高考物理 第五章 第三单元 机械能守恒定律及其应用课时训练营课件.ppt

第三单元机械能守恒定律及其应用 一 重力势能1 概念 地球上的物体由于受到重力的作用而具有的跟它的 有关的能 叫重力势能 2 表达式 ep 3 矢标性 重力势能是 但有正 负 其意义是表示物体的重力势能比它在 上大还是小 这与功的正 负的物理意义不同 4 特点 1 系统性 重力势能是 和 共有的 2 相对性 重力势能的大小与 的选择有关 重力势能的变化是 的 与参考平面的选取 5 重力做功的特点 物体运动时 重力对物体做的功只跟它的 位置有关 而跟物体运动的 无关 等于重力乘以高度差 即w 6 重力做功与重力势能变化的关系重力做正功时 重力势能 重力做负功时 重力势能 重力做多少正 负 功 重力势能就 多少 即wg 二 弹性势能1 定义 物体由于发生 而具有的能 2 大小 弹性势能的大小与 及 有关 弹簧的形变量越大 劲度系数 弹簧的弹性势能 3 弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做正功 弹性势能 弹力做负功 弹性势能 即弹簧恢复原长过程中弹力做 弹性势能 形变量变大的过程中弹力做 弹性势能 特别提醒 物体弹性形变为零时 对应弹性势能为零 而重力势能的零位置与所选的参考平面有关 具有任意性 三 机械能守恒定律1 机械能 和 统称为机械能 物体的机械能为其动能和势能 重力势能和弹性势能 之和 2 内容 在只有 或 做功的情况下 物体系统内的 和 相互转化 机械能的总量 3 守恒表达式 机械能守恒条件的理解及守恒判断方法1 对机械能守恒条件的理解机械能守恒的条件是 只有重力或弹力做功 可以从以下两个方面理解 1 只受重力作用 例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 只有重力或弹力做功 例如物体沿光滑的曲面下滑 受重力 曲面的支持力的作用 但曲面的支持力不做功 物体的机械能守恒 2 判断机械能是否守恒的几种方法 1 利用机械能的定义判断 直接判断 若物体在水平面上匀速运动 其动能 势能均不变 机械能不变 若一个物体沿斜面匀速下滑 其动能不变 重力势能减少 其机械能减少 2 利用机械能守恒的条件判断 3 用能量转化来判断 若物体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 则物体系统机械能守恒 4 对一些绳子突然绷紧 物体间非弹性碰撞等 除非题目特别说明 否则机械能必定不守恒 1 溜溜球是一种流行健身玩具 具有很浓的趣味性 备受学生的欢迎 溜溜球类似 滚摆 对称的左右两轮通过固定轴连接 两轮均用透明塑料制成 轴上套一个可以自由转动的圆筒 圆筒上系条长约1m的棉线 玩时手掌向下 用力向正下方掷出溜溜球 当滚到最低处时 轻抖手腕 向上拉一下绳线 溜溜球将返回到你的手上 如图所示 溜溜球在运动过程中 下列说法错误的是 a 一边转动一边向下运动 由于重力做功 溜溜球越转越快 动能不断增大 溜溜球的势能转变为动能b 在溜溜球上下运动中 由于发生动能和势能的相互转化 因此机械能守恒 答案 b 机械能守恒定律的三种表达式1 守恒观点 1 表达式 ek1 ep1 ek2 ep2或e1 e2 2 意义 系统初状态的机械能等于末状态的机械能 3 注意问题 要先选取零势能参考平面 并且在整个过程中必须选取同一个零势能参考平面 2 转化观点 1 表达式 ek ep 2 意义 系统 或物体 的机械能守恒时 系统增加 或减少 的动能等于系统减少 或增加 的重力势能 3 注意问题 要明确重力势能的增加或减少量 即重力势能的变化 可以不选取零势能参考平面 3 转移观点 1 表达式 ea增 eb减 2 意义 若系统由a b两部分组成 当系统的机械能守恒时 则a部分物体机械能的增加量等于b部分物体机械能的减少量 3 注意问题 a部分机械能的增加量等于a末状态的机械能减初状态的机械能 而b部分机械能的减少量等于b初状态的机械能减末状态的机械能 