高考物理一轮 专题15 机械能守恒定律学案 新课标.doc

2013届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题15 机械能守恒定律教学目标：1理解重力势能的概念，知道重力做功与重力势能变化的关系2理解弹性势能的概念，知道弹簧的弹力做功与弹性势能变化的关系3理解机械能守恒定律，并能应用其解决有关问题4理解做功与能量转化的对应关系本讲重点：1机械能守恒定律的条件2机械能守恒定律的应用本讲难点：机械能守恒定律的应用考点点拨：1重力势能及其变化2机械能守恒条件的判断3机械能守恒定律的应用4做功与能量转化的对应关系（功能关系）第一课时2机械能守恒定律：（1）内容：在只有_做功的情况下，物体的_发生相互转化，但总的机械能保持不变。（2）表达式：_或_。【重难点阐释】二、高考要点精析（一）重力势能及其变化考点点拨重力势能ep=mgh是相对的，式中的h是相对于零势能面的竖直高度差。重力势能有正、负零点的选择不同，重力势能不同，但其变化是绝对的，与零点的选择无关重力势能的变化量决定于重力做功。重力做正功，重力势能减少；重力做多少正功，重力势能就减少多少。反之，重力做多少负功，重力势能就增加多少。【例1】如图所示，劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1，m2的物块1、2拴接，劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2拴接，下端压在桌面上（不拴接），整个系统处于平衡状态.现施力将物块1缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面.在此过程中，物块2的重力势能增加了_，物块1的重力势能增加了_。解析：只要计算出初末状态两物块的高度变化，就可以算出重力做的功，进而求得势能的变化。初态：对k1，压缩量为；对k2，压缩量为末态：对k1，伸长量为；对k2，恰为原长考点精炼1在水平地面上铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，如将砖一块一块地叠放起来，至少需做的功为_。（二）机械能守恒条件的判断考点点拨机械能守恒条件是：没有摩擦和介质阻力，物体只发生动能和势能的相互转化；或者说只有重力做功，只有重力势能和动能之间相互转化，没有与其它形式能的转化。如果只有弹簧的弹力做功，弹簧与物体这一系统，弹性势能与动能之间发生相互转化，不与其它形式的能发生转化，系统满足机械能守恒。【例2】如图所示的四个选项中，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。考点精炼2如图物块和斜面都是光滑的，物块从静止沿斜面下滑过程中，物块机械能是否守恒？系统机械能是否守恒？第二课时（三）机械能守恒定律的应用考点点拨（1）机械能守恒定律的各种表达形式，即； 点评：用时，需要规定重力势能的参考平面。用时则不必规定重力势能的参考平面，因为重力势能的改变量与参考平面的选取没有关系。尤其是用，只要把增加的机械能和减少的机械能都写出来，方程自然就列出来了。（2）解题步骤确定研究对象和研究过程。判断机械能是否守恒。选定一种表达式，列式求解。【例4】如图，质量为m1的物体a经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2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m3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（m1m2）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 kx1m1g 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 kx2m2g 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em3g(x1x2)m1g(x1x2) 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 （1）外力做的总功等于物体动能的增量：w外=ek，这就是动能定理。（2）重力做的功等于物体重力势能的增量：wg= -ep。（3）重力以外的其他力做的功等于物体机械能的增量：w其它=e，（w其它表示除重力以外的其它力做的功）。