2011届高考物理第一轮总复习 机械能守恒定律课件

1、温故自查温故自查1重力势能重力势能(1)重力做功的特点重力做功的特点重力做功与重力做功与 无关，只与始末位置的无关，只与始末位置的 有有关关重力做功不引起物体重力做功不引起物体 的变化的变化路径路径高度差高度差机械能机械能(2)重力势能重力势能概念：物体由于概念：物体由于 而具有的能而具有的能表达式：表达式：Ep .矢标性：重力势能是矢标性：重力势能是 ，正负表示其，正负表示其 被举高被举高mgh标量标量大小大小(3)重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系定性关系：重力对物体做正功，重力势能定性关系：重力对物体做正功，重力势能就就 ；重力对物体做负功，重力势能就；重力对物体做

2、负功，重力势能就 定量关系：重力对物体做的功定量关系：重力对物体做的功 物体重力势物体重力势能的减少量能的减少量即即WG(Ep2Ep1) .减少减少增加增加等于等于Ep1Ep22弹性势能弹性势能(1)概念：物体由于发生概念：物体由于发生 而具有的能而具有的能(2)大小：弹性势能的大小与弹簧的大小：弹性势能的大小与弹簧的 及及 有关，弹簧的有关，弹簧的 越大或越大或 越越大，弹簧的弹性势能越大大，弹簧的弹性势能越大弹性形变弹性形变形变量形变量劲度系数劲度系数形变量形变量劲度系数劲度系数考点精析考点精析1重力势能公式中重力势能公式中h的含义要特别注意的含义要特别注意重力势能公式重力势能公式Epmg

3、h中的中的h表示高度，用来表示物表示高度，用来表示物体所在的位置，是个状态量，是由规定的高度零点体所在的位置，是个状态量，是由规定的高度零点(如地如地面面)开始量度的，向上为正；而自由落体公式开始量度的，向上为正；而自由落体公式h gt2中的中的h表示自由下落物体的位移，是个过程量，是由起始位置表示自由下落物体的位移，是个过程量，是由起始位置开始量度的，向下为正，二者不能混为一谈开始量度的，向下为正，二者不能混为一谈2势能属于系统所共有势能属于系统所共有重力势能是物体和地球组成的系统所共有的，而不重力势能是物体和地球组成的系统所共有的，而不是物体单独具有的，是物体单独具有的，“物体的重力势能物

4、体的重力势能”只是一种简化的只是一种简化的说法弹性势能属于系统所有，即由弹簧各部分组成的系说法弹性势能属于系统所有，即由弹簧各部分组成的系统所共有，而与外界物体无关统所共有，而与外界物体无关3势能的相对性势能的相对性重力势能具有相对性，同一物体位于同一位置时，重力势能具有相对性，同一物体位于同一位置时，由于选择不同的水平面作为零势能面，其重力势能的数值由于选择不同的水平面作为零势能面，其重力势能的数值(包括正、负包括正、负)也不同因而，要确定重力势能，须首先确也不同因而，要确定重力势能，须首先确定零势能面定零势能面但是，但是， 同一物体在两个不同位置时重力势能之差是同一物体在两个不同位置时重力

5、势能之差是确定的，只与两位置的高度差确定的，只与两位置的高度差h有关，与零势能面的选有关，与零势能面的选取无关取无关弹性势能一般取形变量弹性势能一般取形变量x0处为零势能点处为零势能点4势能是标量，正负具有大小的含义势能是标量，正负具有大小的含义温故自查温故自查1内容：在只有内容：在只有 (或弹簧的或弹簧的 )做功的情况做功的情况下，物体的下，物体的 (或或 )和动能发生相互转和动能发生相互转化，但机械能的总量保持化，但机械能的总量保持 重力重力弹力弹力重力势能重力势能弹性势能弹性势能不变不变3机械能守恒的条件机械能守恒的条件(1)只有只有 (或弹簧的或弹簧的 )做功做功(2)受其他外力，但其

