（广东版）2019届高考物理总复习（重难点突破+题型探究）第五章第3课 机械能守恒定律及其应用课件

第3课机械能守恒定律及其应用 第二单元能量守恒定律 1 对重力势能的理解 1 重力势能公式中h的含义 重力势能公式Ep mgh中的h是物体的重心到参考面 零势能面 的高度 是个状态量 当物体在参考面的上方时 h为正 重力势能也为正 当物体在参考面的下方时 h为负 重力势能也为负 自由落体运动中 h gt2中的h是指时间t内下降的高度 是过程量 故二者不能混为一谈 2 共有性 重力势能为物体和地球这个系统所共有 但我们习惯上都说成物体具有多少重力势能 弹性势能也是系统共同具有的 一般情况下我们所说的 弹簧的弹性势能 实际上是弹簧与相连的物体所共同具有的势能 3 相对性 重力势能具有相对性 处于同一位置的一个物体 如果选择的参考面在物体的上方 则重力势能为负 如果选择的参考面在物体的下方 则重力势能为正 因而 要确定重力势能须首先确定参考面 选择地面为参考面不用说明 但是 同一物体在两个不同位置的重力势能之差却是不变的 只与两位置的高度差 h有关 与参考面的选择无关 2 关于机械能守恒条件的理解 1 只受重力作用 如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动 物体的机械能守恒 2 受其他力 但其他力不做功 只有重力或系统内的弹力做功 3 系统内的弹力做功伴随着弹性势能的变化 并且系统内弹力做功等于系统弹性势能的减少量 3 三种守恒表达式的比较 例1 双选 为了把一个大小可忽略质量为m的小铁块移上高度为h的台阶 可以采用两种方法 在AC间架设一木板 用与木板平行的力将铁块沿木板缓慢推到C 先用水平力从A将其沿地面缓慢推到B 再从B缓慢搬到C 如图所示 下面说法中正确的是 重力做功与重力势能的关系 A 第 种情况要克服重力做的功较多B 第 种情况要克服重力做的功较多C 两种情况克服重力做的功一样多D 小铁块增加的重力势能一样多审题突破 本题考查重力做功和重力势能变化量的关系 解析 因重力一样 上移的高度差一样 故克服中立做功一样 因克服重力做功多少 重力势能就增加多少 故重力势能的增加量也一样 答案 CD 对机械能是否守恒的判断 例2 2013 衡水模拟 如图所示 固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环 圆环与一橡皮绳相连 橡皮绳的另一端固定在地面上的A点 橡皮绳竖直时处于原长h 让圆环沿杆滑下 滑到杆的底端时速度为零 则在圆环下滑过程中 A 圆环机械能守恒B 橡皮绳的弹性势能一直增大C 橡皮绳的弹性势能增加了mghD 橡皮绳再次达到原长时圆环动能最大审题突破 1 机械能守恒的条件是只有重力或系统内的弹力做功 2 圆环在运动过程中 橡皮绳的拉力是否对圆环做功 提示 橡皮绳的拉力对圆环做功 3 圆环的动能最大时 所受到的合力有何特点 提示 动能最大时合力为零 解析 开始时由于橡皮绳处于原长h 所以圆环开始时做匀加速运动 当橡皮绳再次被拉长至h时 此后将会对圆环产生一个阻碍圆环下滑的拉力 此时圆环克服拉力做功 机械能不守恒 故A项错误 整个过程中橡皮绳的弹性势能先不变后增大 故B项错误 当拉力达到某一值时 才会使圆环的加速度为零 速度达到最大值 故D项错误 圆环和橡皮绳组成的系统机械能守恒 整个过程中圆环的重力势能减少量等于橡皮绳弹性势能的增加量 故C项正确 答案 C 方法点窍机械能是否守恒的判断方法 1 利用机械能的定义判断 直接判断 机械能包括动能 重力势能和弹性势能 判断机械能是否守恒可以看物体或系统机械能的总和是否变化 2 用做功判断 若物体或系统只有重力或弹簧的弹力做功 或虽受其他力 但其他力不做功 则物体或系统的机械能守恒 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 则物体系或统的机械能守恒 4 对多个物体组成的系统 除考虑是否只有重力或弹簧的弹力做功外 还要考虑系统内力做功 如有滑动摩擦力做功时 因有摩擦产生热 系统机械能将有损失 机械能守恒定律的综合应用 例3 双选 如图所示 细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m 且M m 不计摩擦 系统由静止开始运动的过程中 A M m各自的机械能分别守恒B M减少的机械能等于m增加的机械能C M减少的重力势能等于m增加的重力势能D M和m组成的系统机械能守恒 解析 M下落过程中 绳的拉力对M做负功 M的机械能减少 m上升过程 绳的拉力对m做正功 m的机械能增加 A项错误 对M m组成的系统 机械能守恒 易得B D两项正确 M减少的重力势能并没有全部用于m重力势能的增加 还有一部分转变成M m的动能 所以C项错误 答案 BD 例4 如图甲所示 一半径R 1m 圆心角等于143 的竖直圆弧光滑轨道 与斜面相切于B处 圆弧的最高点为M 斜面倾角 37 在t 0时刻有一物块沿斜面上滑 其在斜面上运动的速度变化规律如图乙所示 若物块恰能到达M点 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 物块经过B点时的速度vB 2 物块与斜面间的动摩擦因数 3 AB间的距离sAB 与弹簧有关的机械能守恒问题 例5 如图所示 倾角为 的直角斜面体固定在水平地面上 一根轻质弹簧上端固定在斜面上 下端拴一质量为m的物块 物块放在光滑斜面上的P点并保持静止 弹簧与斜面平行 此时弹簧具有的弹性势能为Ep 已知弹簧的劲度系数为k 现将物块缓慢沿斜面向上移动 到弹簧刚恢复至原