高三一轮复习 机械能守恒定律.ppt

要点分析 机械能守恒定律是能量守恒定律在机械运动范围内的具体体现 是能量守恒的特殊形式 机械能守恒定律既是中学物理教学中的重点又是高考的热点 对机械能守恒定律条件的理解可从以下两个方面入手 1 从功的角度入手 若物体除了重力 弹力以外还有其他力 但这些力都不做功 或其他力做功 但做功的代数和为零 则机械能守恒 2 从能的角度入手 如果系统中的物体只有动能和势能之间的转化 没有其他形式能的转移 则机械能守恒 机械能守恒定律 1 单选 2010年上海卷 高台滑雪运动员腾空跃下 如果不考虑空气阻力 则下落过程中该运动员机械能的转换关系是 C A 动能减少 重力势能减少B 动能减少 重力势能增加C 动能增加 重力势能减少D 动能增加 重力势能增加解析 高度降低 重力做功 重力势能减少 动能增大 C正确 2 双选 2011年执信 深外 中山一中联考 如图5 3 1所示 小球自a点由静止自由下落 到b点时与弹簧接触 到c点时弹簧被压缩到最短 若不计弹簧质量和空气阻力 在小球 由a b c的运动过程中 BD 图5 3 1 A 小球的机械能守恒B 小球和弹簧总机械能守恒C 小球在b点时动能最大D 小球b c的运动过程中加速度先减小后增加 考点2 机械能守恒定律的应用 1 机械能守恒定律的三种表达式 1 从守恒的角度 选取某一平面为零势能面 如果含有弹簧则弹簧处于原长时弹性势能为零 系统末状态的机械能和初状态的机械能相等 即Ek2 Ep2 Ek1 Ep1 2 从能量转化的角度 系统的动能和势能发生相互转化时 若系统势能的减少量等于系统动能的增加量 系统机械能守恒 即 Ep Ek 3 从能量转移的角度 系统中有A B两个物体 或更多物体 若A机械能的减少量等于B机械能的增加量 系统机械能守恒 即 EA减 EB增 2 利用机械能守恒定律解题的一般思路 1 选取研究对象 物体或系统 2 根据研究对象所经历的物理过程 进行受力 做功分析 判断机械能是否守恒 3 恰当地选取参考平面 确定研究对象在过程的初 末态 时的机械能 4 选取方便的机械能守恒定律的方程形式 Ek1 Ep1 Ek2 Ep2 Ek Ep或 EA EB 进行求解 题型一 机械能守恒的条件的理解例1下列叙述中正确的是 A 做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒B 做匀速直线运动的物体的机械能可能守恒C 外力对物体做功为0 物体的机械能一定守恒D 系统内只有重力和弹力做功时 系统的机械能一定守恒 提示系统机械能是否守恒 可根据机械能守恒的条件来判断 变式 如图所示 一轻弹簧左端固定在长木板M的左端 右端与小木块m连接 且m M及M与地面间摩擦不计 开始时 m和M均静止 现同时对m M施加等大反向的水平恒力F1和F2 设两物体开始运动以后的整个运动过程中 弹簧形变不超过其弹性限度 对于m M和弹簧组成的系统 A 由于F1 F2等大反向 故系统机械能守恒B 当弹簧弹力大小与F1 F2大小相等时 m M各自的动能最大C 由于F1 F2大小不变 所以m M各自一直做匀加速运动D 由于F1 F2均能做正功 故系统的机械能一直增大 F1和F2要么同时做正功 要么同时做负功 系统机械能不守恒 簧弹力大小与F1F2大小相等之前加速 之后减速 此时速度最大 动能最大 3 单选 如图5 3 2所示 一很长的 不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮 绳两端各系一小球a和b a球质量为m 静置于地面 b球质量为3m 用手托住 高度为h 此时轻绳 刚好拉紧 从静止开始释放b后 a可能达到的最大高度为 图5 3 2 B A h B 1 5h C 2h D 2 5h 题型二 系统机械能守恒的应用 易错点 从能量转化观点解决机械能守恒问题 例1 双选 如图5 3 6 质量分别为m和2m的两个小球A和B 中间用轻质杆相连 在杆的中点O处有一固定转动轴 把杆置于水平位置后释放 在B球顺时针摆动到最低位置的过程中 A B球的重力势能减少 动能增加 B球和地球组成的系 统机械能守恒 B