2012届高考物理一轮复习课件：5.3《机械能守恒定律》

为了正确理解系统的机械能保存条件，可以从以下几个方面开始。 1 .抓住“保存”的意思的“保存”是“不变”，当系统的动能增加(或减少)时，系统的动能和重力能之和不变，即系统的总机械能被保存。 2 .重力势的变化和动能变化的原因和尺度(功能关系)重力势的变化是由重力功引起的，因为重力功WG正好等于重力势的减小，是WG=Ep初-Ep末，所以Ep=-WG。 动能的变化是由外力(包括重力)作用而引起的，而且外力施加给物体的功WG在数值上与物体的动能的变化相等，即，保存Ek=W合若系统的机能，必须有Ek Ep=0，根据以上的2式可知，w合-WG=0 只要重力的作用等于合力的作用，也就是说只有重力作用，系统的机能就会被保存。 要点是正确理解机械能保存的条件，专家们要看机械能保存的条件决不是外力合成功能为零，而是外力合成功能为零，只有重力和弹力才能工作。学方案3机械能守恒定律，1 .守恒观点： Ek1 Ep1=Ek2 Ep2，即初始状态的动能与势之和等于最终状态的动能与势之和。 2 .转换的观点：Ek=-Ep，即动能的增加量等于势能的减少量。 3 .转移的观点：EA=-EB，即a物体的机械能的增加量等于b物体的机械能的减少量。 要点2机械能保存的表现形式，专家的支持： (1)应用一列式，选择零势面，初期、最终状态应用相同的零势面计算势力。 (2)使用“2”列式时，区分势能的增加量或减少量是很重要的，不能背记式子。 如图5-3-2所示，两个滑动器(其中两个滑动器的平滑斜面的倾斜角分别为30和45，且其质量分别为2m和m )通过滑轮(滑轮的质量和摩擦力除外)以不延伸的轻绳轮彼此连接，并且滑动器分别放置在两个斜面上并且从静止状态释放， 在上述两种情况下，正确的是，() a .质量为2m的滑块具有重力、绳索张力、沿斜面的滑动力和斜面的支撑力的作用b .质量为m的滑块具有沿斜面向上移动的c .绳索的质量为m的滑块的拉力，该滑块的绳索的拉力d .系统在运动中具有机械能热点是保存机械能的条件【名人支持】要判断系统的机械能是否保存，从工作情况来看，系统只靠重力和弹力工作，其他力量不工作时，系统的机械能是否保存从能量转换的情况来看，如果系统的机械能不与其他形式的能量相互转换，则系统的机械能被保存，该方法常用于判断是否保存了由几个物体构成的系统的机械能。 【解析】考察受力解析、连接体整体法处理复杂问题的能力。 每个滑块受到三个力：重力、绳索张力、斜面支撑力、受力分析中的不同性质力、沿斜面下降力分解的不同效果力、a不正确的b选项中的物体滑动或下降，看两个物体重力沿斜面向下分量的大小关系， 由于质量为2m滑块的重力沿斜面下降的分力大，因此质量为m的滑块必定沿斜面向上运动，b对任一滑块受到的绳索的拉力与绳索相对于滑块的拉力相反，除了重力以外， 支撑力不作用于系统的各滑块，绳索的张力与各滑块的张力大小相同，绳索的张力必须大小相同，绳索的张力作为系统的内力作用于系统的合计设定为零，因此系统只作用于重力，机能得到保存在BD、图5-3-2、以下四个图所示情况下，树块移动固定斜面，但图a、b、c的斜面平滑，图d的斜面粗糙，图a、b的f是树块受到的外力，方向如图中箭头所示，图a、b、d的板向下移动，图c的树块向上移动，在这四个图所示的运动过程中机械其中“2008”四个高度的数字由内壁光滑的薄壁细圆管弯曲，固定在垂直平面内(所有数字均由圆或半圆构成，圆半径远大于细管内径，下端与水平地面相接)。 发射装置以va=5m/s的水平初速从a点飞出小物体(可视为质点)，从b点进入轨道，依次通过“8002”从p点水平抛出。 小物体和地面ab之间的动摩擦系数=0.3，没有其他机能损失。 已知有ab长L=0.5m、数字0半径R=0.2m、小物体质量m=0.01kg、g=10m/s2 . 求： (1)小物体从p点投掷后的水平射程(2)小物体通过数字“0”的顶点时管对小物体的力的大小和方向。 热点双机械能守恒定律的应用，【解析】(1)解法1 :将小物体向p点运动时的速度大小设为v，在小物体从a向p运动的过程中应用动能定理，-mgL-2Rmg=1/2mv2-1/2mva2小物体从p点平放运动，运动时间设为t，水平飞程设为x 解法2 :在从a点到b点的过程中，根据牛顿的第二定律，加速度a=g，vb2-va2=-2aL，物体从b到p的过程，机械能保存1/2mvb2=2mgR 1/2mvp2，小的物体从p点开始平放运动，设时间为t，水平飞程为x，则2R=1/2gt2x=vpt (2)设置在数字“0”的顶点时的管向小物体的力的大小为f，垂直向下为正方向： F mg=mv2/R联立式，代入数据为F=0.3N，垂直向下。 