《高考风向标》年高考物理一轮复习 专题五 第3讲 机械能守恒定律课件

第3讲机械能守恒定律考点1机械能、机械能守恒定律1．重力势能：物体由于被举高而具有的能．减小

2．重力做功与重力势能的关系：重力做功与_____无关，只与始末位置的高度差有关．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_____．重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量，即WG＝－(Ep2－Ep1).增加路径

3．弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量．

4．弹力做功与弹性势能的关系：弹力做_____，弹性势能减小；弹力做_____，弹性势能增加．弹力对物体做的功等于弹负功性势能的减少量，即W弹＝－(Ep2－Ep1)．

5．机械能：_____和势能统称为机械能．6．机械能守恒定律重力弹力

(1)内容：在只有_____或_____做功的物体系统内，动能与势能相互转化，而总的机械能保持不变．

(2)判断机械能是否守恒的方法 ①根据力做功判断，系统内只有重力做功或弹力做功，机械能守恒．正功动能

②根据能的转化判断，只发生系统内势能与动能的转化，机械能守恒．

1．(单选)(2010年上海卷)高台滑雪运动员腾空跃下，如果不考虑空气阻力，则下落过程中该运动员机械能的转换关系是()C

A．动能减少，重力势能减少

B．动能减少，重力势能增加

C．动能增加，重力势能减少

D．动能增加，重力势能增加

解析：高度降低，重力做功，重力势能减少，动能增大．C正确．

2．(双选)(2011年执信、深外、中山一中联考)如图

5－3－1所示，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由a→b→c的运动过程中()BD图5－3－1A．小球的机械能守恒B．小球和弹簧总机械能守恒C．小球在b点时动能最大D．小球b→c的运动过程中加速度先减小后增加考点2机械能守恒定律的应用

1．机械能守恒定律的三种表达式

(1)从守恒的角度：选取某一平面为零势能面，如果含有弹簧则弹簧处于原长时弹性势能为零，系统末状态的机械能和初状态的机械能相等，即Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1. (2)从能量转化的角度：系统的动能和势能发生相互转化时，若系统势能的减少量等于系统动能的增加量，系统机械能守恒，即ΔEp＝－ΔEk.

(3)从能量转移的角度：系统中有A、B两个物体(或更多物体)，若A机械能的减少量等于B机械能的增加量，系统机械能守恒，即ΔEA减＝ΔEB增．2．利用机械能守恒定律解题的一般思路(1)选取研究对象——物体或系统；(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、ΔEk＝－ΔEp

或ΔEA＝－ΔEB)进行求解．

3．(单选)如图

5－3－2所示，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a和b.a球质量为m，静置于地面；b球质量为3m，用手托住，高度为h，此时轻绳)刚好拉紧．从静止开始释放b后，a可能达到的最大高度为(

图5－3－2BA．hB．1.5hC．2hD．2.5h

4．长为L、质量分布均匀的绳子，对称地悬挂在轻小的定滑轮上，如图5－3－3所示．轻轻地推动一下，让绳子滑下，那么当绳子离开滑轮的瞬间，绳子的速度为多少？图5－3－3解：如图23，由机械能守恒定律，取小滑轮处为零势能面．

