高考物理一轮复习 第六章 机械能 6.3 机械能守恒定律及其应用课件.ppt

必考部分力学 1 7章 第六章机械能 第3节机械能守恒定律及其应用 栏目导航 1 2 3 4 抓知识点 抓重难点 课时跟踪检测 抓易错点 一 重力做功与重力势能1 重力做功的特点 1 重力做功与路径无关 只与始末位置的 有关 2 重力做功不引起物体 的变化 2 重力势能 1 公式 ep 2 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参考平面上大还是小 这与功的正 负的物理意义不同 3 系统性 重力势能是物体和 共有的 4 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 高度差 机械能 mgh 标量 地球 参考平面 绝对 无关 3 重力做功与重力势能变化的关系 1 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 2 定量关系 重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量 即wg ep2 ep1 减少 增加 ep 关于重力势能 下列说法中正确的是 a 物体的位置一旦确定 它的重力势能的大小也随之确定b 物体与零势能面的距离越大 它的重力势能也越大c 一个物体的重力势能从 5j变化到 3j 重力势能减少了d 重力势能的减少量等于重力对物体做的功解析 物体的重力势能与参考面的选择有关 同一物体在同一位置相对不同的参考面重力势能不同 a选项错 物体在零势能面上 距零势能面的距离越大 重力势能越大 物体在零势能面以下 距零势能面的距离越大 重力势能越小 b选项错 重力势能中的正 负号表示大小 5j的重力势能小于 3j的重力势能 c选项错 重力做的功量度了重力势能的变化 d选项正确 答案 d 即时突破 二 弹性势能1 弹性势能 1 定义 发生弹性形变的物体之间 由于有弹力的相互作用而具有的势能 叫做弹性势能 2 弹性势能的大小与形变量及有关 3 矢标性 4 一般选弹簧形变为零的状态为弹性势能零点 2 弹力做功与弹性势能变化的关系 1 弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重力势能变化的关系 用公式表示 w 2 对于弹性势能 一般物体的弹性形变量越大 弹性势能 劲度系数 标量 ep 越大 加深理解发生形变的物体不一定具有弹性势能 只有发生弹性形变的物体才具有弹性势能 多选 关于弹性势能 下列说法中正确的是 a 任何发生弹性形变的物体 都具有弹性势能b 任何具有弹性势能的物体 一定发生了弹性形变c 物体只要发生形变 就一定具有弹性势能d 弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关解析 发生弹性形变的物体的各部分之间 由于弹力作用而具有的势能 叫做弹性势能 任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能 任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变 故a b正确 物体发生了形变 若是非弹性形变 无弹力作用 则物体就不具有弹性势能 故c错误 弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外 还跟弹簧的劲度系数有关 故d错误 答案 ab 即时突破 三 机械能守恒定律1 内容在只有 做功的物体系统内 动能和势能可以互相 而总的机械能保持 注意 对于弹力做功 中学阶段一般只研究 弹簧的弹力 做功的问题 2 机械能守恒的条件只有重力或弹力做功 重力或弹力 转化 不变 ep eb增 加深理解判断物体机械能是否守恒的两个角度1 第一个角度 根据守恒表达式 如果e1 e2 则物体的机械能守恒 2 第二个角度 根据守恒条件 具体情况如下 1 如果物体只受重力 则机械能守恒 2 物体还受其他力 但其他力对物体不做功或做功代数和为零 则机械能守恒 3 需要特别注意的是如图所示情形 系统的机械能守恒 但物体的机械能不守恒 判断正误 1 物体所受的合外力为零 物体的机械能一定守恒 2 合外力做功为零 物体的机械能一定守恒 3 物体除受重力外 还存在其他力作用 但其他力不做功 物体的机械能一定守恒 即时突破 机械能守恒的判断方法 1 从机械能的定义直接判断 若物体动能 势能均不变 则机械能不变 若一个物体动能不变 重力势能变化 或重力势能不变 动能变化 或动能和重力势能同时增加 或减少 则其机械能一定变化 2 用做功判断 若物体或系统只有重力 或弹簧的弹力 做功 虽受其他外力 但其他外力不做功 则机械能守恒 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 则物体系统的机械能守恒 多选 如图所示 一轻弹簧一端固定在o点 另一端系一小球 将小球从与悬点o在同一水平面且使弹簧保持原长的a点无初速度地释放 让小球自由摆下 不计空气阻力 在小球由a点摆向最低点b的过程中 下列说法中正确的是 a 小球的机械能守恒b 小球的机械能减少c 小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变d 小球和弹簧组成的系统机械能守恒 例1 解析 小球由a点下摆到b点的过程中 弹簧被拉长 弹簧的弹力对小球做了负功 所以小球的机械能减少 故选项a错误 b正确 在此过程中 由于有重力和弹簧的弹力做功 所以小球与弹簧组成的系统机械能守恒 即小球减少的重力势能等于小球获得的动能与弹簧增加的弹性势能之和 故选项c错误 d正确 答案 bd 多选 