高考物理总复习 第六章 第二单元 第3课 机械能守恒定律及其应用课件.ppt

第二单元能量守恒定律第3课机械能守恒定律及其应用 第六章功能关系和机械能 知能要求与高考展望 1 理解并掌握势能 重力势能 弹性势能 的概念及机械能守恒定律的表达式与本质含义 能够熟练运用机械能守恒定律解题 2 考查题型齐全 本定律广泛应用于力学综合题中 课前自修 1 重力势能 1 重力做功 重力做功跟物体运动的 无关 只跟始末位置的 有关 重力做功不引起物体 的变化 2 重力势能 概念 地球上的物体由于受到重力的作用而具有的跟它的 有关的能 叫重力势能 表达式 ep 路径 高度差 机械能 高度 mgh 重力势能有正 负 由于重力势能是 其正 负表示势能的大小 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 重力势能就 重力对物体做负功 重力势能就 定量关系 重力对物体做的功等于重力势能的 物体克服重力做的功等于重力势能的 即 wg ep2 ep1 增加量 标量 减少 增加 减少量 2 弹性势能 1 概念 弹簧由于发生 而具有的能叫弹性势能 2 大小 弹性势能的大小与弹簧的 和 有关 3 机械能 和 包括弹簧的 统称为机械能 物体的机械能为 之和 形变量 弹性形变 劲度系数 动能和势能 动能 势能 弹性势能 4 机械能守恒定律 1 内容 在只有 或弹簧的 做功的情况下 物体的 或 和动能发生相互转化 但机械能的总量保持 2 表达式 ek1 ep1 要选零势能参考面 ea增 不用选零势能参考面 eb减 重力 弹力 重力势能 弹性势能 不变 ek2 ep2 重难突破 1 对重力势能的关系 1 重力势能公式中h的含义 重力势能公式ep mgh中的h是物体的重心到参考面 零势能面 的高度 是个状态量 当物体在参考面的上方时 h为正 重力势能也为正 当物体在参考面的下方时 h为负 重力势能也为负 自由落体运动中 h gt2中的h是指时间t内下降的高度 是过程量 故二者不能混为一谈 2 共有性 重力势能为物体和地球这个系统所共有 但我们习惯上都说成物体具有多少重力势能 弹性势能也是系统共同具有的 一般情况我们所说 弹簧的弹性势能 实际上是弹簧与相连的物体所共同具有的势能 3 相对性 重力势能具有相对性 处于同一位置的一个物体 如果选择的参考面在物体的上方 则重力势能为负 如果选择的参考面在物体的下方 则重力势能为正 因而 要确定重力势能须首先确定参考面 选择地面为参考面不用说明 但是 同一物体在两个不同位置的重力势能之差却是不变的 只与两位置的高度差 h有关 与参考面的选择无关 2 机械能守恒定律的几种表达式说明 1 守恒的观点 ek1 ep1 ek2 ep2 利用该式列方程时要选定零势能参考面 一般选地面或物体运动过程中经过的最低点为零势能面 2 转化的观点 ek ep 利用该式列方程时一般不必选零势面 但要明确物体势能减少 或增加 多少 动能增加 或减少 多少 3 转移的观点 ea增 eb减 利用该式列方程时一般不必选零势面 但要明确哪个物体势能减少 减少多少 哪个物体动能增加 增加多少 3 机械能守恒的适应范围只要符合机械能守恒的条件 无论物体 或系统 做直线运动还是曲线运动 什么样的运动性质 机械能守恒定律都适应 题型探究 题型一 重力做功与重力势能的理解 例1 为了把一个大小可忽略质量为m的小铁块移上高度为h的台阶 可以采用两种方法 在ac间架设一木板 用与木板平行的力将铁块沿木板缓慢推到c 先用水平力从a将其沿地面缓慢推到b 再从b缓慢搬到c 如图所示 下面说法中正确的是 a 第 种情况要克服重力做的功较多b 第 种情况要克服重力做的功较多c 两种情况克服重力做的功一样多d 小铁块增加的重力势能一样多 审题突破 本题考查重力做功和重力势能变化量的关系 解析 因重力一样 上移的高度差一样 故克服重力做功一样多 因克服重力做功多少 重力势能就增加多少 故重力势能的增加量也一样 答案 cd 方法点窍 判断克服重力做功 或重力做功 的多少 只取决于重力以及终点与起点的高度差 与运动的路径无关 重力势能的变化量则取决于重力做功的多少 判断增加还是减少则看是重力做功还是克服重力做功 重力做正功 重力势能减小 克服重力做功 重力势能增加 题型二 机械能是否守恒的判断 例2 2012 茂名模拟 关于机械能是否守恒 下列说法正确的是 a 做匀速直线运动的物体机械能一定守恒b 做圆周运动的物体机械能一定守恒c 做变速运动的物体机械能可能守恒d 合外力对物体做功不为零 机械能可能守恒 解析 做匀速直线运动的物体与做圆周运动的物体 如果是在竖直平面内 则机械能不守恒 a b错误 合外力做功不为零 机械能可能守恒 c d正确 答案 cd 方法点窍 判断机械能守恒的条件是只有重力做功 与物体受什么力 做什么运动都没有关系 题型三 机械能守恒定律的基本应用 例3 如图所示 细绳跨过定滑轮悬挂两物体m和m 且m m 不计摩擦 系统由静止开始运动的过程中 a m m各自的机械能分别守恒b m减少的机械能等于m增加的机械能c m减少的重力势能等于m增加的重力势能d m和m组成的系统机械能守恒 解析 m下落过程中 绳的拉力对m做负功 m的机械能减少 m上升过程 绳的拉力对m做正功 m的机械能增加 a错误 对m m组成的系统 机械能守恒 易得b d正确 m减少的重力势能并没有全部用于m重力势能的增加 还有一部分转变成m m的动能 所以c错误 答案 bd 例4 从高为h的地方以初速度v水平抛出一小球 若不计空气阻力 当小球的动能刚好等于势能时 求小球距离地面的高度 解析 由于小球没有受到空气阻力 故平抛的过程中机械能守恒 设小球距离地面为h时 动能刚好等于势能 有mgh mv2 mgh ek 由题意得 ek mgh 联立解得 h 答案 方法点窍 应用机械能守恒定律解题的思路是 1 分析题意 确定研究对象 2 对研究对象进行受力分析 弄清物体所受各力的做功情况 判断是否符合机械能守恒的条件 3 选取合适的参考平面 明确初 末态的机械能 4 根据机械能的总量保持不变列方程 或组 求解 随堂训练 1 如图所示 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 则运动过程中机械能守恒的是图 错解 错选d 认为物体只要沿斜面向下运动 则机械能一定守恒 没有注意物体克服摩擦力做功 机械能减少了 答案 c 2 如图所示 质量为m的小球 从桌面上以