高考物理一轮复习第5章机械能第3讲机械能守恒定律及其应用课件新人教版必修2

第五章机械能 必修二 第3讲机械能守恒定律及其应用 知识梳理自测 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 重力对物体做负功 重力势能 2 定量关系 重力对物体做的功等于物体重力势能的 即WG 3 重力势能的变化量是绝对的 与参考平面的选取 重力做功与重力势能 路径 高度差 机械能 减小 增大 减少量 Ep1 Ep2 Ep 无关 3 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形变量及劲度系数有关 弹簧的形变量 劲度系数 弹簧的弹性势能越大 弹性形变 越大 越大 答案 1 增大 负功 2 增大了4 105J 重力做了 4 105J的功 克服重力做的功等于物体重力势能的增加量 机械能1 机械能 和 统称为机械能 其中势能包括 和 2 机械能守恒定律 1 内容 在只有 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 2 守恒条件 只有重力或弹簧的弹力做功 机械能守恒定律 动能 势能 重力势能 弹性势能 重力或弹力 保持不变 思考 运动员抛出的铅球所受空气的阻力远小于其重力 请思考以下问题 1 铅球在空中运动过程中 能否视为机械能守恒 2 若铅球被抛出时速度大小一定 铅球落地时的速度大小与运动员将铅球抛出的方向有关吗 3 在求解铅球落地的速度大小时 可以考虑应用什么规律 答案 1 能 2 无关 3 机械能守恒定律或动能定理 思维辨析 1 重力势能的大小与零势能参考面的选取有关 2 重力势能的变化与零势能参考面的选取无关 3 被举到高处的物体重力势能一定不为零 4 克服重力做功 物体的重力势能一定增加 5 发生弹性形变的物体都具有弹性势能 6 弹力做正功弹性势能一定增加 7 物体所受的合外力为零 物体的机械能一定守恒 8 物体的速度增大时 其机械能可能减小 9 物体除受重力外 还受其他力 但其他力不做功 则物体的机械能一定守恒 答案 1 2 3 物体具有的重力势能与零势能面的选取有关 被举到高处的物体重力势能可能为零 4 5 6 弹力做正功 弹性势能减小 7 物体竖直向下做匀速运动 合外力为零 但物体的机械能在减小 8 9 解析 重力势能是物体与地球的相互作用所具有的能量 其为负值表示物体在所选的参考面以下 不一定在水平面以下 A B均正确 D错误 卫星由近地点向远地点运动时 万有引力做负功 重力势能增加 C错误 AB 解析 做匀速直线运动的物体与做匀速圆周运动的物体 如果是在竖直平面内则机械能不守恒 A B错误 合外力做功不为零 机械能可能守恒 D错误 C正确 C C BCD 核心考点突破 判断方法1 用定义判断 若物体动能 势能均不变 则机械能不变 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 则物体或系统机械能守恒 4 对多个物体组成的系统 除考虑外力是否只有重力做功外 还要考虑系统内力做功 如有滑动摩擦力做功时 因摩擦生热 系统机械能将有损失 机械能守恒的判断 A 甲图中 物体A将弹簧压缩的过程中 A机械能守恒B 乙图中 A置于光滑水平面 物体B沿光滑斜面下滑 物体B机械能守恒C 丙图中 不计任何阻力及滑轮质量时A加速下落 B加速上升过程中 A B机械能守恒D 丁图中 小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时 小球的机械能守恒 CD 解题探究 1 乙图中 若A不动 物体B沿光滑斜面下滑 B的机械能是否守恒 2 丙图中 物体A B的机械能各如何变 为什么 答案 1 乙图中 若A不动 则B的机械能守恒 2 丙图中 绳子拉力对A做负功 A的机械能减小 绳子拉力对B做正功 B的机械能增加 解析 甲图中重力和弹力做功 物体A和弹簧组成的系统机械能守恒 但物体A机械能不守恒 A错 乙图中物体B除受重力外 还受弹力 弹力对B做负功 机械能不守恒 但从能量特点看A B组成的系统机械能守恒 B错 丙图中绳子张力对A做负功 对B做正功 代数和为零 A B机械能守恒 C对 丁图中动能不变 势能不变 机械能守恒 D对 名师归纳 机械能守恒的理解要点 1 机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零 更不是合外力为零 只有重力做功 不等于 只受重力作用 2 对于一些绳子突然绷紧 物体间碰撞等情况 除非题目特别说明 否则机械能必定不守恒 类题演练1 BD 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 对机械能守恒表述形式的理解 1 守恒观点 适用于单物体 多物体系统机械能守恒问题 表达式 Ek1 Ep1 Ek2 Ep2或E1 E2 意义 系统初状态的机械能等于末状态的机械能 注意问题 要先选取零势能参考平面 并且在整个过程中必须选取同一个零势能参考平面 单物体 除地球外 机械能守恒问题 2 转化观点 适用于单物体 多物体系统机械能守恒问题 表达式 Ek Ep 意义 系统的机械能守恒时 系统增加 或减少 的动能等于系统减少 或增加 的势能 3 转移观点 仅适用多物体系统机械能守恒问题 表达式 EA增 EB减 意义 若系统由A B两部分组成 当系统的机械能守恒时 则A部分机械能的增加量等于B部分机械能的减少量 2 应用机械能守恒定律的基本思路 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 选取方便的机械能守恒定律的方程形式 Ek1 Ep1 Ek2 Ep2 Ek Ep 进行求解 1 滑块的质量和圆轨道的半径 2 通过计算判断是否存在某个H值 使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点 解题探究 1 审题的关键语句有哪些 可获取哪些信息 2 求解本题的突破口是什么 答案 1 答案 1 0 1kg0 2m 2 存在满足条件的H值 类题演练2 B 解析 过山车在运动过程中 受到重力和轨道支持力作用 只有重力做功 机械能守恒 动能和重力势能相互转化 则当重力势能最大时 过山车的动能最小 即速度最小 根据题意可知 车的中点B通过P点时 重心的位置最高 重力势能最大 则动能最小 速度最小 故选B 多物体机械能守恒问题 2 要注意研究过程的选取有些问题研究对象的运动过程分几个阶段 有的阶段机械能守恒 而有的阶段机械能不守恒 因此 在应用机械能守恒定律解题时要注意过程的选取 3 要注意机械能守恒表达式的选取守恒观点的表达式适用于单个或多个物体机械能守恒的问题 解题时必须选取参考平面 而后两种表达式都是从 转化 和 转移 的角度来反映机械能守恒的 不必选取参考平面 D 解题探究 1 以A或B为研究对象 机械能是否守恒 2 怎样选取研究对象 使其机械能守恒 3 等于系统动能的增加量 答案 1 不守恒 2 以A B组成的系统为研究对象 3 系统重力势能的减少量 类题演练3 C 阶段培优微专题 与弹簧相关的机械能守恒问题1 弹簧类问题的突破要点 1 弹簧的弹力大小由形变大小决定 解题时一般应从弹簧的形变分析入手 确定原长位置 现长位置 平衡位置等 再结合其他力的情况分析物体的运动状态 2 因软质弹簧的形变发生改变过程需要一段时间 在瞬间内形变量可以