（4）一对相互作用的滑动摩擦力做的总功，等于系统增加的内能（摩擦生热）：f d=q（d为这两个物体间相对移动的路程）。【例5】如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上。其正上方a位置有一只小球。小球从静止开始下落，在b位置接触弹簧的上端，在c位置小球所受弹力大小等于重力，在d位置小球速度减小到零。小球下降阶段下列说法中正确的是abcda在b位置小球动能最大b在c位置小球动能最大c从ac位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加d从ad位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加解析：小球动能的增加用合外力做功来量度，ac小球受的合力一直向下，对小球做正功，使动能增加；cd小球受的合力一直向上，对小球做负功，使动能减小，所以b正确。从ac小球重力势能的减少等于小球动能的增加和弹性势能之和，所以c正确。a、d两位置动能均为零，重力做的正功等于弹力做的负功，所以d正确。选b、c、d。考点精炼（2）因两球在光滑水平面上运动时的速度v比b从h处自由滑下的速度大，增加的动能就是杆对b做正功的结果。b增加的动能为：因系统的机械能守恒，所以杆对b球做的功与杆对a球做的功的数值应该相等，杆对b球做正功，对a做负功。所以杆对a球做的功为：。（3）当系统在斜面和水平面上运动时，a、b的运动状态相同，杆中无作用力，杆对a不做功；当b球从斜面进入水平面，而a球仍在斜面上运动时，a、b的运动状态不同，此过程中杆对a球做功。三、考点落实训练1如图所示，质量为m的物体放在水平地面上，物体上方安装一劲度系数为k的轻弹簧，在弹簧处于原长时，用手拉着其上端p点缓慢地向上移动，直到物体脱离地面向上移动一段距离，在这一过程中，p点的位移为h，则物体重力势能的增加量（ ）mpa等于mghb小于mghc大于mghd无法确定2如图所示，在光滑水平面上放一木板；木板的左端放一物体，对物体施加一水平恒力f，将物体由静止开始直到从木板右端拉出。如果第一次木板被固定在地面上，第二次木板未被固定，则这两种情况下（ ）fa摩擦力大小相同 bf做的功相同c摩擦产生的热相同d物体获得的动能相同3如图所示，在水平台面上的a点，一个质量为m的物体以初速度v0被抛出，不计空气阻力，当它到达b点时，物体的动能为（ ）amv02mgh bmv02mghcmghmgh dmv02mg(hh)h4如图所示，粗细均匀，两端开口的u形管内装有同种液体，开始时两边液面高度差为h，管中液柱总长度为4h，后来让液体自由流动，当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度为 （ ）a b c d7某物体做变速直线运动，则下列说法中不正确的是（ ）a若改变物体速度的是重力，物体的机械能不变b若改变物体速度的是摩擦力，物体的机械能必定减少c若改变物体速度的是摩擦力，物体的机械能可能增加d在物体速度增加的过程中，物体的机械能必定增加8某人把原来静止于地面上的质量为2kg的物体向上提起1m，并使物体获得1m/s的速度，取g=10m/s2，则这过程中下列说法中正确的是（ ）a人对物体做的功为21jb合外力对物体做的功为21jc合外力对物体做功20jd物体的重力势能增加20j考点落实训练参考答案1b 开始时p点向上移动，若弹力小于重力，物体不会离开地面，直到弹力等于重力后物体才随p点向上移动，所以物体向上移动的距离小于p点向上移动的距离h，物体重力势能的增加量小于mgh。2ac 对物体施加一水平恒力f，将物体由静止开始直到从木板右端拉出，如果第一次木板被固定在地面上，第二次木板未被固定，这两种情况下摩擦力大小相同，但两次物体对地的位移不同，f做的功不同，第二次木板未被固定时f做的功多，物体获得的动能大。摩擦产生的热等于相互作用的摩擦力与相对位移的乘积，两次的相对位移相同，两次摩擦产生的热量相同。所以，本题的选项ac正确。5acd a球落地前以两球整体为对象，根据牛顿第二定律有，求得加速度为，a正确；从释放到a球落地，根据机械能守恒，有：解得：两球落地后均不再弹起，所以a、b两落地的水平距离为s=vt=，b错，c正确。绳l对b球做的功等于b球获得的动能，w=，d正确。7 bd 若改变物体速度的是重力，只引起动能和重力势能的转化，物体的机械能不变，a正确；若改变物体速度的是摩