（状元课堂）高三物理 （考点透视+典例精析+常见误区+基础演练+实验+综合能力测试）模块五 机械能 第三节 重力势能 重力的功 机械能守恒定律 新人教版.doc

第三节 重力势能 重力的功 机械能守恒定律【考点透视】一、考纲指要1、重力势能、重力做功与重力势能改变的关系 2、弹性势能 3、机械能守恒定律 二、命题落点1、机械能守恒的判断。如 例12、含弹簧的系统机械能守恒定律的分析与计算。如例2。3、理解机械能的变化及变化量度。如例34、机械能守恒与圆周运动结合。如例4【典例精析】图531例1：(2002春全国) 图531四个选项中，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中的力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解析：机械能守恒的条件是：只有重力做功，a、b除去重力做功外，还有外力f做功，d因为斜面粗糙，摩擦力做功，机械能也不守恒， c中只有重力做功，机械能守恒。图7图532例2：（2005全国）如图532，质量为的物体a经一轻质弹簧与下方地面上的质量为的物体b相连，弹簧的劲度系数为k，a、b都处于静止状态。一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体a，另一端连一轻挂钩。开始时各段绳都处于伸直状态，a上方的一段绳沿竖直方向。现在挂钩上升一质量为的物体c并从静止状态释放，已知它恰好能使b离开地面但不继续上升。若将c换成另一个质量为的物体d，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次b刚离地时d的速度的大小是多少？已知重力加速度为g。解析：开始时，a、b静止，设弹簧压缩量为x1，有 kx1=m1g 挂c并释放后，c向下运动，a向上运动，设b刚要离地时弹簧伸长量为x2，有kx2=m2g b不再上升，表示此时a和c的速度为零，c已降到其最低点。由机械能守恒，与初始状态相比，弹簧性势能的增加量为e=m3g(x1+x2)m1g(x1+x2) c换成d后，当b刚离地时弹簧势能的增量与前一次相同，由能量关系得 由式得 由式得 例3：物体以8m/s2的加速度从静止开始竖直向下运动，则物体在下落的过程中a机械能增加 b机械能减小c机械能不变 d条件不足、无法判断解析 如果物体以加速度a=g=10m/s2的加速度下落，物体只受重力，下落过程中机械能守恒。当物体以8m/s2的加速度下落时，物体必须受一阻力，且该力做负功，由此判断物体机械能减少。答案：b图5-3-3例4：如图5-3-3所示，质量为m的小球由光滑斜轨道自由下滑后，接着又在一个与斜轨道相连的竖直的光华圆环内侧运动，阻力不计，求 小球至少应从多高的地方滑下，才能达到圆环顶端而不离开圆环小球到达圆环底端时，作用于环底的压力解析：小球在下滑的过程中机械能守恒，设地面为零势能面，小球下落的高度为h，小球能到达环顶端市的速度最小为v2。小球到达环顶端而不离开的临界条件为重力恰好全部提供向心力 即小球在开始的机械能为e1=mgh小球在环顶端的机械能为根据机械能守恒 e1=e2整理得：h=2.5r，即小球至少从离底端2.5r出滑下才能到达环顶而不离开圆环。当环从h=2.5r处下滑到底部速度为vb，由机械能守恒得 即小球在底端受到重力mg和支持力n，小球作圆周运动所需要的向心力由支持力和重力提供，即整理得：n=6mg圆环对小球的支持力与小球对圆环的压力是作用力反作用力，所以小球作用于圆环的压力为6mg【常见误区】不能正确判断机械能守恒条件。图5-3-4如图5-3-4所示，一轻弹簧固定于o点，另一段系一重物，将重物从与悬点o在同一水平面且弹簧保持原长的a点无初速释放，让他自由下摆，不计空气阻力，在重物由a点摆向最低点的过程中，重力做正功，重力势能减小；弹力做负功，重物的机械能减小。从能量的转化角度讲，物体机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量。易错点：误认为弹簧做功不引起机械能的变化。【基础演练】1（2002年全国高考试题）在光滑水平面上有两个相同的弹性小球a、b，质量都为m.现b球静止.a球向b球运动，发生正碰.已知碰撞过程中总机械能守恒，两球压缩最紧时弹性势能为ep，则碰前a球的速度等于（ ）图1图535a. b. c.2d.22如图535，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由abc的运动过程中 （ ）a小球和弹簧总机械能守恒b小球的重力势能随时间均匀减少c小球在b点时动能最大d到c点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量3一物体从高处匀加速下落，在下落过程中它的机械能（ ）a一定增加 b一定减小c保持不变 d条件不足、无法确定图2图5364如图536，斜面置于光滑的水平面上，其光滑斜面上有 一物体由静止开始下滑，在物体下滑的过程中，下列说法正确的是 （ ）a物体的重力势能减小，动能增加b物体的机械能不变c斜面对物体的支持力垂直于支持面，不对物体做功d物体和斜面组成的系统机械能守恒图4图5375