6、他外力不做功或做功的代数受其他外力，但其他外力不做功或做功的代数和和 重力重力弹力弹力为零为零考点精析考点精析1机械能守恒定律的研究对象一定是系统，至少包机械能守恒定律的研究对象一定是系统，至少包括地球在内通常我们说括地球在内通常我们说“小球的机械能守恒小球的机械能守恒”其实一定其实一定包括地球在内，因为重力势能就是小球和地球所共有包括地球在内，因为重力势能就是小球和地球所共有的另外小球的动能中所用的的另外小球的动能中所用的v，也是相对于地面的速，也是相对于地面的速度度2当研究对象当研究对象(除地球以外除地球以外)只有一个物体时，往往只有一个物体时，往往根据是否根据是否“只有重力做功只有重力做

7、功”来判定机械能是否守恒；当研来判定机械能是否守恒；当研究对象究对象(除地球以外除地球以外)由多个物体组成时，往往根据是否由多个物体组成时，往往根据是否“没有摩擦力和介质阻力没有摩擦力和介质阻力”来判定机械能是否守恒来判定机械能是否守恒3 “ 只 有 重力做功只 有 重力做功 ” 不等于不等于 “只 受 重 力 作只 受 重 力 作用用”在该过程中，物体可以受其他力的作用，只要这在该过程中，物体可以受其他力的作用，只要这些力不做功，或所做的功的代数和为零，就可以认为是些力不做功，或所做的功的代数和为零，就可以认为是“只有重力做功只有重力做功”. 温故自查温故自查1能的概念：一个物体能够能的概念

8、：一个物体能够 ，这个物体，这个物体就具有能量就具有能量2规律：各种不同形式的能量可以规律：各种不同形式的能量可以 ，而，而且在转化的过程中能量且在转化的过程中能量 对外做功对外做功相互转化相互转化守恒守恒3功能关系：做功的过程就是功能关系：做功的过程就是 的过程，物的过程，物体体 就有多少形式的能就有多少形式的能 为其他形式的能，功为其他形式的能，功是能量转化的是能量转化的 (1)重力做正功，重力势能重力做正功，重力势能 ；重力做负功，重力；重力做负功，重力势能势能 (2)弹力做弹力做 ，弹性势能减少；弹力做，弹性势能减少；弹力做 ，弹，弹性势能性势能 能量转化能量转化做了多少功做了多少功转

9、化转化量度量度减少减少增加增加正功正功负功负功增加增加考点精析考点精析应用功能关系需注意的问题应用功能关系需注意的问题1搞清力对搞清力对“谁谁”做功：对做功：对“谁谁”做功就对应做功就对应“谁谁”的位移，引起的位移，引起“谁谁”的能量变化的能量变化如子弹物块模型中，摩擦力对子弹的功必须用子弹如子弹物块模型中，摩擦力对子弹的功必须用子弹的位移去求解，这个功引起子弹动能变化的位移去求解，这个功引起子弹动能变化2搞清不同的力做功对应不同形式的能的改变搞清不同的力做功对应不同形式的能的改变不同的力不同的力做功做功对应不同对应不同形形式能的变式能的变化化定量的关系定量的关系合外力功合外力功(所有外力的功

10、所有外力的功)动能变化动能变化合外力对物体做功等于物体合外力对物体做功等于物体动能的增量动能的增量W合合Ek2Ek1重力的功重力的功重力势重力势能变化能变化重力做正功，重力势能减少重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加；重力做负功，重力势能增加WGEpEp1Ep2弹簧弹力弹簧弹力的功的功弹性势能弹性势能变化变化弹力做正功，弹性势能减少弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加；弹力做负功，弹性势能增加WFEpEp1Ep2只有重力只有重力、弹簧弹力的、弹簧弹力的功功不引起机不引起机械能变化械能变化机械能守恒机械能守恒E0不同的力做功不同的力做功对应不同形对应不同形式能的变化式

