高考物理大一轮复习 专题五 机械能 第3讲 机械能守恒定律及其应用课件

1、第3讲,机械能守恒定律及其应用,一、重力做功与重力势能,1.重力做功的特点,路径,高度差,(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.,机械能,2.重力做功与重力势能变化的关系,减小,增大,(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：重力对物体做的功等于物体重力势能的_,量.即 wg(ep2ep1)ep1ep2 _.,ep,(3)重力势能的变化量是绝对的，与参考面的选取_.,变化,无关,【基础检测】,1.(多选)下列关于重力势能的说法，正确的是(,),a.重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体

2、单独具 有的 b.重力势能的大小是相对的 c.重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功 d.在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零 答案：ab,二、弹性势能,1.概念：发生_的物体(各部分)之间，由于有弹,力的相互作用，而具有的势能.,2.大小：与形变量及_有关. 3.弹力做功与弹性势能变化的关系 (1)弹力做正功，弹性势能_；弹力做负功，弹性,势能_.,弹性形变,劲度系数,减小,增大,三、机械能守恒定律,重力或弹力,转化,不变,1.内容：在只有_做功的物体系统内，动 能和势能可以互相_，而总的机械能保持_. 2.机械能守恒的条件：只有_或_做功.,重力,弹力,依次进行的过程中，机械能不

3、守恒的是(,【基础检测】 2.如图 5-3-1 所示，用轻弹簧相连的物块 a 和 b 放在光滑的 水平面上，物块 a 紧靠竖直墙壁，一颗子弹沿水平方向射入物 块 b 后留在其中，由子弹、弹簧和 a、b 所组成的系统在下列,),图 5-3-1,. . .,a.子弹射入物块 b 的过程,b.物块 b 带着子弹向左运动，直到弹簧压缩量最大的过程 c.弹簧推着带子弹的物块 b 向右运动，直到弹簧恢复原长,的过程,d.带着子弹的物块 b 因惯性继续向右运动，直到弹簧伸长,量达到最大的过程,答案：a,考点 1 机械能守恒的条件及判断方法 重点归纳 1.守恒条件,只有重力或系统内的弹力做功.可以从两个方面理

4、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，受重力和曲面的支持力作用，但曲面 的支持力不做功，物体的机械能守恒.,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,之和不变，机械能守恒.,(2)利用守恒条件判断：若物体或系统只有重力(或内力的弹,力)做功，则机械能守恒.,(3)用能量转化来判断：若物体或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.,典例剖析 例 1：如图 5-3-2 所示，在光滑水平面上

5、有一物体，它的左 端连接着一轻弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力 f 作用下 物体处于静止状态，当撤去力 f 后，物体将向右运动，在物体,),向右运动的过程中，下列说法正确的是( a.弹簧的弹性势能逐渐减少 b.物体的机械能不变 c.弹簧的弹性势能先增加后减少 d.弹簧的弹性势能先减少后增加,图 5-3-2,解析：因弹簧左端固定在墙上，右端与物体连接，故撤去 f 后，弹簧先伸长到原长后，再被物体拉伸，其弹性势能先减 少后增加，物体的机械能先增大后减小，故 d 正确，a、b、c 均错误.,答案：d,【考点练透】 1.(2014 年新课标全国卷)如图 5-3-3 所示，一质量为 m 的 光滑大圆环

6、，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大圆环上质 量为 m 的小圆环(可视为质点)，从大圆环的最高处由静止滑下. 重力加速度大小为 g.当小环滑到大圆环的最低点时，大圆环对,),图 5-3-3,轻杆拉力的大小为( a.mg5mg b.mgmg c.mg5mg d.mg10mg 答案：c,考点 2 单个物体的机械能守恒,1.机械能守恒的三种表达式对比,重点归纳,(续表),2.求解单个物体机械能守恒问题的基本思路 (1)选取研究对象物体.,(2)根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析，,判断机械能是否守恒.,(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初、末状,态时的机械能.,(4) 选

