高考物理一轮复习 第5章 机械能 第3讲 机械能守恒定律及其应用课件 新人教版.ppt

走向高考 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 机械能 第五章 第3讲机械能守恒定律及其应用 第五章 1 掌握重力势能 弹性势能的概念 并能计算 2 掌握机械能守恒的条件 会判断物体的机械能是否守恒 3 掌握机械能守恒定律的三种表达形式 理解其物理意义 并能熟练应用 1 重力势能 1 重力做功的特点 重力做功与 无关 只与始末位置的 有关 重力做功不引起物体 的变化 2 重力势能 概念 物体由于 而具有的能 表达式 ep 矢标性 重力势能是 正负表示其 势能 路径 高度差 机械能 被举高 mgh 标量 大小 3 重力做功与重力势能变化的关系 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 定量关系 重力对物体做的功 物体重力势能的减少量 即wg ep2 ep1 减少 增加 等于 ep1 ep2 2 弹性势能 1 概念 物体由于发生 而具有的能 2 大小 弹性势能的大小与弹簧的 及 有关 弹簧的 越大或 越大 弹簧的弹性势能越大 弹性形变 形变量 劲度系数 形变量 劲度系数 机械能守恒定律 1 内容 在只有 或弹簧的 做功的情况下 物体的 或 和动能发生相互转化 但机械能的总量保持 重力 弹力 重力势能 弹性势能 不变 3 机械能守恒的条件 1 只有 或弹簧的 做功 2 受其他外力 但其他外力不做功或做功的代数和 重力 弹力 为零 5 发生弹性形变的物体都具有弹性势能 6 弹力做正功弹性势能一定增加 7 物体所受的合外力为零 物体的机械能一定守恒 8 物体的速度增大时 其机械能可能减小 9 物体除受重力外 还受其他力 但其他力不做功 则物体的机械能一定守恒 答案 1 2 3 物体具有的重力势能与零势能面的选取有关 被举到高处的物体重力势能可能为零 4 5 6 弹力做正功 弹性势能减小 7 物体竖直向下做匀速运动 合外力为零 但物体的机械能在减小 8 9 答案 ab 解析 重力势能是物体与地球的相互作用所具有的能量 其为负值表示物体在所选的参考面以下 不一定在水平面以下 a b均正确 d错误 卫星由近地点向远地点运动时 万有引力做负功 重力势能增加 c错误 答案 c解析 做匀速直线运动的物体与做匀速圆周运动的物体 如果是在竖直平面内则机械能不守恒 a b错误 合外力做功不为零 机械能可能守恒 d错误 c正确 答案 bcd 机械能守恒的判断 判断方法1 用定义判断 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 减少 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 虽受其他力 但其他力不做功 机械能守恒 3 用能量转化来判断 若物体或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 则物体或系统机械能守恒 4 对多个物体组成的系统 除考虑外力是否只有重力做功外 还要考虑系统内力做功 如有滑动摩擦力做功时 因摩擦生热 系统机械能将有损失 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 物体b沿光滑斜面下滑 物体b机械能守恒c 丙图中 不计任何阻力时a加速下落 b加速上升过程中 a b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 思路引导 1 乙图中 若a不动 物体b沿光滑斜面下滑 b的机械能是否守恒 2 丙图中 物体a b的机械能各如何变 为什么 答案 1 乙图中 若a不动 则b的机械能守恒 2 丙图中 绳子拉力对a做负功 a的机械能减小 绳子拉力对b做正功 b的机械能增加 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 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 丙图中绳子张力对a做负功 对b做正功 代数和为零 a b机械能守恒 c对 丁图中动能不变 势能不变 机械能守恒 d对 答案 cd 名师归纳 机械能守恒的理解要点1 机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零 更不是合外力为零 只有重力做功 不等于 只受重力作用 2 对于一些绳子突然绷紧 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 3 对于系统机械能是否守恒 可以根据能量的转化进行判断 a 子弹射入物块b的过程b 