11、能的变化定量的关系定量的关系除重力和弹簧除重力和弹簧弹力之外的力做的弹力之外的力做的功功机械能变化机械能变化除重力和弹簧弹力之外的力除重力和弹簧弹力之外的力做多少正功，物体的机械能就增加做多少正功，物体的机械能就增加多少；除重力和弹力之外的力做多多少；除重力和弹力之外的力做多少负功，物体的机械能就减少多少少负功，物体的机械能就减少多少W除除G、F外外E电场力的功电场力的功电势能变化电势能变化电场力做正功，电势能减少电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加；电场力做负功，电势能增加W电电Ep分子力的功分子力的功分子势能变化分子势能变化分子力做正功，分子势能减分子力做正功，分子势能减少；

12、分子力做负功，分子势能增加少；分子力做负功，分子势能增加W分子分子Ep一对滑动摩擦一对滑动摩擦力的总功力的总功内能变化内能变化作用于系统的一对滑动摩擦作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统内能增加力一定做负功，系统内能增加QFfl相对相对温故自查温故自查能量既不会能量既不会 ，也不会凭空消失，它只能，也不会凭空消失，它只能从一种形式从一种形式 为另一种形式，或从一个物体为另一种形式，或从一个物体 到到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量量 凭空产生凭空产生转化转化转移转移保持不变保持不变考点精析考点精析能的转化和守恒定律的理解和应用能的

13、转化和守恒定律的理解和应用1对定律的理解对定律的理解(1)某种形式的能量减少，一定存在另外形式的能某种形式的能量减少，一定存在另外形式的能量增加，且减少量和增加量相等量增加，且减少量和增加量相等(2)某个物体的能量减少，一定存在别的物体的能某个物体的能量减少，一定存在别的物体的能量增加，且减少量和增加量相等量增加，且减少量和增加量相等2应用定律解题的步骤：应用定律解题的步骤：(1)分清共有多少种形式的能分清共有多少种形式的能(如动能、势能、电如动能、势能、电能、内能等能、内能等)在变化在变化(2)明确哪些能量增加，哪些能量减少明确哪些能量增加，哪些能量减少(3)减少的总能量一定等于增加的总能量

14、，据此列减少的总能量一定等于增加的总能量，据此列出方程：出方程：E减减E增增3能量转化和转移具有方向性能量转化和转移具有方向性(1)能量耗散：宏观过程中，流散到周围环境中的能量耗散：宏观过程中，流散到周围环境中的内能无法收集重新利用的现象内能无法收集重新利用的现象(2)能量利用过程的实质：能量转化和传递的过能量利用过程的实质：能量转化和传递的过程程(3)能量耗散表明，能量数量并未减少，但在可以能量耗散表明，能量数量并未减少，但在可以利用的品质上降低了，从便于使用到不便于使用利用的品质上降低了，从便于使用到不便于使用命题规律命题规律根据机械能守恒条件，判断物体或系统根据机械能守恒条件，判断物体或

15、系统的机械能是否守恒的机械能是否守恒考例考例1如图所示，斜面置于光滑水平地面上，其如图所示，斜面置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体下滑过程光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是中，下列说法正确的是()A物体的重力势能减少，动能增加物体的重力势能减少，动能增加B斜面的机械能不变斜面的机械能不变C斜面对物体的作用力垂直于接触面，不对物体做斜面对物体的作用力垂直于接触面，不对物体做功功D物体和斜面组成的系统机械能守恒物体和斜面组成的系统机械能守恒解析解析物体下滑过程中，由于物体与斜面相互间有物体下滑过程中，由于物体与斜面相互间有垂直于斜面