【回答】(1)0.8m(2)0.3N，垂直向下，图5-3-3，【名人支持】1 .明确动能定理应用于哪个物理过程，应用于某个过程的哪个阶段，采用动能定理解决问题时必须选择适当的过程，简化问题解决过程， 注意减少绕道重力工作的特点，结合过程正确计算合力也是运用动能定理的重要环节。 2 .在应用机械能守恒定律时，(1)机械能守恒定律方程通常只涉及过程的开始和结束两种状态，不需要考虑中间过程的细节。 这使问题解决变得简单且迅速。 (2)在建立机械能守恒定律方程之前，必须先确定基准平面，灵活选择零势面可以简化方程。 正题中，也可以将细曲管的最下点所在的水平面作为参考平面，学生们列举机械能守恒定律方程式，与正题解析中列举的方程式相比，可以看出哪个更简便。 (3)常用的机械能守恒的表示形式为：Ep1 Ek1=Ek2 Ep2Ep减少=Ek增加，2，【回答】5/2Rh5R，如图5-3-4所示，位于垂直平面内的平滑轨道由倾斜的直线轨道和与其相接的圆形轨道连接，圆形轨道的半径为r 质量m的小块从斜轨道上的某处落下，沿着圆形轨道运动。 物体块能够通过圆形轨道的最高点，这个最高点和轨道之间的压力要求不超过5mg(g是重力加速度)。 求出物体块的初始位置相对于圆轨道底部的高度h的可取范围。图5-3-4、【例3】如图5-3-5所示，长、不伸的柔软的绳索穿过光滑的固定滑轮，绳索的两端分别用小球a和b连接。 a球的质量为m，安静地放在地上的b球的质量为3m，用手支撑，高度为h，此时，轻绳紧紧地拧紧。从静止释放b后，a可达到的最大高度为() A.hB.1.5hC.2hD.2.5h，热点三物理机械能守恒定律的应用，【名人支持】只有重力(或弹力)才能作用于系统内部的动能和【解析】将b刚着陆后的速度的大小设为v，根据机械能保存法则，将3mgh=mgh 1/2mv2 1/23mv2能够到达的最大高度设为h，根据机械能保存法则，mgh 1/2mv2=mgH解开： H=1.5h，因此本问题选择b。 b、图5-3-6、3、【回答】如1.2s、图5-3-6所示，固定楔形块，斜面的倾斜角=30，另一方垂直于水平地面，带有一定的滑轮，柔软的绳越过固定滑轮，两端分别与物体a和b连接，a的质量为4m，b的质量为m 最初把b按在地上不动，放开手，使a沿着斜面下降，使b上升。 物块a和斜面之间没有摩擦，a沿斜面下降了s的距离时，绳子突然断了。 求出物体b上升的最大高度h。 (b不总是与固定滑轮碰撞)，如图5-3-6、【例4】图5-3-7所示，刚性系数k1的轻量弹簧按压于质量m1、m2的块1、2，刚性系数k2的轻量弹簧的上端按压于块2，下端按压(未连接)于工作台的整个系统现在，力将物体1慢慢垂直地提起，直到下面的弹簧正好从工作台上脱离为止。 在这个过程中，求出单块1和单块2的增加的重力电势。 热点的四重力、弹力功和位置能的变化、“名人的支持”主题的场景设定并不复杂，但是物体的平衡、钩子的法则、重力功、弹簧的弹力功、重力位置能的变化等很多知识点和弹簧k1的压缩和拉伸、弹簧k2的压缩、物体块1和2的重力位置解决该问题的关键是寻找单元1、2的位置关系的变化，方法上应用整体法和隔离法，在求出m-1的上升高度时，求出m-1相对于水平表的高度变化，在考虑不可忽略m-2的上升高度的k-1的变化时用WG=-Ep求解。 【解析】根据平衡条件决定各量的关系： k1元被压缩量： x1=m1g/k1k2元被压缩量： x2=(m1g m2g)/k2弹簧k2刚脱离表之后，k2弹簧恢复到原来的长度，k1弹簧在x 1、x 1=m2g/k 1的整个过程中单块1上升的高度。 因为h1=x1- x 1=g (m1/k1/k2)，块1增加的重力电势e1=m1- GH1=m1(m1- m2) (1/k1-1/k2) g 2块2上升的高度： h2=x2=(m1 m2)/k2g增加的重力电势e2=m2- GH2= m2 如图5-3-8、4、【回答】和图5-3-8所示，质量m-1的物体a经由轻量弹簧与质量m-2的物体b连接，弹簧的