一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落 到最低点时距水面还有数米距离 假定空气阻力可忽略 运动员可视为质点 下列说法正确的是 a 运动员到达最低点前重力势能始终减少b 蹦极绳张紧后的下落过程中 弹力做负功 弹性势能增加c 蹦极过程中 运动员 地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒d 蹦极过程中 重力势能的改变与重力势能零点的选取有关 跟踪训练1 解析 运动员到达最低点前 重力始终做正功 重力势能始终减少 选项a正确 蹦极绳张紧后的下落过程中 弹力沿绳往上 故弹力做负功 弹性势能增加 选项b正确 由机械能守恒的条件可知 运动员 地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒 选项c正确 重力势能大小与重力势能零点的选取有关 但重力势能的改变与重力势能零点的选取无关 选项d错误 答案 abc 1 机械能守恒定律的表达式 2 机械能守恒定律与动能定理的比较 2017届广州二模 如右图所示 在同一竖直平面内 一轻质弹簧静止放于光滑斜面上 其一端固定 另一端恰好与水平线ab平齐 长为l的轻质绳一端固定在o点 另一端系一质量为m的小球 将细绳拉至水平 此时小球在位置c 现由静止释放小球 小球到达最低点d时 细绳刚好被拉断 d点与ab相距h 之后小球在运动过程中恰好与弹簧接触并沿斜面方向压缩弹簧 弹簧的最大压缩量为x 试求 1 细绳所能承受的最大拉力f 2 斜面倾角 的正切值 3 弹簧所获得的最大弹性势能ep 例2 应用机械能守恒定律解题的一般步骤 提分秘笈 跟踪训练2 例3 由a的受力图可知 a下落过程中 杆对a的作用效果为先推后拉 其加速度大小先小于g后大于g 选项c错误 当a落地前杆对a的推力减为零的时刻杆对b的作用力也为零 此时b的加速度为零 b的机械能最大 a的机械能最小 这时b受重力 支持力 且fnb mg 由牛顿第三定律可知 b对地面的压力大小为mg 选项d正确 答案 bd 1 多物体机械能守恒问题的分析方法 1 对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中 系统的机械能是否守恒 2 注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系 3 列机械能守恒方程时 一般选用 ek ep的形式 2 多物体机械能守恒问题的三点注意 1 正确选取研究对象 2 合理选取物理过程 3 正确选取机械能守恒定律常用的表达形式列式求解 提分秘笈 跟踪训练3 多选 2016届山东济宁一模 如图所示 带有挡板的光滑斜面固定在水平地面上 斜面的倾角为 30 质量均为1kg的a b两物体用轻弹簧拴接在一起 弹簧的劲度系数为5n cm 质量为2kg的物体c用细线通过光滑的轻质定滑轮与物体b连接 开始时a b均静止在斜面上 a紧靠在挡板处 用手托住c 使细线刚好被拉直 现把手拿开 让c由静止开始运动 从c开始运动到a刚要离开挡板的过程中 下列说法正确的是 g取10m s2 a 初状态弹簧的压缩量为1cmb 末状态弹簧的压缩量为1cmc 物体b c与地球组成的系统机械能守恒d 物体c克服绳的拉力所做的功为0 2j 例1 错后感悟 系统机械能守恒的条件是在这一过程中系统只有重力或弹力做功 研究对象是一个系统的一段过程 本题把b c和地球看作一个系统 在c开始运动到a刚要离开挡板的过程中 弹簧的弹力先是对b做正功 后又对b做负功 且正功 负功一样多 只看初 末状态 弹簧弹力做功为零 b c和地球这个系统的初 末状态机械能是相等的 但是不能说这个系统在从c开始运动到a刚要离开挡板的过程中机械能守恒 因为中间过程有弹簧的弹力做功 如果没有对系统机械能守恒的条件理解透彻 易错选c 2016届武汉第39中学月考 如图所示 长为l1的橡皮条与长为l2的细绳的一端都固定在o点 另一端分别系两球a和b a和b的质量相等 现将两绳都拉至水平位置 由静止释放 摆至最低点时 橡皮条和细绳长度恰好相等 若不计橡皮条和细绳的质量 两球经最低点速度相比 a a球大b b球大c 两球一样大d 条件不足 无法比较 跟踪训练1 解析 对a球 重力势能的减少量等于a球动能的增加量与橡皮条弹性势能的增加量 而b球减少的重力势能全部转化为动能 又两球运动过程中重力势能的减少量相等 故两球经过最低点时b球动能大 即速度大 b项正确 答案 b错后感悟 考生误认为a球和b球的机械能均不变 错选c项 摆至最低点的过程中 a球与橡皮条组成的系统机械能守恒 但a球的机械能是不守恒的 为避免此类错误的发生在应用机械能守恒定律时要注意系统的选择 例2 答案 bcd 错后感悟 小球运动过程中机械能守恒 误认为小球的动能可以全部转化为重力势能 漏选b项 造成漏选的原因是对斜抛的最高点认识不到位 所谓最高点不是物体的速度为0 而是物体在竖直方向的分速度为0 正确认识 最高点 可避免此类错误的发生 有一竖直放置的 t 形架 表面光滑 滑块a b分别套在水平杆与竖直杆上 a b用一根不可伸长的轻细绳相连 a b质量相等 可看作质点 如图 开始时细绳处于水平伸直状态a b静止 由静止释放b后 已知当细绳与竖直方向的夹角为60 时滑块b沿竖直杆下滑的速度为v 则连接a b的绳长为 例3 如图所示 一轻绳通过无摩擦的小定滑轮o与小球b连接 另一端与套在光滑竖直杆上的小物块a连接 杆两端固定且足够长 物块a由静止从图示位置释放后 先沿杆向上运动 设某时刻物块a运动的速度大小为va 小球b运动的速度大小为vb 轻绳与杆的夹角为 则 a va vbcos b vb vasin c 小球b减小的势能等于物块a增加的动能