16、的作用力，使斜面加速运动，斜面的动能增垂直于斜面的作用力，使斜面加速运动，斜面的动能增加；物体克服其相互作用力做功，物体的机械能减少，但加；物体克服其相互作用力做功，物体的机械能减少，但动能增加，重力势能减少，选项动能增加，重力势能减少，选项A正确选项正确选项B错误错误物体沿斜面下滑时既沿斜面向下运动，又随斜面向物体沿斜面下滑时既沿斜面向下运动，又随斜面向右运动，其合速度方向与弹力方向不垂直，弹力方向垂直右运动，其合速度方向与弹力方向不垂直，弹力方向垂直于接触面，但与速度方向之间的夹角大于于接触面，但与速度方向之间的夹角大于90，所以斜面，所以斜面对物体的作用力对物体做负功，选项对物体的作用力

17、对物体做负功，选项C错误，对物体与斜错误，对物体与斜面组成的系统，仅有重力做功，因此，系统机械能守恒，面组成的系统，仅有重力做功，因此，系统机械能守恒，选项选项D正确正确综上所述，该题的正确综上所述，该题的正确答案答案为为A、D.答案答案AD总结评述总结评述判断机械能守恒时，对单个物体就看是判断机械能守恒时，对单个物体就看是否只有重力做功，并非只受重力，虽受其他力，但其他力否只有重力做功，并非只受重力，虽受其他力，但其他力不做功或做功代数和为零对由两个或几个物体组成的系不做功或做功代数和为零对由两个或几个物体组成的系统，在判断其机械能守恒时，就看是否只有重力或系统内统，在判断其机械能守恒时，就

18、看是否只有重力或系统内弹力做功，若有其他外力或内力做功弹力做功，若有其他外力或内力做功(如内部有摩擦等如内部有摩擦等)，则系统机械能不守恒则系统机械能不守恒如图所示，光滑细杆如图所示，光滑细杆AB、AC在在A点连接，点连接，AB竖直放竖直放置，置，AC水平放置，两相同的中心有小孔的小球水平放置，两相同的中心有小孔的小球M、N，分，分别套在别套在AB和和AC上，并用一细绳相连，细绳恰好被拉直，上，并用一细绳相连，细绳恰好被拉直，现由静止释放现由静止释放M、N，在运动过程中下列说法正确的是，在运动过程中下列说法正确的是()AM球的机械能守恒球的机械能守恒BM球的机械能减小球的机械能减小CM和和N组

19、成的系统的机械能守恒组成的系统的机械能守恒D绳的拉力对绳的拉力对N做负功做负功解析解析由于杆由于杆AB、AC光滑，所以光滑，所以M下降，下降，N向左向左运动，运动，N动能增加，动能增加，M对对N做功，所以做功，所以M的机械能减的机械能减小，小，N的机械能增加，对的机械能增加，对MN系统无外力做功，所以系系统无外力做功，所以系统的机械能守恒统的机械能守恒答案答案BC命题规律命题规律利用机械能守恒定律，计算物体的动利用机械能守恒定律，计算物体的动能、势能的变化，及物体在某一位置的速度大小能、势能的变化，及物体在某一位置的速度大小考例考例2如图，斜面与半径如图，斜面与半径R2.5m的竖直半圆组成的竖

20、直半圆组成光滑轨道，一个小球从光滑轨道，一个小球从A点斜向上抛，并在半圆最高点点斜向上抛，并在半圆最高点D水平进入轨道，然后沿斜面向上，最大高度达到水平进入轨道，然后沿斜面向上，最大高度达到h10m，求小球抛出的速度和位置，求小球抛出的速度和位置解析解析小球从小球从A到到D的逆运动为平抛运动，由机械的逆运动为平抛运动，由机械能守恒，平抛初速度能守恒，平抛初速度vD为为答案答案见解析见解析总结评述总结评述本题巧妙地把小球从本题巧妙地把小球从A到到D的运动看的运动看为从为从D到到A的平抛运动的逆运动的平抛运动的逆运动如图所示，在水平台面上的如图所示，在水平台面上的A点，一个质量为点，一个质量为m的

