高中物理 第7章 机械能守恒定律 第8节 习题课 机械能守恒定律的应用课件 新人教版必修2.ppt

要点归纳 习题课机械能守恒定律的应用 机械能守恒定律的判断 机械能守恒的条件绝不是合力的功等于零 更不是合力为零 只有重力做功 不等于 只受重力作用 1 利用机械能的定义判断 判断物体动能和势能的和即机械能是否变化 如匀速上升 匀速下降 沿斜面匀速运动的物体机械能必定不守恒 2 用做功判断 看物体或系统是否只有重力 或弹簧的弹力 做功 3 用能量转化来判断 看是否存在其他形式的能和机械能相互转化 如有滑动摩擦力做功时 因摩擦生热 系统机械能将有损失 4 对一些绳子突然绷紧 物体间碰撞等情况 除非题目特别说明 否则机械能必定不守恒 精典示例 例1 多选 如图1所示 斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上 现将一小球从图示位置静止释放 不计一切摩擦 则在小球从释放到落至地面的过程中 下列说法正确的是 图1 a 斜劈对小球的弹力不做功b 斜劈与小球组成的系统机械能守恒c 斜劈的机械能守恒d 小球机械能的减少量等于斜劈动能的增加量 解析小球有竖直方向的位移 所以斜劈对小球的弹力对球做负功 故a选项错误 小球对斜劈的弹力对斜劈做正功 所以斜劈的机械能增加 故c选项错误 不计一切摩擦 小球下滑过程中 小球和斜劈组成的系统中只有动能和重力势能相互转化 系统机械能守恒 故b d选项正确 答案bd 针对训练1 多选 如图2所示 下列关于机械能是否守恒的判断正确的是 图2 a 甲图中 火箭升空的过程中 若匀速升空机械能守恒 若加速升空机械能不守恒b 乙图中物体匀速运动 机械能守恒c 丙图中小球做匀速圆周运动 机械能守恒d 丁图中 轻弹簧将a b两小车弹开 两小车组成的系统机械能不守恒 两小车和弹簧组成的系统机械能守恒 解析题图甲中无论火箭匀速上升还是加速上升 都有推力做功 机械能增加 因而机械能不守恒 题图乙中拉力f做功 机械能不守恒 题图丙中 小球受到的所有力都不做功 机械能守恒 题图丁中 弹簧的弹力做功 弹簧的弹性势能转化为两小车的动能 两小车与弹簧组成的系统机械能守恒 答案cd 含弹簧类机械能守恒问题 精典示例 例2 如图3所示 固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环 圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接 弹簧的另一端连接在墙上 并且处于原长状态 现让圆环由静止开始下滑 已知弹簧原长为l 圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2l 未超过弹性限度 则在圆环下滑到最大距离的过程中 图3 a 圆环的机械能守恒b 弹簧弹性势能变化了c 圆环下滑到最大距离时 所受合力为零d 圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变 答案b 针对训练2 如图4所示 轻弹簧一端与墙相连处于自然状态 质量为4kg的木块沿光滑的水平面以5m s的速度运动并开始挤压弹簧 求 图4 1 弹簧的最大弹性势能 2 木块被弹回速度增大到3m s时弹簧的弹性势能 答案 1 50j 2 32j 要点归纳 机械能守恒定律和动能定理的应用比较 机械能守恒定律和动能定理的比较 精典示例 例3 如图5所示 某人以v0 4m s的速度斜向上 与水平方向成45 角 抛出一个小球 小球落地时速度为v 8m s 不计空气阻力 求小球抛出时的高度h 甲 乙两位同学看了本题的参考解法 后争论了起来 甲说此解法依据的是动能定理 乙说此解法依据的是机械能守恒定律 你对甲 乙两位同学的争论持什么观点 请简单分析 并求出抛出时的高度h g取10m s2 图5 答案见解析 针对训练3 为了研究过山车的原理 某兴趣小组提出了下列设想 取一个与水平方向夹角为37 长为l 2 0m的粗糙倾斜轨道ab 通过水平轨道bc与半径为r 0 2m的竖直圆轨道相连 出口为水平轨道de 整个轨道除ab段以外都是光滑的 其中ab与bc轨道以微小圆弧相接 如图6所示 一个质量m 1kg的小物块以初速度v0 5 0m s从a点沿倾斜轨道滑下 小物块到达c点时速度vc 4 0m s 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 图6 1 求小物块到达c点时对圆轨道压力的大小 2 求小物块从a到b运动过程中摩擦力所做的功 3 为了使小物块不离开轨道 并从轨道de滑出 求竖直圆轨道的半径应满足什么条件 解析 1 设小物块到达c点时受到圆轨道的支持力大小为fn 根据牛顿第二定律有 解得fn 90n根据牛顿第三定律 小物块对圆轨道压力的大小为90n 2 由于水平轨道bc光滑 无摩擦力做功 所以可将研究小物块从a到b的运动过程转化为研究从a到c的过程 物块从a到c的过程中 根据动能定理有 解得wf 16 5j 答案 1 90n 2 16 5j 3 r 0 32m 1 机械能守恒的判断 下列运动的物体 机械能守恒的是 a 物体沿斜面匀速下滑b 物体从高处以0 9g的加速度竖直下落c 物体沿光滑曲面滑下d 拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升 解析物体沿斜面匀速下滑时 动能不变 重力势能减小 所以机械能减小 物体以0 9g的加速度竖直下落时 除重力外 其他力的合力向上 大小为0 1mg 合力在物体下落时对物体做负功 物体机械能不守恒 物体沿光滑曲面滑下时 只有重力做功 机械能守恒 拉着物体沿斜面上升时 拉力对物体做功 物体机械能不守恒 综上 机械能守恒的是c项 答案c 2 含弹簧类机械能守恒问题 如图7所示 在高1 5m的光滑平台上有一个质量为2kg的小球被一细线拴在墙上 小球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧 当烧断细线时 小球被弹出 小球落地时的速度方向与水平方向成60 角 则弹簧被压缩时具有的弹性势能为 g取10m s2 图7 a 10jb 15jc 20jd 25j 答案a 3 机械能守恒与动能定理的综合应用 滑板运动是一项惊险刺激的运动 深受青少年的喜爱 如图8所示是滑板运动的轨道 ab和cd是一段圆弧形轨道 bc是一段长7m的水平轨道 一运动员从ab轨道上的p点以6m s的速度下滑 经bc轨道后冲上cd轨道