物理一轮复习课件专题五第3讲机械能守恒定律

1、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,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(Ep2Ep1) .,3弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量,增加,第 3 讲机械能守恒定律,路径,减少,4弹力做功与弹性势能的关系：弹力做_，弹性势能 减少；弹力做_，弹性势能增加弹力对物体做的功等于 弹性势能的减少量，即 W弹(Ep2Ep1) 5机械能：_和势能统称为机械能,6机械能守恒定律,弹力,(1)内容：在只有_或_做功的物

2、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 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 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,正功,负功,动能,重力,【跟踪训练】 1(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(),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，重力做正功，重力势能减少，动能增加 C 正确,C,2(双选,2011年执信、深外、中山一中联考)如图 531 所示，小球

3、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 abc 的运动过程中(),BD,图 531,A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 bc 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 Ek2Ep2Ek1Ep1.,(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

4、增加量，系统机械能 守恒，即EpEk .,(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EAEB.,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( Ek2 Ep2 Ek1 Ep1、EpEk 或EAEB)进行求解,拉紧从静止开始释放 b 后，a 可能达到的最大高度为(),【跟踪训练】 3如图 532 所

5、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,图 532,Ah,B1.5h,C2h,D2.5h,答案：B,4如图 533 所示，质量为 m1 的物体 A 经一轻质弹簧 与下方地面上的质量为 m2 的物体 B 相连，弹簧的劲度系数为 k， A、B 都处于静止状态，一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端 连物体 A，另一端连一轻挂钩，开始时各段绳都处于伸直状态， A 上方的一段绳沿竖直方向现在挂钩上挂一质量为 m3 的物体 C 并从静止状态释放，已知它恰好能使 B 离开地面但并

6、不继续 上升若将 C 换成另一质量为(m1m3)的物体 D，仍从上述初 始位置由静止状态释放，则这次 B 刚离地时 D 的速度的大小是 多少？已知重力加速度为 g.,图 533,解：开始时，A、B 都静止，设弹簧压缩量为 x1，有 kx1 m1g . 挂上 C 并释放后，C 向下运动，A 向上运动，设 B 刚离 开地时弹簧伸长量为x2，则有 kx2m2 g . B 不再上升，表示此时 A 和 C 的速度为零，C 已降到最低点，由机械能守恒定律可知， 与初状态相比，弹簧弹性势能的增加量为,Em3 g(x1x2)m1 g(x1x2),C 换成 D 后，当 B 刚离地时弹簧弹性势能的增加量与前一 次

7、相同，由机械能守恒有,热点 机械能守恒定律与曲线运动结合,【例题】(2011 年福建卷)如图 534 为某种鱼饵自动投 放器中的投饵管装置示意图，其下半部 AB 是一长为 2R 的竖直 细管，上半部 BC 是半径为 R 的四分之一圆弧弯管，管口沿水 平方向，AB 管内有一原长为 R、下端固定的轻质弹簧投饵时， 每次总将弹簧长度压缩到 0.5R 后锁定，在弹簧上端放置一粒鱼 饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去设质量为 m 的鱼饵到,达管口 C 时，对管壁的作用力恰好为零不计鱼饵在运动过程 中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性 势能已知重力加速度为 g.求：,图 534,解：(1

8、)质量为 m 的鱼饵到达管口 C 时做圆周运动的向心力,完全由重力提供，则,备考策略：多过程的曲线运动，近年各地的高考中频繁出 现，这一类问题也经常和机械能守恒定律相结合，处理这一类 问题要认真分析题意，看清有哪些过程，分析过程中力以及力 做功的情况，判断机械能是否守恒一般运用机械能守恒定律 求速度，再结合曲线运动规律求其他物理量.,1(2011 年清远清城区一模)在游乐节目中，选手需要借助,【触类旁通】,60 kg 的质点，选手抓住绳由静止开始摆动，此时绳与竖直方向 夹角53,绳的悬挂点 O 距水面的高度为 H3 m.不考虑空 气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深取,(1)求选

9、手摆到最低点时对绳拉力的大小 F；,(2)若绳长 l2 m，选手摆到最高点时松手落入水中设水 对选手的平均浮力 f1800 N，平均阻力 f2700 N，求选手落入 水中的深度 d；,悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对此 进行了讨论如图 535 所示，他们将选手简化为质量 m,重力加速度 g10 m/s2，sin530.8，cos530.6 .,(3)若选手摆到最低点时松手， 小明认为绳越长，在浮台,上的落点距岸边越远；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 535,解：(1)设选手在最低点时速度为 v，根据机械能守恒，有,(3)选手从最低点开始做平抛运动

10、，设落点距最低点的水平,距离为 x，有,因此，两人的看法均不正确当绳长越接近 1.5 m 时，落,点距岸边越远,易错点 从能量转化观点解决机械能守恒问题 【例题】(双选)如图 536，质量分别为 m 和 2m 的两个 小球 A 和 B，中间用轻质杆相连，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 536,AB 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,BA 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,CA 球、B 球和地球组成的系统机械能守恒 DA 球、B 球和地球组成的系统机械能不

11、守恒,错解分析：B 球下摆过程中受重力、杆的拉力作用拉力 不做功，只有重力做功，所以 B 球重力势能减少，动能增加， 机械能守恒，A 正确,同理，A 球机械能守恒，B 错误；因为 A、B 系统只有重力,做功，系统机械能守恒，故 C 选项正确,错因分析：B 球摆到最低位置过程中，重力势能减少，动 能增加，但不能由此确定机械能守恒错解中认为杆施的力沿 杆方向，这是造成错解的直接原因杆施力的方向并不总指向 沿杆的方向，本题中就是如此杆对 A、B 球既有沿杆的法向 力，也有与杆垂直的切向力，所以杆对 A、B 球施的力都做功， A 球、B 球的机械能都不守恒,正确解析：B 球从水平位置下摆到最低位置的过

12、程中，受 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,指点迷津：在分析机械能是否守恒时可以看力做功和能的 转化.本题中 B 球下落初看起来重力势能减少，动能增加，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.,【纠错强化】 1(双选)如图 537 所示，细绳跨过定滑轮悬挂两个物 体 M 和 m，且 M m，不计摩擦力及空气阻力，系统由静止开,始运动的过程中(,),图 537,AM、m 各自的机械能分别守恒,BM 减少的机械能等于 m 增加的机械能,CM 减少的重力势能等于 m 增加的重力势能 DM 和 m 组成的系统