高考物理复习三节机械能守恒定律及其应用沪科版PPT课件.ppt

第三节机械能守恒定律及其应用 1 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及其应用 基础知识梳理 2 基础知识梳理 重力 一 重力势能1 定义 物体的重力势能等于它所受 与 的乘积 2 公式 Ep 3 矢标性 重力势能是 但有正 负 其意义是表示物体的重力势能比它在 上大还是小 这与功的正 负的物理意义不同 4 特点 所处高度 mgh 标量 参考平面 3 1 系统性 重力势能是 和 共有的 2 相对性 重力势能的大小与 的选取有关 重力势能的变化是 的 与参考平面的选取 5 重力做功与重力势能变化的关系重力做正功时 重力势能 重力做负功时 重力势能 重力做多少正 负 功 重力势能就 多少 即WG 物体 地球 参考平面 绝对 无关 减小 增加 减小 增加 Ep 4 二 弹性势能1 定义 物体由于发生 而具有的能 2 大小 弹性势能的大小与 及 有关 弹簧的形变量越大 劲度系数 弹簧的弹性势能 3 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 即弹簧恢复原长过程中弹力做 弹性势能 形变量变大的过程中弹力做 弹性势能 弹性形变 形变量 劲度系数 越大 越大 减小 增加 正功 减小 负功 增加 5 1 弹力做功与弹性势能变化的关系跟重力做功与重力势能变化的关系 有哪些相似的地方 提示 1 1 做正功势能减小 做负功势能增加 2 与实际过程无关 只与初末状态有关 思考感悟 6 三 机械能守恒定律1 内容 在只有 或 做功的情况下 物体系统内的 和 相互转化 机械能的总量 2 条件 重力 弹力 动能 势能 保持不变 只有重力或弹力做功 7 3 守恒表达式 Ep EB 8 2 重力势能的正 负与功的正 负意义有何不同 提示 2 正功表示动力对物体做功 负功表示阻力对物体做功 势能为正 说明物体在零势能面的上方 重力势能大于零 势能为负 说明物体在零势能面的下方 重力势能小于零 思考感悟 9 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 例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动 物体的机械能守恒 2 受其他力 但其他力不做功 只有重力或弹簧弹力做功 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 10 2 判断机械能是否守恒的几种方法 1 利用机械能的定义判断 直接判断 若物体在水平面上匀速运动 其动能 势能均不变 机械能不变 若一个物体沿斜面匀速下滑 其动能不变 重力势能减少 其机械能减少 2 用做功判断 若物体或系统只有重力 或弹簧的弹力 做功 虽受其他力 但其他力不做功 机械能守恒 11 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 则物体系统机械能守恒 4 对一些绳子突然绷紧 物体间非弹性碰撞等 除非题目特别说明 否则机械能必定不守恒 名师点睛 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 判断机械能是否守恒时 要根据不同情景恰当地选取判断方法 12 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 下列叙述中正确的是 A 做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒B 做匀速直线运动的物体的机械能可能守恒C 外力对物体做功为零 物体的机械能一定守恒D 系统内只有重力和弹力做功时 系统的机械能一定守恒 13 解析 选BD 做匀速直线运动的物体 若只有重力对它做功时 机械能守恒 若重力以外的其他外力对物体做功的代数和不为零 则物体的机械能不守恒 故A错误B正确 外力对物体做功为零时 有两种情况 若重力不做功 则其他力对物体做功的代数和也必为零 此时物体的机械能守恒 若重力做功 其他外力做功的代数和不为零 此时机械能不守恒 故C错误 由机械能守恒条件知D正确 14 二 机械能守恒定律的应用1 应用机械能守恒定律的一般步骤 1 正确选取研究对象 必须明确研究对象是一个系统 而不能是一个单一的物体 2 分析研究对象在运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 选取零势能面 确定研究对象在初 末状态的机械能 4 根据机械能守恒定律列出方程 5 解方程求出结果 并对结果进行必要的讨论和说明 15 名师点睛 1 应特别关注研究对象的 一个过程 和 两个状态 2 零势能面的选取是任意的 在通常情况下 一般选取地面或物体在运动过程中所达到的最低水平面为零势能面 16 17 意义 系统 或物体 的机械能守恒时 系统增加 或减少 的动能等于系统减少 或增加 的重力势能 注意问题 要明确重力势能的增加或减少量 即重力势能的变化 可以不选取零势能参考平面 3 转移观点 表达式 EA增 EB减 意义 若系统由A B两部分组成 当系统的机械能守恒时 则A部分物体机械能的增加量等于B部分物体机械能的减少量 18 注意问题 A部分机械能的增加量等于A末状态的机械能减初状态的机械能 而B部分机械能的减少量等于B初状态的机械能减末状态的机械能 名师点睛 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 19 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 2010年高考安徽卷 伽利略曾设计如图5 3 1所示的一个实验 将摆球拉至M点放开 摆球会达到同一水平高度上的N点 如果在E或F处钉上钉子 摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点 反过来 如果让摆球从这些点下落 它同样会达到原水平高度上的M点 这个实验可以说明 物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面 或弧线 下滑时 其末速度的大小 20 2019 12 30 21 图5 3 1A 只与斜面的倾角有关B 只与斜面的长度有关C 只与下滑的高度有关D 只与物体的质量有关解析 选C 由题可知摆球由同一位置释放 虽然经过的轨迹不同 但达到的高度相同 说明到达圆弧最低端的速度大小相同 仅与高度有关 故选项C正确 A B D均错 22 经典题型探究 23 图5 3 2 1 H的大小等于多少 2 试讨论此球能否到达BDO轨道的O点 并说明理由 24 思路点拨 小球先做自由落体运动 然后沿着两个半径不同的圆弧轨道运动 全过程满足机械能守恒 解题样板 1 小球从H高处落下 进入轨道 沿BDO轨道做圆周运动 小球受重力和轨道的支持力 设小球通过D点的速度为v 通过D点时轨道对小球的支持力N 大小等于小球对轨道的压力 是它做圆周运动的向心力 25 26 答案 1 10m 2 见解析 反思领悟 对于复杂的过程一定要分解为几个相互联系的简单过程分析 注意研究对象和研究过程的选择 注意几个简单过程的相互联系 27 如图5 3 3所示 长为L的轻杆 一端装有固定光滑的转动轴O 另一端及中点固定着质量相同的B球和A球 将轻杆从水平位置由静止释放 当轻杆摆至竖直位置时 A B两球的速度大小各是多少 图5 3 3 28 思路点拨 A B单个物体的机械能不守恒 可以对A B为系统进行分析求解 解析 对A B及杆整体受力分析可知 除重力外 还有轴对系统的支持力 支持力不做功 只有重力做功 因此A B组成系统的机械能守恒 令轴正下方L处为零势能面 选A B处于水平状态为初态 B至最低点为末态 29 30 规律总结 1 两个或多个物体系统机械能守恒时 其中的单个物体的机械能一般是不守恒的 2 轻杆上固定两物体 绕与垂直轻杆的某一光滑轴转动过程中 两物体的角速度相同 互动探究若A B两球质量为m 在上述过程中 轻杆对B球做多少功 31 32 满分样板14分 2010年高考上海物理卷 如图5 3 4 ABC和ABD为两个光滑固定轨道 A B E在同一水平面上 C D E在同一竖直线上 D点距水平面的高度为h C点的高度为2h 一滑块从A点以初速度v0分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出 1 求滑块落到水平面时 落点与E点间的距离sC和sD