,运用运动学公式和牛顿第二定律找出加速度和摩擦力的关系。注意传送带消耗电能和摩擦生热的关系及求法。,当堂练3如图所示,质量m=0.5kg的小物块从A点沿竖直光滑的圆弧轨道,以vA=2m/s的初速度滑下,圆弧轨道的半径R=0.25m,末端B点与水平传送带相切,物块由B点滑上粗糙的传送带。当传送带静止时,物块滑到传送带的末端C点后做平抛运动,落到水平地面上的D点,已知C点到地面的高度h=5m,C点到D点的水平距离x1=1m,g取10m/s2。求:,(1)物块滑到圆弧轨道底端时对轨道的压力。(2)物块与传送带之间产生的内能。(3)若传送带顺时针匀速转动,则物块最后的落地点可能不在D点。试讨论物块落地点到C点的水平距离x与传送带匀速运动的速度的关系。,答案:(1)23N,方向竖直向下(2)2J(3)见解析,解析:(1)物块从A到B的过程中,由牛顿第三定律得,物块对轨道的压力F=23N,方向竖直向下。,弹簧相关问题【典题4】如图所示,小球在竖直向下的力F作用下,将竖直轻弹簧压缩,若将力F突然撤去,小球将向上弹起并离开弹簧,直到速度为零时为止。不计空气阻力,则小球在上升过程中()A.小球的动能先增大后减小,弹簧弹性势能转化成小球的动能B.小球在离开弹簧时动能达到最大值C.小球动能最大时弹簧弹性势能为零D.小球、弹簧与地球组成的系统机械能守恒,答案:D,解析:撤去外力刚开始的一段时间内,小球受到的弹力大于重力,合力向上,小球向上加速运动,随着弹簧形变量的减小,弹力减小,后来弹力小于重力,小球做减速运动,离开弹簧后,小球仅受重力作用而做竖直上抛运动。由此可知,小球的动能先增大后减小,弹簧弹性势能转化为小球的动能和重力势能,故A错误。由A分析可知,小球先做加速度减小的加速运动,当弹力等于重力时,a=0,速度最大,动能最大,此后弹力小于重力,小球做加速度增大的减速运动,直到弹簧恢复原长时,小球飞离弹簧,故小球在离开弹簧时动能不是最大,小球动能最大时弹性势能不为零,故B、C错误。在整个运动过程中,小球、弹簧与地球组成的系统只有重力与弹力做功,系统机械能守恒,故D正确。,解题技法解决本题的关键是会通过物体的受力判断物体的运动,知道弹力和重力相等时,速度最大。理解好机械能守恒的条件是:只有重力或弹力做功,但是有弹力做功时是物体与弹簧组成的系统机械能守恒,单对物体或弹簧来说,机械能不守恒。这点可能是容易出错的地方。,当堂练4如图,小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上,刚接触轻弹簧的瞬间速度是5m/s,接触弹簧后小球速度v和弹簧缩短的长度x之间关系如图所示,其中A为曲线的最高点。已知该小球重力为2N,弹簧在受到撞击至压缩到最短的过程中始终发生弹性