2020届高考物理二轮复习专题二能量和动量第六讲机械能守恒定律功能关系课件

1、第六讲 机械能守恒定律 功能关系热点一机械能守恒定律强化学思知能学有所思，思有深度一、一个“条件”,三种“观点”机械能守恒4条件只有重力或弹簧弹力做功4守恒观点一如二伦-要选零势能参考平面转化观点转移观点不用选零势能参考平面T不用选零势能参考平面二、方法技巧总结1.机械能守恒的判定(1) 利用机械能的定义判断，分析动能与势能的和是否变化，如匀速下落的物体动能不变，重力势能减少，物体的机械能必减少.(2) 用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧弹力)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能

2、的转化，则系统的机械能守恒(4) 对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等问题机械能般不守恒，除非题中有特别说明或暗示.2运用机械能守恒定律解题的步骤(1) 选取研究对象；(2) 分析研究对象的物理过程及其初、末状态；(3) 分析所研究的物理过程中，研究对象的受力情况和这些力的做功情况，判断是否满足机械能守恒定律的适用条件;(4) 规定参考平面(用转化观点时，可省略这一步);(5) 根据机械能守恒定律列方程;(6) 解方程，统一单位，进行运算，求出结果，进行检验.3.选取三种表达式时应注意的问题第一种表达式是从“守恒”的角度反映机械能守恒，解题必须选取参考平面，而后两种表达式都是从“转化”的角度

3、来 反映机械能守恒，不必选取参考平面，具体用哪种表达式解题, 要注意灵活选取.三、命题规律该知识点为每年高考的重点，分析近几年高考试题，命题规律有以下三点:判断某系统在某过程中机械能是否守恒.(2)结合物体的典型运动进行考查，如平抛运动、圆周运动、自由落体运动.(3)在综合问题的某一过程中遵守机械能守恒定律时进行考査.题组冲关调研范有所得，练有高度范例调研例1(多选)如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一 端固定于O点，另一端与小球相连.现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经历了 N点.已知在M、N两点处，弹7T簧对小球的弹力大小相等，且ZONMZOMN2、； = - 或- -选公式热点

4、二功能关系强化学思知能学有所思，思有深度一、依据功能关系网，灵活运用解难题除重力以外二、方法技巧总结1.功能关系的应用“三注意”(1) 分清是什么力做功，并且分析该力做正功还是做负功;根据功能之间的对应关系，判定能的转化形式，确定能量之间的转化情况.(2) 也可以根据能量之间的转化情况，确定是什么力做功， 尤其可以方便计算变力做功的多少.(3) 功能关系反映了做功和能量转化之间的对应关系，功是能量转化的量度和原因，在不同问题中的具体表现不同.2.作好两分析，突破滑块一滑板类问题(1) 动力学分析：分别对滑块和滑板进行受力分析，根据牛顿第二定律求出各自的加速度；从放上滑块到二者速度相等， 所用时

5、间相等，由戸讐=詈可求出共同速度P和所用时间6 然后由位移公式可分别求出二者的位移.(2) 功和能分析：对滑块和滑板分别运用动能定理，或者对系统运用能量守恒定律.如图所示，要注意区分三个位移: 求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移X滑; 求摩擦力对滑板做功时用滑板对地的位移X板; 求摩擦生热时用相对滑动的路程X相.三、命题规律该知识点为每年高考的重点和热点，在每年的高考中都会涉及，分析近几年考题，命题规律有如下特点：(1)考查做功与能量变化的对应关系.涉及滑动摩擦力做功与产生内能(热量)的考查.范例调研 JS例2轻质弹簧原长为2人将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放，

6、当弹簧被压缩到最 短时，弹簧长度为/现将该弹簧水平放置，一端固定在A点, 另一端与物块P接触但不连接.是长度为52的水平轨道, 端与半径为Z的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖 直，如图所示.物块P与AB间的动摩擦因数“=05用外力推 动物块P,将弹簧压缩至长度Z,然后放开，P开始沿轨道运动.重 力加速度大小为g(1)若P的质量为加，求P到达B点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点之间的距离;若P能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求P的质量111111的取值范围.关键点拨弹簧竖直放置时，由质量为5肌的物体的运 动情况可求出弹簧压缩量为I时弹性势能的大小.S(2)物块P

7、从释放到运动到B点的过程中，弹簧弹性势能转 化成P在B点的动能与克服摩擦产生的内能.(3) P从B-D机械能守恒，从D点飞出后做平抛运动.(4) 要滑上圆轨道必须有如0；要能沿圆轨道滑下，则P不能滑过圆轨道中点C.解析(1)依题意，当弹簧竖直放置，长度被压缩至2时,质量为5加的物体的动能为零，其重力势能转化为弹簧的弹性势 能.由机械能守恒定律，弹簧长度为/时的弹性势能为E=5加0 设P的质量为M,到达B点时的速度大小为如 由能量守 恒定律得E p=*M0； + /Mg4l联立式，取M=m并代入题给数据得vB=6gl若P能沿圆轨道运动到D点，其到达D点时的向心力不能 小于重力，即P此时的速度大小