A球的重力势能增加 动能也增加 A球和地球组成的 系统机械能不守恒 C A球 B球和地球组成的系统机械能守恒D A球 B球和地球组成的系统机械不守恒 在分析机械能是否守恒时可以看力做功和能的转化 本题中B球下落初看起来重力势能减小 动能增大似乎B球机械能守恒 但B球除受重力以外还有杆的弹力 杆的弹力不像绳 方向并不一定沿杆的方向 即在做圆周运动时杆的弹力可能做功 所以B球机械能不一定守恒 再看A球的动能增加了 势能也增加了 A球的能量哪里来的呢 只能是杆对A球做功而来 所以B球受到的杆的弹力也做功 所以对A B单个物体来说 机械能都不守恒 但杆并不存在弹性势能 所以对A B系统来说 只有动能与重力势能的转化 机械能守恒 1 双选 如图5 3 7所示 一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B 跨过固定于斜面体顶端的小滑轮O 倾角为30 的斜面体置于水平地面上 A的质量为m B的质量为4m 开始时 用手托住A 使OA段绳恰处于水平伸直状态 绳中无拉力 OB绳平行于斜面 此时B静止不动 将A由静止释放 在其下摆过程中 斜面体始终保持静止 下列判断中正确的是 A 物块B受到的摩擦力先减小后增大B 物块B受到的摩擦力一直增大C 小球A的机械能守恒D 小球A的机械能不守恒 例2 如图所示 一固定的楔形木块 其斜面的倾角 30 另一边与水平地面垂直 顶上有一个定滑轮 跨过定滑轮的细线两端分别与物块A和B连接 A的质量为4m B的质量为m 开始时 将B按在地面上不动 然后放开手 让A沿斜面下滑而B上升 所有摩擦均忽略不计 当A沿斜面下滑距离s后 细线突然断了 求物块B上升的最大高度H 设B不会与定滑轮相碰 解 A B系统机械能守恒 有 即v2 4s 绳断瞬间 B做竖直上抛 取绳断瞬间B处为零势面 由机械能守恒有 得h 0 2s 变式 每日一练 所以物块B上升的最大高度为H h s 0 2s s 1 2s 变式2 如图所示 跨过同一高度处的光滑轻小定滑轮的细线连接着质量相同的物体A和B A套在光滑水平杆上 定滑轮离水平杆的高度h 0 2m 开始时让连接A的细线与水平杆的夹角 53 由静止释放A 在以后的运动过程中 A所能获得的最大速度为多少 sin53 0 8 cos53 0 6 g取10m s2 且B不会与水平杆相碰 分析 A B两物体组成的系统机械能守恒 当A到达C处 垂直于定滑轮 时速度最大 因为A到C以前 绳对A做正功 动能增加 A过C以后继续向右运动时 绳对A做负功 动能减小 A到C点时物体B的速度为零 解 在A物体从开始到C点的过程中 B下落的距离为 h h sin53 h 0 05mA B系统机械能守恒有 mg h 1 2 2mv2 得A的最大速度为v lm s 热点 机械能守恒定律与曲线运动结合 例1 2011年清远清城区一模 在游乐节目中 选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上 小明和小阳观看后对此进行了讨论 如图5 3 4所示 他们将选手简化为质量m 60kg的质点 选手抓住绳由静止开始摆动 此时绳与竖直方向夹角 53 绳的悬挂点O距水面的高度为H 3m 不考虑空气阻力和绳的质量 浮台露出水面的高度不计 水足够深 取重力加速度g 10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 1 求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F 2 若绳长l 2m 选手摆到最高点时松手落入水中 设水对选手的平均浮力f1 800N 平均阻力f2 700N 求选手落入水中的深度d 3 若选手摆到最低点时松手 小明认为绳越长 在浮台上的落点距岸边越远 小阳认为绳越短 落点距岸边越远 请通过推算说明你的观点 图5 3 4 这一类问题要认真分析题意 看清有哪些过 程 过程中力以及力做功情况 机械能是否守恒 一般运用机械能守恒定律求速度 再结合曲线运动规律求其他物理量 1 2010年揭阳二模 如图5 3 5所示 位于竖直平面内的轨道 由一