高考物理大二轮复习 专题二 能量与动量 8 机械能守恒和能量守恒定律课件.ppt

第8讲机械能守恒和能量守恒定律 2 机械能守恒定律解决实际问题 典题1 2018年3月台州选考质量评估 蹦极是一项极限活动 如图所示 游客站在平台上 用橡皮绳固定住身体后由静止下落 触地前弹起 然后反复弹起落下 不计空气阻力和橡皮绳的质量 在第一次下落过程中 a 游客一直处于完全失重状态b 橡皮绳刚绷紧时 游客的动能最大c 游客的机械能先保持不变 后逐渐减小d 游客下落到最低点时 橡皮绳的弹性势能大于游客减少的重力势能答案 c 3 解析 游客先加速失重 后减速超重 故a错误 橡皮绳刚绷紧时 拉力仍小于重力 仍向下加速 直到拉力等于重力后才开始减速 故b错误 橡皮绳刚绷紧前 游客做自由落体运动 机械能守恒 橡皮绳绷紧后 游客机械能开始转化为橡皮绳弹性势能 游客机械能越来越小 故c正确 最低点处游客的动能为0 而游客和橡皮绳组成的系统机械能守恒 所以游客重力势能全部转化为橡皮绳弹性势能 二者变化量相等 故d错误 4 解题技法 1 系统不包括弹簧 或橡皮绳 时 弹簧 或橡皮绳 的弹力对系统做功 系统机械能要发生变化 系统包括弹簧 或橡皮绳 时 弹簧 或橡皮绳 的弹性势能包含在系统的机械能中 2 绳牵引物体转动 绳的拉力与速度方向始终垂直 不做功 3 系统机械能守恒时无摩擦力做功 摩擦力做功会产生热量 不能再完全转化为机械能 5 当堂练1质量为m的物体以速度v0离开桌面 如图所示 当它经过a点时 所具有的机械能是 以桌面为参考平面 不计空气阻力 答案 解析 6 能量守恒定律解决实际问题 典题2 人们为了探索月球表面的物理环境 在地球上制造了月球探测车 假设 月球探测车质量为2 0 102kg 在充满电的情况下 探测车在地球上水平路面最大的运动距离为1 0 103m 探测车运动时受到地表的阻力为车重的 且探测车能以恒定功率1 6 103w运动 空气阻力不计 登月后 探测车在一段水平路面上以相同的恒定功率从静止启动 经过50s达到最大速度 最大速度值为12m s 此时发现在探测车正前方6 9 103m处有一凸起的小高坡 坡顶高为24m 已知地球表面的重力加速度g取10m s2 月球表面重力加速度为地球的 试求 1 月球探测车电板充满电后的总电能 2 月球表面水平路面对探测车的阻力与车重的比例系数 3 假设探测车在爬上小高坡过程中需要克服摩擦阻力做功1 2 104j 请分析判断探测车能否爬到坡顶 7 答案 1 1 106j 2 0 4 3 不能 解析 1 总电能e mg s 1 106j 2 在月球上有p mg vm 可得 0 4 3 达到最大速度时 月球车剩下的电能e1 e pt 9 2 105j达到最大速度时 月球车可用能量为 月球车从此处到达小高坡顶端需要的最小能量e3 mg x mg h w克f 9 4 105j由于e2 e3 故月球车所剩电能不足以支持车子爬上小高坡 8 解题技法1 对功能关系的进一步理解 1 做功的过程就是能量转化的过程 不同形式的能量发生转化是通过做功来实现的 2 功是能量转化的量度 功和能的关系 一是体现在不同的力做功 对应不同形式的能转化 二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等 9 2 运用能量守恒定律解题的基本思路 10 当堂练2 2018年杭州高考命题比赛卷 如图所示 在同一竖直平面内 一轻质弹簧一端固定 另一自由端恰好与水平线ab平齐 静止放于倾角为53 的光滑斜面上 长为l 9cm的轻质细绳一端固定在o点 另一端系一质量为m 1kg的小球 将细绳拉至水平 使小球在位置c由静止释放 小球到达最低点d时 细绳刚好被拉断 之后小球在运动过程中恰好沿斜面方向将弹簧压缩 弹簧的最大压缩量为x 5cm g取10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 求 1 细绳受到的拉力的最大值 2 d点到水平线ab的高度h 