图23

热点机械械能能守守恒恒定定律律与与曲曲线线运运动动结结合合【例1】(2011年清清远远清清城城区区一一模模)在游游乐乐节节目目中中，，选选手手需需要要借助助悬悬挂挂在在高高处处的的绳绳飞飞越越到到水水面面的的浮浮台台上上，，小小明明和和小小阳阳观观看看后后对此此进进行行了了讨讨论论．．如如图图5－3－4所示示，，他他们们将将选选手手简简化化为为质质量量m＝60kg的质质点点，，选选手手抓抓住住绳绳由由静静止止开开始始摆摆动动，，此此时时绳绳与与竖竖直直方向向夹夹角角α＝53°°，绳绳的的悬悬挂挂点点O距水水面面的的高高度度为为H＝3m．不不考考虑空空气气阻阻力力和和绳绳的的质质量量，，浮浮台台露露出出水水面面的的高高度度不不计计，，水水足足够够深深．．取重重力力加加速速度度g＝10m/s2，sin53°°＝0.8，cos53°°＝0.6.(1)求选选手手摆摆到到最最低低点点时时对对绳绳拉拉力力的的大大小小F；(2)若绳绳长长l＝2m，选选手手摆摆到到最最高高点点时时松松手手落落入入水水中中．．设设水水对选选手手的的平平均均浮浮力力f1＝800N，平平均均阻阻力力f2＝700N，求求选选手手落落入入水中中的的深深度度d；(3)若选选手手摆摆到到最最低低点点时时松松手手，，小小明明认认为为绳绳越越长的落点距岸边越远；小阳认为绳越短，落点距岸边越远．请通过推算说明你的观点．图5－3－4这一类问题要要认真分析题题意，看清有有哪些过程，过程中力力以及力做功功情况，机械械能是否守恒械能守恒定律求速度，再结合曲线运动规律求其他物理量．1．(2010年揭阳二模)如图5－3－5所示，位于竖竖直平面内的轨道，由一一段斜直轨道道和圆形轨道道分别与水平平面相切连接接而成，各接触面面都是光滑的的，圆形轨道道的半径为R.一质量为m的小物块从斜轨轨道上A点处由静止开开始下滑，恰恰好通过圆形形轨道最高点D(是一种临界状状态)．物块通过轨轨道连接处B、C时无机械能损失．求求：(1)小物块通过D点时的速度vD的大小；(2)小物块通过圆圆形轨道最低低点C时轨道对物块块的支持力F的大小；(3)A点距水平面的的高度h.图5－3－5易错点：从能能量转化观点点解决机械能能守恒问题【例1】(双选)如图5－3－6，质量分别为为m和2m的两个小球A和B，中间用轻质质杆相连，在在杆的中点O处有一固定转转动轴，把杆置置于水平位置置后释放，在在B球顺时针摆动动到最低位置的过程中()图5－3－6A．B球的的重重力力势势能能减减少少，，动动能能增增加加，，B球和和地地球球组组成成的的系系统机机械械能能守守恒恒B．A球的的重重力力势势能能增增加加，，动动能能也也增增加加，，A球和和地地球球组组成成的的系统统机机械械能能不不守守恒恒C．A球、、B球和和地地球球组组成成的系系统统机机械械能能守守恒恒D．A球、、B球和和地地球球组组成成的的系系统统机机械械不不守守恒恒错解解分分析析：：B球下下摆摆过过程程中中受受重重力力、、杆杆的的拉拉力力作作用用．．拉拉力力不做做功功，，只只有有重重力力做做功功，，所所以以B球重重力力势势能能减减少少，，动动能能增增加加，，机械械能能守守恒恒，，A正确确．．同理，A球机械能能守恒，，B错误；因因为A、B系统只有有重力做功，系系统机械械能守恒恒．故C选项正确确．答案：BCB球摆到最最低位置置过程中中，重力力势能减减少，动动能增加加，但不能由此此确定机机械能守守恒．错错解中认认为杆施施的力沿沿杆方向向，这是造成错错解的直直接原因因．杆施施力的方方向并不不总指向向沿杆的的方向，，本题中就就是如此此．杆对对A、B球既有沿沿杆的法法向力，，也有与与杆垂直的切向力．．所以杆对A、B球施的力都做做功，A球、B球的机械能都不守恒恒．正确解析：B球从水平位置置下摆到最低低点过程中，，受重力和杆的作用力力，杆的作用用力方向待定定．下摆过程少，动能增加，但机械能是否守恒不确定．A球在B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．的转化．本题中B球下落初看起来重力势能减小，动能增大似乎B球机械能守恒，但B球除受重力以外还有杆的弹力，杆的弹力不像绳，方向并不一定沿杆的方向，即在做圆周运动时杆的弹力可能做功，所以B球机械能不一定守恒．再看A球的动能增加了，势能也增加了，A球的能量哪里来的呢？只能是杆对A球做功而来，所以B球受到的杆的弹力也做功．所以对

A、B单个物体来说，机械能都不守恒．但杆并不存在弹性势能，所以对

A、B系统来说，只有动能与重力势能的转化，机械能守恒．1．(双选)如图5－3－7所示，一根根不可伸长长的轻绳两两端分别系系着着小小球球A和物物块块B，跨跨过过固固定定于于斜斜面面体体顶顶端端的的小小滑滑轮轮O，倾角角为为30°°的斜斜面面体体置置于于水水平平地地面面上上．．A的质质量量为为m，B的质质量量为4m.开始始时时，，用用手手托托住住A，使使OA