21、的物体以初速度物体以初速度v0被抛出，不计空气阻力，求它到达台面被抛出，不计空气阻力，求它到达台面下下h处的处的B点时速度的大小点时速度的大小解析解析物体在抛出后的运动过程中只受重力作用，物体在抛出后的运动过程中只受重力作用，机械能守恒机械能守恒命题规律命题规律多个物体组成的系统机械能守恒，由于多个物体组成的系统机械能守恒，由于系统的内力做功，单个物体机械能不守恒，利用系统机系统的内力做功，单个物体机械能不守恒，利用系统机械能守恒，求系统或某物体在某一时刻的速度大小或位械能守恒，求系统或某物体在某一时刻的速度大小或位置置考例考例3如图所示，如图所示，B是质量为是质量为2m、半径为、半径为R的光

22、滑的光滑半球形碗，放在光滑的水平桌面上半球形碗，放在光滑的水平桌面上A是质量为是质量为m的细长的细长直杆，光滑套管直杆，光滑套管D被固定在竖直方向，被固定在竖直方向，A可以自由上下运可以自由上下运动，物块动，物块C的质量为的质量为m，紧靠半球形碗放置初始时，紧靠半球形碗放置初始时，A杆被握住，使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触然杆被握住，使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触然后从静止开始释放后从静止开始释放A，A，B，C便开始运动求：便开始运动求：(1)长直杆的下端运动到碗的最低点时，长直杆竖直长直杆的下端运动到碗的最低点时，长直杆竖直方向的速度和方向的速度和B、C水平方向的速度；水平方向的

23、速度；(2)运动过程中，长直杆的下端能上升到的最高点距运动过程中，长直杆的下端能上升到的最高点距离半球形碗底部的高度离半球形碗底部的高度解析解析杆只能沿竖直方向运动，杆下降过程，其重杆只能沿竖直方向运动，杆下降过程，其重力势能转化为力势能转化为A、B和和C的动能，杆下降到最低位置时速度的动能，杆下降到最低位置时速度为零，而为零，而B和和C达到了最大速度此后达到了最大速度此后B、C分离、分离、B减减速，速，C匀速，匀速，B的动能又转化为杆的重力势能的动能又转化为杆的重力势能(1)长直杆的下端运动到碗的最低点时，长直杆在竖长直杆的下端运动到碗的最低点时，长直杆在竖直方向的速度为直方向的速度为0，(

24、2)长直杆的下端上升到所能达到的最高点时，长长直杆的下端上升到所能达到的最高点时，长直杆在竖直方向的速度为直杆在竖直方向的速度为0，碗的水平速度亦为，碗的水平速度亦为0.答案答案(1) 总结评述总结评述本题的切入点较高，是一道区分度较高本题的切入点较高，是一道区分度较高的题，分析时要注意：长直杆在竖直方向向下运动时，先的题，分析时要注意：长直杆在竖直方向向下运动时，先加速后减速，下端运动到碗的最低点时，长直杆竖直方向加速后减速，下端运动到碗的最低点时，长直杆竖直方向的速度为的速度为0；再往后，；再往后，B、C两物体分离，长直杆在竖直方两物体分离，长直杆在竖直方向向上运动先加速后减速，下端运动到

25、最高点时，长直向向上运动先加速后减速，下端运动到最高点时，长直杆竖直方向的速度为杆竖直方向的速度为0.准确分析直杆在竖直方向的运动状准确分析直杆在竖直方向的运动状态是解决本题的关键态是解决本题的关键如图所示，光滑半圆上有两个小球，质量分别为如图所示，光滑半圆上有两个小球，质量分别为m和和M，由细绳挂着，今由静止开始释放，求小球，由细绳挂着，今由静止开始释放，求小球m至至C点时的速度点时的速度(m未离开半圆轨道未离开半圆轨道)解析解析以两球和地球组成的系统为研究对象在运以两球和地球组成的系统为研究对象在运动过程中，系统的机械能守恒动过程中，系统的机械能守恒选初态位置为零势能面：选初态位置为零势能

