高考物理一轮复习 第5章 机械能守恒定律及其应用基础课时14课件.ppt

基础课时14机械能守恒定律及其应用 知识点一 重力做功与重力势能1 重力做功的特点 1 重力做功与 无关 只与始 末位置的 有关 2 重力做功不引起物体 的变化 知识梳理 路径 高度差 机械能 2 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 物体重力势能的 量 即wg ep2 ep1 ep1 ep2 3 重力势能的变化量是绝对的 与参考面的选取 减小 增大 等于 减小 ep 无关 3 弹性势能 1 概念 物体由于发生 而具有的能 2 大小 弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关 弹簧的形变量 劲度系数 弹簧的弹性势能越大 3 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 弹性形变 越大 越大 ep 动能 势能 弹性势能 重力势能 重力或弹力 保持不变 思考 运动员抛出的铅球所受空气的阻力远小于其重力 请思考以下问题 1 铅球在空中运动过程中 能否视为机械能守恒 2 若铅球被抛出时速度大小一定 铅球落地时的速度大小与运动员将铅球抛出的方向有关吗 3 在求解铅球落地的速度大小时 可以考虑应用什么规律 1 2015 四川攀枝花二诊 篮球场上 运动员练习投篮 篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐 球的轨迹如图1中虚线所示 从篮球出手到落入篮筐的过程中 篮球的重力势能 a 一直增大b 一直减小c 先减小后增大d 先增大后减小 诊断自测 解析从篮球出手到落入篮筐的过程中 篮球的重力不变 高度先增大后减小 则其重力势能先增大后减小 故d正确 答案d 2 如图2所示 在光滑水平面上有一物体 它的左端连接着一轻弹簧 弹簧的另一端固定在墙上 在力f作用下物体处于静止状态 当撤去力f后 物体将向右运动 在物体向右运动的过程中 下列说法正确的是 a 弹簧的弹性势能逐渐减少b 物体的机械能不变c 弹簧的弹性势能先增加后减少d 弹簧的弹性势能先减少后增加 解析因弹簧左端固定在墙上 右端与物体连接 故撤去f后 弹簧先伸长到原长后 再被物体拉伸 其弹性势能先减少后增加 物体的机械能先增大后减小 故d正确 a b c均错误 答案d 3 多选 如图3所示 下列关于机械能是否守恒的判断正确的是 a 甲图中 物体a将弹簧压缩的过程中 a机械能守恒b 乙图中 a置于光滑水平面上 物体b沿光滑斜面下滑 物体b机械能守恒c 丙图中 不计任何阻力和定滑轮质量时a加速下落 b加速上升过程中 a b系统机械能守恒d 丁图中 小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时 小球的机械能守恒 解析甲图中重力和弹力做功 物体a和弹簧组成的系统机械能守恒 但物体a机械能不守恒 a错误 乙图中物体b除受重力外 还受弹力 弹力对b做负功 机械能不守恒 但从能量特点看a b组成的系统机械能守恒 b错误 丙图中绳子张力对a做负功 对b做正功 代数和为零 a b系统机械能守恒 c正确 丁图中小球的动能不变 势能不变 机械能守恒 d正确 答案cd 4 如图4 可视为质点的小球a b用不可伸长的细软轻线连接 跨过固定在地面上 半径为r的光滑圆柱 a的质量为b的两倍 当b位于地面时 a恰与圆柱轴心等高 将a由静止释放 b上升的最大高度是 答案c 机械能守恒的判定方法 1 做功判断法 若物体系统内只有重力和弹簧弹力做功 其他力均不做功或其他力做功的代数和为零 则系统的机械能守恒 2 能量转化判断法 若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化 系统跟外界没有发生机械能的传递 机械能也没有转变成其他形式的能 如没有内能增加 则系统的机械能守恒 考点一机械能守恒的判断 解析小球的位移方向竖直向下 斜劈对小球的弹力对小球做负功 小球对斜劈的弹力对斜劈做正功 斜劈的机械能增大 小球的机械能减少 但斜劈与小球组成的系统机械能守恒 小球重力势能的减少量 等于小球和斜劈动能增加量之和 故b正确 a c d错误 答案b 变式训练 1 多选 如图6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 小球与弹簧组成的系统机械能守恒 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 1 机械能守恒定律的表达式 考点二单个物体的机械能守恒 2 机械能守恒定律与动能定理的比较 例2 2016 广州二模 如图7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的轻质细绳一端固定在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 拓展延伸 1 在 例2 中 试分析小球由位置c到位置d的过程中 重力的功率如何变化 2 在 例2 中 若撤去弹簧 试求当小球沿斜面下滑距离x时 小球的动能 应用机械能守恒定律解题的一般步骤 例3 多选 2015 新课标全国 21 如图9 滑块a b的质量均为m a套在固定竖直杆上 与光滑水平地面相距h b放在地面上 a b通过铰链用刚性轻杆连接 由静止开始运动 不计摩擦 a b可视为质点 重力加速度大小为g 则 考点三多物体的机械能守恒问题 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nb 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