8、。应满足设P运动到D点时的速度为,由机械能守恒定律得联立式得vD=yl2gl满足式要求，故P能运动到D点，并从D点以速度 如水平射出.设P落回到轨道AB所需的时间为由运动学公式得2l=qgFP落回到AB上的位置与B点之间的距离为s=vot为使P能滑上圆轨道，它到达B点时的速度应大于零由联立式得式可知5mglfiMgl要使p仍能沿圆轨道滑回，P在圆轨道的上升高度不能超Illtil过半圆轨道的中点C.由机械能守恒定律有联立式得詁WMv|/n 答案(l)V0g/ 22l (2)|/wWMv|/n自主突破4. （2018-中山模拟）如图所示，质量相等的物体A、B通过一轻质弹簧相连，开始时B放在地面上，

9、A、B均处于静止状 态，此时弹簧压缩量小现通过细绳将A向上缓慢拉起，第一阶 段拉力做功为W时，弹簧变为原长；第二阶段拉力再做功 企 时，B刚要离开地面，此时弹簧伸长量为七弹簧一直在弹性限 度内，则（B ）A. Xix2B. 拉力做的总功等于A的重力势能的增加量C. 第一阶段，拉力做的功等于4的重力势能的增加量D. 第二阶段，拉力做的功等于A的重力势能的增加量解析=开始时A压缩弹簧，形变量为x占,要使B刚要S离开地面，则弹力应等于B的重力，即kx2=mg9故形变量兀2Mx1=x2=x,故选项A错误；缓慢提升物体A,物体A的动能不变，第一阶段与第二阶段弹簧的形变量相同，弹簧的弹 性势能呂）相同，弹

10、簧弹力做的功相同，由动能定理得Wx+W弹mgx=009 W2W弹Jwgx=O0, Wx=mgxW弾=mgx Ep, W2=mgx+W弹=zngx+Ep,由于在整个过程中，弹簧的弹性势能不变，物体A、的动能不变，B的重力势能不变，由 能量守恒定律可知，拉力做的功转化为A的重力势能，拉力做 的总功等于A的重力势能的增加量，故选项B正确；第一阶段 物体重力势能的增加量为mgx9由Wx=mgx-Ep可知，拉力做 的功小于A的重力势能的增量，故选项C错误；由A可知，第 二阶段重力势能的增加量为/wgx,由W2=mgx-Ep可知拉力做 的功大于A的重力势能的增加量，故选项D错误.5.如图所示，在高度为爪

11、倾角为30。的粗糙固定的斜面上，有一质量为加、与一轻弹簧拴接的物块恰好静止于斜面底端.物块与斜面间的动摩擦因数为罟，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力现用平行于斜面的力F拉动弹簧的A点，使加缓慢上滑到斜面顶端.此过程中（B ）A. F做功为B. F做的功大于2/ng/iC. F做的功等于物块克服重力做功与克服摩擦力做功之和D. F做的功等于物块的重力势能与弹簧的弹性势能增加量之和解析：对施加上力F开始到物块恰好开始运动的过程，由动能定理得Wi W弹=0,由功能关系得卬弹=爲 对物块开始 运动到到达顶端的过程，由动能定理得0 = W2 Mg% fimgcos3Q92h,解以上各式得WF=+ W2=E2

12、mgh,可见F做的功大于加g%，故选项A错误，B正确；全过程外力F做 的功等于物块的重力势能与弹簧的弹性势能增加量以及摩擦产 生的内能之和，故选项C、D错误.6完全相同的十三个扁长木块紧挨着放在水平地面上，如图所示，每个木块的质量tm=0.40 kg,长度厶=0.5 m,它们与 地面间的动摩擦因数为“1=010,原来所有木块处于静止状态, 左方第一个木块的左端上方放一质量为M=1.0 kg的小铅块， 它与木块间的动摩擦因数为“2=0.20.物体所受最大静摩擦力与 滑动摩擦力相等，现突然给铅块一向右的初速度=5m/s,使 其开始在木块上滑行.（重力加速度g=10m/s2,设铅块的长度 与木块长度

13、L相比可以忽略）(1)铅块在第几块木块上运动时，能带动它右面的木块一起 运动.(2)判断小铅块最终是否滑上第13块木块上.解析：(1)木块受到铅块的滑动摩擦力为:Ffo=“2Mg=2O N有铅块的那个木块与地面间的最大静摩擦力为:Ffi=“i(M+%)g=l4 N其余每个木块与地面间的最大静摩擦力为:Ff2=“Mg=4 N设铅块到第n个木块时，第个木块及后面的木块开始在地面上滑动，贝!I：齐0(13)几+幵”解得：n11.5即当铅块滑到第12个木块左端时，12、13两木块开始在地面上滑动(2)铅块刚滑上第12个木块左端时的速度为由动能定理得：血盹111=企席孰就 解得：。1=羽 m/s铅块滑动的加速度：0-“2g= -2 m/s2此时第12、13木块的加速度： 如/盹一第1+2哑=0 25的以第12、13两木块为参考系，铅块滑到第12个木块右端时相对木块的速度。2满足：爲一诟=2041)13m/s0故铅块可以滑上第13个木块 答案：(1)12 (2)小铅块最终能滑上第13块木块上方法技巧功是能量