高考物理新一轮复习（热点视角+对点自测+讲练互动）第五章第三节 机械能守恒定律课件 新人教版.ppt

第五章机械能及其守恒定律 第三节机械能守恒定律 一 重力势能1 定义 物体的重力势能等于它所受 与 的乘积 2 公式 ep 3 矢标性 重力势能是 量 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 这与功的正 负的物理意义不同 重力 高度 mgh 标 参考平面 4 特点 1 系统性 重力势能是 和 共有的 2 相对性 重力势能的大小与 的选取有关 重力势能的变化是 的 与参考平面的选取 5 重力做功与重力势能变化的关系重力做正功时 重力势能 重力做负功时 重力势能 重力做多少正 负 功 重力势能就 多少 即wg 地球 物体 参考平面 绝对 无关 减小 增大 减小 增大 ep1 ep2 二 弹性势能1 定义 物体由于发生 而具有的能 2 大小 弹性势能的大小与 及 有关 弹簧的形变量越大 劲度系数 弹簧的弹性势能越大 3 弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做正功 弹性势能 弹力做负功 弹性势能 即弹簧恢复原长的过程中弹力做 弹性势能 形变量变大的过程中弹力做 弹性势能 弹性形变 形变量 劲度系数 越大 减小 增大 正功 减小 负功 增大 三 机械能守恒定律1 内容 在只有 或 做功的物体系统内 动能与势能可以相互转化 而总的机械能保持 2 表达式 1 ek1 ep1 要选零势能参考平面 2 ek 不用选零势能参考平面 3 ea增 不用选零势能参考平面 3 机械能守恒的条件只有 或 做功或虽有其他外力做功但其他力做功的代数和 重力 弹力 不变 ek2 ep2 ep eb减 重力 弹力 为零 1 单选 2014 太原质检 将质量为100kg的物体从地面提升到10m高处 在这个过程中 下列说法中正确的是 取g 10m s2 a 重力做正功 重力势能增加1 0 104jb 重力做正功 重力势能减少1 0 104jc 重力做负功 重力势能增加1 0 104jd 重力做负功 重力势能减少1 0 104j c 2 单选 2014 杭州模拟 如图所示在光滑水平面上有一物体 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 d 3 1 单选 如图所示 斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上 现将一小球从图示位置静止释放 不计一切摩擦 则在小球从释放到落至地面的过程中 下列说法正确的是 a 斜劈对小球的弹力不做功b 斜劈与小球组成的系统机械能守恒c 斜劈的机械能守恒d 小球重力势能减小量等于斜劈动能的增加量 b 3 2 单选 2012 高考上海卷 如图 可视为质点的小球a b用不可伸长的细软轻线连接 跨过固定在地面上半径为r的光滑圆柱 a的质量为b的两倍 当b位于地面时 a恰与圆柱轴心等高 将a由静止释放 b上升的最大高度是 a 2rb 5r 3c 4r 3d 2r 3 c 1 利用机械能的定义判断 直接判断 分析动能和势能的和是否变化 2 用做功判断 若物体或系统只有重力 或弹簧的弹力 做功 或者其他力做功 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 机械能守恒的判断方法 多选 如图所示 一轻弹簧一端固定在o点 另一端系一小球 将小球从与悬点o在同一水平面且使弹簧保持原长的a点无初速度地释放 让小球自由摆下 不计空气阻力 在小球由a点摆向最低点b的过程中 下列说法中正确的是 a 小球的机械能守恒b 小球的机械能减少c 小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变d 小球与弹簧组成的系统机械能守恒 bd 思路分析 判断机械能是否守恒时 必须明确研究对象 并分析做功的是哪些力 是否满足机械能守恒的条件 解析 小球由a点下摆到b点的过程中 弹簧被拉长 弹簧的弹力对小球做了负功 所以小球的机械能减少 故选项a错误 b正确 在此过程中 由于有重力和弹簧的弹力做功 所以小球与弹簧组成的系统机械能守恒 