7、取方 便的 机械 能守 恒定 律的 方程 形式 (ek1 ep1 ,ek2ep2、ekep)进行求解.,典例剖析,例 2：(2015 年山东邹平一中检测)如图 5-3-4 所示，半径为 r 的光滑半圆轨道 abc 与倾角37的粗糙斜面轨道 dc 相切 于 c，圆轨道的直径 ac 与斜面垂直.质量为 m 的小球从 a 点左 上方距 a 高为 h 的斜上方 p 点以某一速度水平抛出，刚好与半 圆轨道的 a 点相切进入半圆轨道内侧，之后经半圆轨道沿斜面 刚好滑到与抛出点等高的 d 处.已知当地的重力加速度为 g，取,图 5-3-4,(1)小球被抛出时的速度 v0.,(2)小球到达半圆轨道最低点 b

8、时，对轨道的压力大小. (3)小球从 c 到 d 过程中克服摩擦力做的功 w.,思维点拨：(1)小球到达 a 点的速度沿 a 点的切线方向，与 dc 斜面平行. (2)小球由 a 点运动到 b 点的过程中机械能守恒. (3)小球在斜面 cd 上克服摩擦力做的功对应小球损失的机 械能. 解：(1)小球到达 a 点时，速度与水平方 向的夹角为，如图 5-3-5 所示 设竖直方向的速度为 vy，则有,图 5-3-5,(2)a、b 间竖直高度 hr(1cos ) 设小球到达 b 点时的速度为 v，则从抛出点到 b 过程中有,解得 fn5.6mg 由牛顿第三定律知，小球在 b 点对轨道的压力大小是 5.

9、6mg. (3)小球沿斜面上滑过程中克服摩擦力做的功等于小球做,(2)小球摆到最低点时，压力传感器示数为0，则 的大小.,【考点练透】,2.(2015 年天津南开中学模拟)如图 5-3-6 所示，压力传感器 能测量物体对其正压力的大小，现将质量分别为 m、m 的物块 和小球通过轻绳固定，并跨过两个水平固定的定滑轮(滑轮光滑 且较小)，当小球在竖直面内左右摆动且高度相等时，物块始终 没有离开水平放置的传感器.已知小球摆动偏离竖直方向的最 大角度为，滑轮 o 到小球间轻绳长度为 l，重力加速度为 g， 求：,(1)小球摆到最低点速度大小.,m,m,图 5-3-6,解：(1)小球下摆过程中只有重力做

10、功，小球的机械能守恒，,由机械能守恒定律得,(2)小球摆到最低点时，压力传感器的示数为 0，则轻绳的,拉力大小 fmg,对小球在最低点应用牛顿第二定律得,易错点 系统机械能守恒的判断 例 3：(多选)如图 5-3-7 所示，质量分别为 m 和 2m 的两个 小球 a、b，中间用轻质细杆相连，在杆的中点 o 处有一固定 转动轴，把杆置于水平位置后释放，在 b 球顺时针摆动到最低,位置的过程中(,),图 5-3-7,a.b 球的重力势能减少，动能增加，b 球和地球组成的系,统机械能守恒,b.a 球的重力势能增加，动能也增加，a 球和地球组成的系,统机械能不守恒,c.a 球、b 球和地球组成的系统机

11、械能守恒 d.a 球、b 球和地球组成的系统机械能不守恒,正解分析：b 球从水平位置下摆到最低位置的过程中，受 到重力和杆的作用力，杆的作用力方向待定，下摆过程中重力 势能减少，动能增加，但机械能是否守恒不确定.a 球在 b 球下 摆过程中，重力势能增加，动能增加，机械能增加.由于 a、b 系统只有重力做功，系统机械能守恒，a 球机械能增加，b 球 机械能一定减少.所以 b、c 选项正确.,答案：bc,指点迷津：(1)对于相互作用的整体，在进行能量转化时， 单独一个物体机械能一般不守恒，但系统机械能守恒，可利用 机械能守恒定律“转移式”对系统列方程求解相关量. (2)对于绳索、链条、液体、长杆等这类研究对象，不能当 成质点处理时，正确确定其重心位置是解决有关问题的关键， 一般情况下需分段考虑系统各部分的重力势能，对于参考平面 的选取，以系统初、末状态的重力势能便于表达为宜.,【触类旁通】 如图 5-3-8 所示，在倾角为30的光滑固定斜面上，放有 两个质量分别为 1 kg 和 2 kg 的可视为质点的小球 a 和 b，两球 之间用一根长 l0.2 m 的轻杆相连，小球 b 距水平面的高度 h 0.1 m.两球由静止开始下滑到光滑地面上，不计球与地面碰撞,),时的机械能损失，g 取 10 m/s2.则下列说法中正确的是( 图