《高考备考指南 理科综合 物理》课件-第5章 第3讲

机械能及其守恒定律第五章第3讲机械能守恒定律及其应用栏目导航01知识梳理回顾03随堂限时集训02考点各个击破04配套训练知识梳理回顾1一、重力势能与弹性势能1．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)重力势能①概念：由物体所处位置的高度决定的能量．②公式：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．路径高度差机械能mgh

标量参考平面④系统性：重力势能是________和________共有的．⑤相对性：重力势能的大小与___________的选取有关．重力势能的变化与参考平面的选取________．(3)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________物体重力势能的减少量．即WG＝－(Ep2－Ep1)＝________.物体地球参考平面无关减小增加等于－ΔEp2．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弹簧的________及___________有关．(3)弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做______，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能______．弹性形变形变量劲度系数正功增加夯基题组1．如图所示，一质量为m的小球自A点由静止开始自由下落，到C点时弹簧被压缩至最短，AC竖直高度为H，则在此过程中，小球重力做________，重力势能减少量为______；由B到C阶段，弹簧弹力对小球做______，弹性势能______．【答案】正功mgH负功增大【解析】AC过程重力做正功，重力势能减少mgH，BC过程，弹力与小球位移方向相反，弹力做负功，弹性势能增大．二、机械能守恒定律1．内容在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相________，而总的机械能__________．2．机械能守恒的条件只有________或________做功．转化保持不变重力弹力3．机械能守恒的三种表达式表达角度表达公式表达意义守恒观点Ek1＋Ep1＝__________系统的初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等转化观点ΔEk＝______表示系统(或物体)机械能守恒时，系统减小(或增加)的重力势能等于系统增加(或减小)的动能转移观点ΔEA增＝______若系统由A、B两部分组成，则A部分物体机械能的增加量与B部分物体机械能的减少量相等Ek2＋Ep2

－ΔEp

ΔEB减夯基题组2．(2017届南京模拟)下列运动过程中，可视为机械能守恒的是(

)A．热气球缓缓升空 B．掷出的铅球在空中运动C．树叶从枝头飘落 D．跳水运动员在水中下沉【答案】B【解析】热气球缓缓升空，除重力外浮力对它做功，机械能不守恒，故A错误；掷出的铅球在空中运动，可以忽略阻力；故只有重力做功，机械能守恒，故B正确；树叶从枝头飘落，空气阻力对它做功，机械能不守恒，故C错误；跳水运动员在水中下沉，除重力外，水的阻力对他做负功，机械能不守恒，故D错误．考点各个击破21．守恒条件只有重力或系统内的弹力做功．只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．(3)受其他力，其他力也做功，但其他力做功代数和为零．考点1机械能守恒的理解2．判断方法(1)利用机械能的定义判断(直接判断)：若物体动能、势能均不变，机械能不变．若一个物体动能不变，重力势能变化，或重力势能不变，动能变化，或动能和重力势能同时增加(减少)，其机械能一定变化．(2)用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，虽受其他力，但其他力不做功，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．例1

(2017届汉中校级模拟)下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动，在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是(

)解析：由A图可知，力F对物体做正功，机械能增加，不守恒，故A错误；由B图可知，力F做负功，机械能减小，故B错误；C图中物体斜面光滑，运动过程中只有重力做功，只有重力势能和动能的相互转化，机械能守恒，故C正确；D图中斜面粗糙，物体下滑中，摩擦力做负功，机械能减小，不守恒，故D错误．答案：C【解析】从A点到O点，高度下降，重力对小球做正功，小球动能增加，故A错误．从O点到C点，重力做负功，小球动能减小，故B错误．由于只有重力做功，小球根据机械能守恒，小球到达的高度与小球的质量无关．故C错误．小球能到达与A等高的C点，体现了机械能守恒定律，故D正确．判断机械能是否守恒的方法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(或弹簧的弹力)做功，或有其他力做功，但其他力做功的代数和为零，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的能的转化，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一般不守恒，除非题中有特别说明或暗示．应用机械能守恒定律时，相互作用的物体间的力可以是变力，也可以是恒力，只要符合守恒条件，机械能就守恒．由于机械能守恒定律只涉及系统初、末状态的物理量，而不需分析中间过程的复杂变化，因此使问题得到简化．其应用的基本思路如下：1．选取研究对象——物体系统或单个物体．一般有几种情况：①单个物体；②多个物体组成的系统；③系统内有弹簧．考点2机械能守恒定律的综合应用2．根据研究对象所经历的物理过程，进行受力分析和做功分析，判断机械能是否守恒．3．恰当地选取参考平面，确定研究对象在研究过程的初、末状态时的机械能．4．根据机械能守恒定律列方程，进而求解．例2

(2017年太原校级期末)某星球的质量约为地球的6倍，半径约为地球的1.5倍，在该星球表面进行如下实验：如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其在星球上受到重力的7倍，之后向上运动恰能到达最高点C.(已知地球表面重力加速度g，不计空气阻力)求：(1)该星球表面的重力加速度g′；(2)物体在A点时弹簧的弹性势能；(3)物体从B点运动至C点的过程中产生的内能．练2

(2017年汕头期末)某同学设计了如图所示的实验装置，在小车上表面距车板左端d＝1.2m处固定装上一个半径R＝0.4m的光滑半圆弧轨道，轨道下端与小车的上表面水平相切，小车连同轨道的总质量M＝2kg，在小车左端点放置一个质量m＝0.4kg的物块(可视为质点)，物块与车板间的动摩擦因数μ＝0.5，开始时物块随小车一起沿光滑水平面以某一速度向右沿直线运动，某时刻小车碰到障碍物而立刻停下并且不再运动，物块则沿车板滑行后进入半圆弧轨道，运动至轨道最高点离开后恰好落在小车车板的左端点，g取10m/s2，求：(1)物块到达半圆弧轨道最高点的速度大小；(2)物块刚进入半圆弧轨道时对轨道的压力大小；(3)从一开始到物块运动至轨道最高点离开时，小车与物块组成的系统损失的机械能．研究对象多过程问题，物体运动过程复杂，分析清楚运动过程是正确解题的前提与关键，分析清楚运动过程后，应用相关规律即可正确解题．例3

(2017届北京模拟)如果不计空气阻力，下列过程中机械能守恒的是(

)A．货箱沿斜面匀速向上滑动的过程B．电梯匀速上升的过程C．小孩沿滑梯匀速下滑的过程D．抛出的棒球在空中运动的过程微讲堂