即小球减少的重力势能 等于小球获得的动能与弹簧增加的弹性势能之和 故选项c错误 d正确 1 三种守恒表达式的比较 机械能守恒定律及应用 ek1 ep1 ek2 ep2 系统的初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等 初 末状态必须用同一零势能面计算势能 ek ep 系统减少 或增加 的重力势能等于系统增加 或减少 的动能 应用时关键在于分清重力势能的增加量和减少量 可不选零势能面而直接计算初 末状态的势能差 ea增 eb减 若系统由a b两物体组成 则a物体机械能的增加量与b物体机械能的减少量相等 常用于解决两个或多个物体组成的系统的机械能守恒问题 2014 德州模拟 如图所示 在同一竖直平面内 一轻质弹簧一端固定 另一自由端恰好与水平线ab平齐 静止放于倾角为53 的光滑斜面上 一长为l 9cm的轻质细绳一端固定在o点 另一端系一质量为m 1kg的小球 将细绳拉至水平 使小球在位置c由静止释放 小球到达最低点d时 细绳刚好被拉断 之后小球在运动过程中恰好沿斜面方向将弹簧压缩 最大压缩量为x 5cm g 10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 求 1 细绳受到的拉力的最大值 2 d点到水平线ab的高度h 3 弹簧所获得的最大弹性势能ep 审题突破 1 小球运动到什么位置时 对细绳拉力最大 2 小球恰好沿斜面方向压缩弹簧 说明小球的速度沿什么方向 3 弹性势能最大时 小球速度为多少 课堂笔记 2014 长春调研 如图所示 左侧为一个半径为r的半球形的碗固定在水平桌面上 碗口水平 o点为球心 碗的内表面及碗口光滑 右侧是一个固定光滑斜面 斜面足够长 倾角 30 一根不可伸长的不计质量的细绳跨在碗口及光滑斜面顶端的光滑定滑轮两端上 绳的两端分别系有可视为质点的小球m1和m2 且m1 m2 开始时m1恰在右端碗口水平直径a处 m2在斜面上且距离斜面顶端足够远 此时连接两球的细绳与斜面平行且恰好伸直 当m1由静止释放运动到圆心o的正下方b点时细绳突然断开 不计细绳断开瞬间的能量损失 审题突破 1 m1到达b点时 两球速度大小有何关系 2 从开始到绳断 两球高度变化各为多少 课堂笔记 规律总结 1 如果系统 除地球外 只有一个物体 用守恒观点列方程较方便 对于由两个或两个以上物体组成的系统 用转化或转移的观点列方程较简便 2 对于多个物体组成的系统 注意找物体间的速度关系和高度变化关系 3 链条 液柱类不能看做质点的物体 要按重心位置确定高度 1 有一个固定的光滑直杆 该直杆与水平面的夹角为53 杆上套着一个质量m 2kg的滑块 可视为质点 1 如图甲所示 滑块从o点由静止释放 下滑了位移x 1m后到达p点 求滑块此时的速率 答案 1 4m s 2 5m s 机械能守恒中的轻杆模型 1 模型构建两个物体分别固定在轻杆两端 该系统即为轻杆模型 若只有重力对系统做功 则系统的机械能守恒 2 模型特点 1 平动时两物体线速度相等 转动时两物体角速度相等 2 杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向 杆能对物体做功 单个物体机械能不守恒 3 对于杆和球组成的系统 没有外力对系统做功 因此系统的总机械能守恒 建模感悟 在利用轻杆模型求解问题时应注意以下两点 1 本类题目易误认为两球的线速度相等 还易误认为单个小球的机械能守恒 2 杆对球的作用力方向不再沿着杆 杆对小球p做正功从而使它的机械能增加 同时杆对小球q做负功 使小球q的机械能减少 系统的机械能守恒 2 原创题 如图所示 一轻杆两端分别固定质量均为m的小球a和b 放置于光滑半径为r的半圆轨道中 a球与圆心等高 b球恰在半圆的最低点 然后由静止释放 求在运动过程中两球的最大速度的大小 涉及多个原型的动力学和能量的综合问题 二 答案 1 8m s 2 9m s 3 216n 3 改编题 2013年11月28日 国际雪联高山滑雪积分赛在张家口崇礼云顶乐园滑雪场开赛 如图所示 运动员从r 18m的四分之一圆弧轨道ab段加速 经水平滑道bc 再在c点飞出水平轨道后做出美丽的空中动作 最后落至d点 一滑雪运动员质量m 60k