物块b带着子弹向左运动 直到弹簧压缩量最大的过程c 弹簧推着带子弹的物块b向右运动 直到弹簧恢复原长的过程d 带着子弹的物块b因惯性继续向右运动 直到弹簧伸长量达最大的过程答案 a 解析 子弹射入物块b的过程中 子弹和物块b组成的系统 由于要克服子弹与物块之间的滑动摩擦力做功 一部分机械能转化成了内能 所以机械能不守恒 在子弹与物块b获得了共同速度后一起向左压缩弹簧的过程中 对于a b 弹簧和子弹组成的系统 由于墙壁给a一个推力作用 系统的外力之和不为零 但这一过程中墙壁的弹力不做功 只有系统内的弹力做功 动能和弹性势能发生转化 系统机械能守恒 这一情形持续到弹簧恢复原长为止 当弹簧恢复原长后 整个系统将向右运动 墙壁不再有力作用在a上 这时物块的动能和弹簧的弹性势能相互转化 故系统的机械能守恒 单个物体机械能守恒定律的应用 机械能守恒的三种表达式 1 滑块的质量和圆轨道的半径 2 通过计算判断是否存在某个h值 使得滑块经过最高点d后能直接落到直轨道ab上与圆心等高的点 思路引导 1 审题的关键语句有哪些 可获取哪些信息 2 求解本题的突破口是什么 答案 1 0 1kg0 2m 2 存在满足条件的h值 名师归纳 机械能守恒定律的应用技巧 1 机械能守恒定律是一种 能 能转化 关系 其守恒是有条件的 因此 应用时首先要对研究对象在所研究的过程中机械能是否守恒做出判断 2 如果系统 除地球外 只有一个物体 用守恒观点列方程较方便 对于由两个或两个以上物体组成的系统 用转化或转移的观点列方程较简便 答案 b 多个物体机械能守恒定律的应用 多个物体组成的系统机械能守恒问题的解题思路1 首先分析多个物体组成的系统所受的外力是否只有重力做功 内力是否造成了机械能与其他形式能的转化 从而判断系统机械能是否守恒 2 若系统机械能守恒 则机械能从一个物体转移到另一个物体 e1 e2 一个物体机械能增加 则一定有另一个物体机械能减少 思路引导 1 以a或b为研究对象 机械能是否守恒 2 怎样选取研究对象 使其机械能守恒 3 等于系统动能的增加量 答案 1 不守恒 2 以a b组成的系统为研究对象 3 系统重力势能的减少量 答案 d 名师归纳 多物体机械能守恒问题 1 多物体机械能守恒问题的分析方法 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 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 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 正确选取研究对象 合理选取物理过程 正确选取机械能守恒定律常用的表达形式列式求解 答案 c 不能正确判断系统机械能是否守恒导致错误 a q球的重力势能减少 动能增加 q球和地球组成的系统机械能守恒b p球的重力势能 动能都增加 p球和地球组成的系统机械能不守恒c p球 q球和地球组成的系统机械能守恒d p球 q球和地球组成的系统机械能不守恒错因分析 q球下摆的过程中受重力 杆的拉力作用 因为拉力不做功 只有重力做功 所以q球重力势能减少 动能增加 q球和地球组成的系统机械能守恒 同理 p球 q球和地球组成的系统械能守恒 选择a c 解析 q球从水平位置下摆到最低点的过程中 受重力和杆的作用力 杆的作用力是q球运动的阻力 重力是动力 对q球做负功 p球是在杆的作用下上升的 杆的作用力是动力 重力是阻力 对p球做正功 所以 由功能关系可以判断 在q球下摆过程中 p球重力势能增加 动能增加 机械能增加 q球重力势能减少 动能增加 机械能减少 由于p和q整体只有重力做功 所以系统机械能守恒 答案 bc 误区警示 q球摆到最低位置的过程中 重力势能减少 动能增加 但由此不能确定机械能是否守恒 细绳施力的方向一定沿绳收缩的方向 但杆施力的方向并不一定沿着杆的方向 例题4就是一个典型的例题 杆对p球 q球的作用力 既有沿杆的法向力 也有与杆垂直的切向力 所以杆对p球 q球都做功 p球 q球的机械能都不守恒 但p球和q球整体的机械能守恒 除了重力外没有其他力对p球 q球的整体做功 答案 b 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 与弹簧相关的机械能守恒问题 1 弹簧类问题的突破要点 1 弹簧的弹力大小由形变大小决定 解题时一般应从弹簧的形变分析入手 确定原长位置 现长位置 平衡位置等 再结合其他力的情况分析物体的运动状态 2 因软质弹簧的形变发生改变过程需要一段时间 在瞬间内形变量可以认为不变 因此 在分析瞬间变化时可以认为弹簧大小不变 因此 在分析瞬间变化时可以认为弹力大小不变 即弹簧的弹力不突变 3 在求弹簧的弹力做功或弹簧的弹性势能时 通常可以根据系统的机械能守恒或功能关系进行分