3 弹簧所获得的最大弹性势能ep 答案 1 30n 2 0 16m 3 2 9j 11 12 传送带相关问题 典题3 如图所示 甲 乙两传送带与水平面的夹角相同 都以恒定速率v向上运动 现将一质量为m的小物体 视为质点 轻轻放在a处 小物体在甲传送带上到达b处时恰好达到传送带的速率v 在乙传送带上到达离b处竖直高度为h的c处时达到传送带的速率v 已知b处离地面的高度均为h 则在小物体从a到b的过程中 a 小物体与甲传送带间的动摩擦因数较大b 两传送带对小物体做功不相等c 甲传送带消耗的电能比较大d 两种情况下因摩擦产生的热量相等 答案 c 13 解析 根据公式v2 2ax 可知物体加速度关系a甲 a乙 再由牛顿第二定律得 mgcos mgsin ma 得知 甲 乙 故a不正确 传送带对小物体做的功等于小物块机械能的增加量 动能增加量相等 重力势能的增加量也相同 故两种传送带对小物体做功相等 故b不正确 根据能量守恒定律 电动机消耗的电能e电等于摩擦产生的热量q与物块增加机械能之和 因物块两次从a到b增加的机械能相同 q甲 q乙 所以将小物体传送到b处 两种传送带消耗的电能甲更多 故c正确 d错误 14 解题技法解决该题关键要能够对物块进行受力分析 运用运动学公式和牛顿第二定律找出加速度和摩擦力的关系 注意传送带消耗电能和摩擦生热的关系及求法 15 当堂练3如图所示 质量m 0 5kg的小物块从a点沿竖直光滑的圆弧轨道 以va 2m s的初速度滑下 圆弧轨道的半径r 0 25m 末端b点与水平传送带相切 物块由b点滑上粗糙的传送带 当传送带静止时 物块滑到传送带的末端c点后做平抛运动 落到水平地面上的d点 已知c点到地面的高度h 5m c点到d点的水平距离x1 1m g取10m s2 求 1 物块滑到圆弧轨道底端时对轨道的压力 2 物块与传送带之间产生的内能 3 若传送带顺时针匀速转动 则物块最后的落地点可能不在d点 试讨论物块落地点到c点的水平距离x与传送带匀速运动的速度的关系 答案 1 23n 方向竖直向下 2 2j 3 见解析 16 解析 1 物块从a到b的过程中 由牛顿第三定律得 物块对轨道的压力f 23n 方向竖直向下 17 弹簧相关问题 典题4 如图所示 小球在竖直向下的力f作用下 将竖直轻弹簧压缩 若将力f突然撤去 小球将向上弹起并离开弹簧 直到速度为零时为止 不计空气阻力 则小球在上升过程中 a 小球的动能先增大后减小 弹簧弹性势能转化成小球的动能b 小球在离开弹簧时动能达到最大值c 小球动能最大时弹簧弹性势能为零d 小球 弹簧与地球组成的系统机械能守恒 答案 d 18 解析 撤去外力刚开始的一段时间内 小球受到的弹力大于重力 合力向上 小球向上加速运动 随着弹簧形变量的减小 弹力减小 后来弹力小于重力 小球做减速运动 离开弹簧后 小球仅受重力作用而做竖直上抛运动 由此可知 小球的动能先增大后减小 弹簧弹性势能转化为小球的动能和重力势能 故a错误 由a分析可知 小球先做加速度减小的加速运动 当弹力等于重力时 a 0 速度最大 动能最大 此后弹力小于重力 小球做加速度增大的减速运动 直到弹簧恢复原长时 小球飞离弹簧 故小球在离开弹簧时动能不是最大 小球动能最大时弹性势能不为零 故b c错误 在整个运动过程中 小球 弹簧与地球组成的系统只有重力与弹力做功 系统机械能守恒 故d正确 19 解题技法解决本题的关键是会通过物体的受力判断物体的运动 知道弹力和重力相等时 速度最大 理解好机械能守恒的条件是 只有重力或弹力做功 但是有弹力做功时是物体与弹簧组成的系统机械能守恒 单对物体或弹簧来说 机械能不守恒 这点可能是容易出错的地方 20 当堂练4如图 小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上 刚接触轻弹簧的瞬间速度是5m s 接触弹簧后小球速度v和弹簧缩短的长度 x之间关系如图所示 其中a为曲线的最高点 已知该小球重力为2n 弹簧在受到撞击至压缩到最短的过