高考物理大一轮复习第五章机械能基础课3机械能守恒定律及其应用课件新人教版.ppt

基础课3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 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 路径 Ep 高度差 机械能 减小 增大 减小 无关 等于 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 Ep 越大 知识点二 机械能守恒定律及应用1 机械能 和 统称为机械能 其中势能包括 和 2 机械能守恒定律 1 内容 在只有 做功的物体系统内 动能与势能可以相互转化 而总的机械能 3 守恒条件 只有重力或弹簧的弹力做功 动能 势能 弹性势能 重力势能 重力或弹力 保持不变 思考判断 1 重力势能的大小及变化与零势能面的选取有关 2 重力做的功与路径有关 3 发生弹性形变的物体都具有弹性势能 4 弹簧弹力做正功时 弹性势能增加 5 物体所受的合外力为零 物体的机械能一定守恒 6 做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 7 做曲线运动的物体机械能可能守恒 答案 1 2 3 4 5 6 7 对机械能守恒的理解与判断 1 利用机械能的定义判断 直接判断 分析动能和势能的和是否变化 2 用做功判断若物体或系统只有重力 或弹簧的弹力 做功 或有其他力做功 但其他力做功的代数和为零 则机械能守恒 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 1 物体机械能守恒的判断 多选 如图1所示 在两个质量分别为m和2m的小球a和b之间 用一根长为L的轻杆连接 杆的质量不计 两小球可绕穿过杆中心O的水平轴无摩擦地转动 现让轻杆处于水平位置 然后无初速度释放 重球b向下 轻球a向上 产生转动 在杆转至竖直的过程中 图1 A b球的重力势能减少 动能增加B a球的重力势能增加 动能增加C a球和b球的总机械能守恒D a球和b球的总机械能不守恒解析a b两球组成的系统中 只存在动能和重力势能的相互转化 系统的机械能守恒 选项C正确 D错误 其中a球的动能和重力势能均增加 机械能增加 轻杆对a球做正功 b球的重力势能减少 动能增加 总的机械能减少 轻杆对b球做负功 选项A B正确 答案ABC 2 含有弹簧的系统机械能守恒的判断 2017 云南昆明三中 玉溪一中统考 如图2所示 固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的小球 小球与一轻质弹簧一端相连 弹簧的另一端固定在地面上的A点 已知杆与水平面之间的夹角 45 当小球位于B点时 弹簧与杆垂直 此时弹簧处于原长 现让小球自C点由静止释放 在小球滑到杆底端的整个过程中 关于小球的动能 重力势能和弹簧的弹性势能 下列说法正确的是 A 小球的动能与重力势能之和保持不变B 小球的动能与重力势能之和先增大后减小C 小球的动能与弹簧的弹性势能之和保持不变D 小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和保持不变 图2 解析小球与弹簧组成的系统在整个过程中 机械能守恒 弹簧原长时弹性势能为零 小球从C到最低点过程中 弹簧的弹性势能先减小后增大 所以小球的动能与重力势能之和先增大后减小 A项错 B项正确 小球的重力势能不断减小 所以小球的动能与弹簧的弹性势能之和不断增大 C项错 小球的初 末动能均为零 所以上述过程中小球的动能先增大后减小 所以小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和先减小后增大 D项错 答案B 判断机械能守恒应注意的 两点 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 只有重力或弹力做功 不等于 只受重力或弹力作用 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 反思总结 机械能守恒定律的应用 机械能守恒的三种表达式 1 单物体机械能守恒 2016 山西右玉一模 一小球以一定的初速度从图示位置进入光滑的轨道 小球先进入圆轨道1 再进入圆轨道2 圆轨道1的半径为R 圆轨道2的半径是轨道1的1 8倍 小球的质量为m 若小球恰好能通过轨道2的最高点B 则小球在轨道1上经过A处时对轨道的压力为 A 2mgB 3mgC 4mgD 5mg 图3 答案C 2 多物体机械能守恒 2017 泰州一模 如图4所示 在倾角为30 的光滑斜面上 一劲度系数为k 200N m的轻质弹簧一端连接固定挡板C上 另一端连接一质量为m 4kg的物体A 一轻细绳通过定滑轮 一端系在物体A上 另一端与质量也为m的物体B相连 细绳与斜面平行 斜面足够长 用手托住物体B使绳子刚好没有拉力 然后由静止释放 求 图4 1 弹簧恢复原长时细绳上的拉力 2 物体A沿斜面向上运动多远时获得最大速度 3 物体A的最大速度的大小 解析 1 恢复原长时对B有mg T ma对A有T mgsin30 ma解得T 30N 答案 1 30N 2 20cm 3 1m s 1 用机械能守恒定律解题的基本思路 方法技巧 2 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 1 2016 海南单科 3 如图5 光滑圆轨道固定在竖直面内 一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动 已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1 在最高点时对轨道的压力大小为N2 重力加速度大小为g 则N1 N2的值为 图5 A 3mgB 4mgC 5mgD 6mg 答案D 2 2015 天津理综 5 如图6所示 固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环 圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接 弹簧的另一端连接在墙上 且处于原长状态 现让圆环由静止开始下滑 已知弹簧原长为L 圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L 未超过弹性限度 则在圆环下滑到最大距离的过程中 图6 答案B 3 2017 河北廊坊质量监测 如图7所示 重10N的滑块在倾角为30 的斜面上 从a点由静止开始下滑 到b点开始压缩轻弹簧 到c点时达到最大速度 到d点 图中未画出 开始弹回 返回b点离开弹簧 恰能再回到a点 若bc 0 1m 弹簧弹性势能的最大值为8J 则下列说法正确的是 图7 A 轻弹簧的劲度系数是50N mB 从d到b滑块克服重力做功8JC 滑块的动能最大值为8JD 从d点到c点弹簧的弹力对滑块做功8J 解析整个过程中 滑块从a点静止释放后还能回到a点 说明机械能守恒 即斜面是光滑的 滑块到c点速度最大 所受合力为零 由平衡条件和胡克定律有kxbc mgsin30 解得k 50N m A项正确 由d到b的过程中 弹簧弹性势能一部分转化为重力势能 一部分转化为动能 B项错 滑块由d到c点过程中