解析 由于下降高度相等 所以下摆过程两球重力势能减少量相等 故d错 b球减少的重力势能还有一部分转化成了弹性势能 而a球全部转化为动能 所以b对 而a c错 答案 b 机械能守恒定律与动能定理1 区别 机械能守恒定律反映的是物体初 末状态的机械能间的关系 且守恒是有条件的 而动能定理揭示的是物体动能的变化跟引起这种变化的合外力的功之间的关系 既要关心初 末状态的动能 又必须认真分析所经历过程中做功的情况 2 统一性 能使用机械能守恒定律来解决的问题 动能定理一定能解决 但可能复杂一些 要注意两个规律中功和能的不同涵义和表达式 题型一单个物体运动时的机械能守恒 答案 1 0 15j 2 4 0m s 规律小结应用机械能守恒定律的基本步骤 1 分析题意 明确研究对象 2 分析研究对象在运动过程中的受力情况 弄清楚物体所受各力做功的情况 判断机械能是否守恒 3 选取零势能面 确定研究对象在始末状态时的机械能 4 根据机械能守恒定律列出方程进行求解 并对结果进行必要的讨论和说明 题型二对系统应用机械能守恒定律 2010年天星调研 光滑的长轨道形状如图所示 底部为半圆形 半径为r 固定在竖直平面内 a b两质量相同的小环用长为r的轻杆连接在一起 套在轨道上 将a b两环从图示位置由静止释放 a环与底部的距离为2r 不考虑轻杆和轨道的接触 即忽略系统机械能的损失 求 答案 b 题型三多过程问题中机械能守恒定律的应用 2 整个过程中小球的机械能不守恒 细绳被拉直的瞬间小球的动能有损失 相应的动能转化为绳的内能 答案 1 3 5mg 2 不守恒 规律小结对于多过程问题在应用机械能守恒定律前要注意过程分析 看是否都符合机械能守恒条件 若不全符合 则可分过程应用机械能守恒定律 若全符合机械能守恒定律 既可以分阶段也可以全过程应用守恒定律 3 图中滑块和小球的质量均为m 滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动 小球与滑块上的悬点o由一不可伸长的轻绳相连 轻绳长为l 开始时 轻绳处于水平拉直状态 小球和滑块均静止 现将小球由静止释放 当小球到达最低点时 滑块刚好被一表面涂有粘性物质的固定挡板粘住 在极短的时间内速度减为零 小球继续向左摆动 当轻绳与竖直方向的夹角 60 时小球达到最高点 求小球从释放到第一次到达最低点的过程中 绳的拉力对小球做的功 1 下列关于机械能是否守恒的叙述正确的是 a 做匀速直线运动的物体机械能一定守恒b 做匀变速直线运动的物体的机械能可能守恒c 合外力对物体做功为零时 机械能一定守恒d 只有重力对物体做功 物体机械能一定守恒答案 bd 2 2010年大连模拟 如图所示 在高1 5m的光滑平台上有一个质量为2kg的小球被一细线拴在墙上 球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧 当烧断细线时 小球被弹出 小球落地时的速度方向与水平方向成60 角 则弹簧被压缩时具有的弹性势能为 g 10m s2 a 10jb 15jc 20jd 25j答案 a 3 如图所示 细绳跨过轻定滑轮悬挂两物体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 答案 bd a 小球的机械能守恒b 重力对小球不做功c 绳的张力对小球不做功d 在任何一段时间内 小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少解析 由于摩擦力做功 机械能不守恒 任一时间内小球克服摩擦力所做的功总是等于小球机械能的减少 转动过程中重力做功 绳的张力总与运动方向垂直不做功 答案 c 5 2010年皖南八校高三联考 素有 陆地冲浪 之称的滑板运动已深受广大青少年喜爱 如图所示是由足够长的斜直轨道 半径r1 2m的凹形圆弧轨道和半径r2 3 6m的凸形圆弧轨道三部分组成的模拟滑板组合轨道 这三部轨道依次平滑连接 且处于同一竖直平面内 1 滑板滑至m点时的速度 2