26、面：命题规律命题规律分析物体或系统受力和做功，利用功能分析物体或系统受力和做功，利用功能关系求物体或系统所消耗的能量或系统所做的功，该类关系求物体或系统所消耗的能量或系统所做的功，该类型题难度较大，常是力学综合题型题难度较大，常是力学综合题考例考例4(2009山东济南模拟山东济南模拟)如图所示，一质量为如图所示，一质量为m的滑块从高为的滑块从高为h的光滑圆弧形槽的顶端的光滑圆弧形槽的顶端A处无初速度地滑处无初速度地滑下，槽的底端下，槽的底端B与水平传送带相接，传送带的运行速度恒与水平传送带相接，传送带的运行速度恒为为v0，两轮轴心间距为，两轮轴心间距为L，滑块滑到传送带上后做匀加速，滑块滑到传

27、送带上后做匀加速运动，滑到传送带右端运动，滑到传送带右端C时，恰好加速到与传送带的速度时，恰好加速到与传送带的速度相同，求：相同，求：(1)滑块到达底端滑块到达底端B时的速度大小时的速度大小v；(2)滑块与传送带间的动摩擦因数滑块与传送带间的动摩擦因数；(3)此过程中，由于克服摩擦力做功而产生的热量此过程中，由于克服摩擦力做功而产生的热量Q.解析解析(1)滑块到达滑块到达B点的速度为点的速度为v，由机械能守恒，由机械能守恒定律，有定律，有(2)滑块在传送带上做匀加速运动，受到传送带对它滑块在传送带上做匀加速运动，受到传送带对它的滑动摩擦力，有的滑动摩擦力，有mgma，滑块对地位移为，滑块对地位

28、移为L，末速度，末速度为为v0，则，则(3)产生的热量等于滑块与传送带之间发生的相对位产生的热量等于滑块与传送带之间发生的相对位移中克服摩擦力所做的功，即移中克服摩擦力所做的功，即Qmgx，x为传送带与为传送带与滑块间的相对位移，设滑块在传送带上运动所用时间为滑块间的相对位移，设滑块在传送带上运动所用时间为t，(1)风力发电是绿色能源，某地强风的风速为风力发电是绿色能源，某地强风的风速为v，设空，设空气密度为气密度为，如果把通过横截面为，如果把通过横截面为S的风的动能的的风的动能的50%转转化为电能，则电功率为化为电能，则电功率为_(2)质量为质量为1kg的物体以某一初速度在水平面上滑行，的物

29、体以某一初速度在水平面上滑行，由于摩擦阻力的作用，其动能随位移变化的图线如图所由于摩擦阻力的作用，其动能随位移变化的图线如图所示，示，g取取10m/s2，则物体与水平面的动摩擦因数，则物体与水平面的动摩擦因数_，物体滑行的总时间为，物体滑行的总时间为_s.解析解析(1)由功能关系可知由功能关系可知pt mv2，m Svt从而从而求得求得pSv3.(2)由由Ekmgs可以求出动摩擦因数，由运可以求出动摩擦因数，由运动学关系式可以求出时间动学关系式可以求出时间答案答案(1) Sv3(2)0.254命题规律命题规律利用能量关系求解另一种状态时物体或利用能量关系求解另一种状态时物体或系统的某一种形式的

30、能，或求物体的位移、速度大小系统的某一种形式的能，或求物体的位移、速度大小考例考例5如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为，质量为m的小物块的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于滑道处的墙上，另一端恰位于滑道的末端的末端O点已知在点已知在OM段，物块段，物块A与水平面间的动摩擦因与水平面间的动摩擦因数均为数均为，其余各处的摩擦不计，重力加速度为，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g，求：，求：(1)物块滑到物块滑到O点时的速度大小；点时的速度大小；(2)弹簧为最大压缩量弹簧为最大压缩量d时的弹性势能时的弹性势能(设弹簧处于原设弹簧处于原长时弹性势能为零长时弹性势能为零)；(3)若物块若物块A能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？大高度是多少？解析解析(1)由机械能守恒定律得由机械能守恒定律得mg