南方新高考高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題五 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課件 新人教版

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1、第3講機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用一、重力勢能1.概念:物體由于在高處而所具有的能量.2.表達(dá)式:Ep_.mgh3.矢標(biāo)性:重力勢能是標(biāo)量,但有正負(fù),跟零勢面的選取有關(guān).4.重力勢能的特點:物體地球路徑高度差(1)系統(tǒng)性:重力勢能是_和_所共有的.(2)相對性:重力勢能的大小與參考平面的選取有關(guān),但重力勢能的變化與參考平面的選取無關(guān).5.重力做功特點:重力做功與_無關(guān),只與始、末位置的_有關(guān).Ep6.重力做功與重力勢能變化的關(guān)系:WG_.【基礎(chǔ)檢測】1.(多選)下列關(guān)于重力勢能的說法,正確的是()A.重力勢能是地球和物體共同具有的,而不是物體單獨具有的B.重力勢能的大小是相對的C.重力勢能等于零的物

2、體,不可能對別的物體做功D.在地面上的物體,它具有的重力勢能一定等于零答案:AB二、彈性勢能1.概念:發(fā)生_的物體(各部分)之間,由于有彈力的相互作用,而具有的勢能.彈性形變勁度系數(shù)2.大?。号c形變量及_有關(guān).3.彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系:(1)彈力做正功,彈性勢能_;彈力做負(fù)功,彈性勢能_.減少增加三、機(jī)械能守恒定律重力或彈力轉(zhuǎn)化不變1.內(nèi)容:在只有_做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動能和勢能可以互相_,而總的機(jī)械能保持_.2.機(jī)械能守恒的條件:只有_或_做功.3.機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式:重力彈力觀點表達(dá)式守恒觀點E1E2,Ek1Ep1Ek2Ep2轉(zhuǎn)化觀點EkEp轉(zhuǎn)移觀點EAEB【基礎(chǔ)檢測】2.如圖

3、5-3-1 所示,用輕彈簧相連的物塊 A 和 B 放在光滑的水平面上,物塊 A 緊靠豎直墻壁,一顆子彈沿水平方向射入物塊 B 后留在其中,由子彈、彈簧和 A、B 所組成的系統(tǒng)在下列圖 5-3-1A.子彈射入物塊 B 的過程B.物塊 B 帶著子彈向左運(yùn)動,直到彈簧壓縮量最大的過程C.彈簧推著帶子彈的物塊 B 向右運(yùn)動,直到彈簧恢復(fù)原長的過程D.帶著子彈的物塊 B 因慣性繼續(xù)向右運(yùn)動,直到彈簧伸長量達(dá)到最大的過程答案:A3.(2014 年新課標(biāo)卷)取水平地面為重力勢能零點.一物塊從某一高度水平拋出,在拋出點其動能與重力勢能恰好相等.不計空氣阻力. 該物塊落地時的速度方向與水平方向的夾角為()答案:

4、B考點1機(jī)械能守恒的條件及判斷方法重點歸納1.守恒條件只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功.可以從兩個方面理解:(1)只受重力作用.例如在不考慮空氣阻力的情況下的各種拋體運(yùn)動,物體的機(jī)械能守恒.(2)受其他力,但其他力不做功,只有重力或彈力做功.例如物體沿光滑的曲面下滑,受重力和曲面的支持力作用,但曲面的支持力不做功,物體的機(jī)械能守恒.2.判斷方法(1)利用機(jī)械能的定義判斷(直接判斷):若物體動能、勢能之和不變,機(jī)械能守恒.(2)利用守恒條件判斷:若物體或系統(tǒng)只有重力(或內(nèi)力的彈力)做功,則機(jī)械能守恒.(3)用能量轉(zhuǎn)化來判斷:若物體或系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化,則物體系

5、統(tǒng)機(jī)械能守恒.典例剖析例 1:一蹦極運(yùn)動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落,到最低點時距水面還有數(shù)米距離.假定空氣阻力可忽略,運(yùn)A.運(yùn)動員到達(dá)最低點前重力勢能始終減小B.蹦極繩張緊后的下落過程中,彈性力做負(fù)功,彈性勢能增加C.蹦極過程中,運(yùn)動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.蹦極過程中,重力勢能的改變與重力勢能零點的選取有關(guān)思維點撥:在判斷機(jī)械能是否守恒時,要嚴(yán)格把握守恒條件,注意重力勢能和彈性勢能的系統(tǒng)性.解析:運(yùn)動員到達(dá)最低點過程中,重力始終做正功,所以重力勢能始終減少,A 項正確.蹦極繩張緊后的下落過程中,彈性力做負(fù)功,彈性勢能增加,B 項正確.蹦極過程中,運(yùn)動員、地球和蹦極繩

6、所組成的系統(tǒng),只有重力和彈力做功,所以機(jī)械能守恒,C 項正確.重力勢能的改變與重力勢能零點的選取無關(guān),D 項錯誤.答案:D備考策略:要熟練掌握機(jī)械能是否守恒的判斷方法,這樣才能正確運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解題.【考點練透】1.(2014 年新課標(biāo)卷)如圖 5-3-2 所示,一質(zhì)量為 M 的光滑大圓環(huán),用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi);套在大環(huán)上質(zhì)量為m 的小環(huán)(可視為質(zhì)點),從大環(huán)的最高處由靜止滑下.重力加速度大小為 g.當(dāng)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點時,大環(huán)對輕桿拉力的大小為()圖 5-3-2B.MgmgD.Mg10mgA.Mg5mgC.Mg5mg答案:C2.如圖 5-3-3 所示,斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止于水

7、平面上,現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放,不計一切摩擦,則在小)球從釋放到落至地面的過程中,下列說法正確的是(A.斜劈對小球的彈力不做功B.斜劈與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C.斜劈的機(jī)械能守恒D.小球重力勢能減小量等于斜劈動能的圖 5-3-3增加量答案:B考點2機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用重點歸納用機(jī)械能守恒定律解題的基本思路圖 5-3-4 典例剖析圖 5-3-5(1)小球被拋出時的速度 v0.(2)小球到達(dá)半圓軌道最低點 B 時,對軌道的壓力大小.(3)小球從 C 到 D 過程中克服摩擦力做的功 W.思維點撥:(1)小球到達(dá)A 點的速度沿A 點的切線方向,與DC 斜面平行.(2)小球由A 點運(yùn)動到B 點的

8、過程中機(jī)械能守恒.(3)小球在斜面CD 上克服摩擦力做的功對應(yīng)小球損失的機(jī)械能.解:(1)小球到達(dá)A 點時,速度與水平方向的夾角為,如圖 5-3-6 所示.圖 5-3-6設(shè)豎直方向的速度為vy,則有【考點練透】3.(2015 年北京朝陽區(qū)二模)如圖 5-3-7 所示,輕桿長為 L和端點 B 各固定一質(zhì)量均為 m1 kg 的小球,使桿從水平位置無初速釋放擺下.求當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時,(1)B 球的速度.(2)在此過程中輕桿對 A 球所做的功(g10 m/s2).圖 5-3-7解:(1)在轉(zhuǎn)動過程中,A、B 兩球的角速度相同,設(shè)A 球的速度為vA,B球的速度為vB,則有由 A、B 和桿組成的系統(tǒng)機(jī)械

9、能守恒,由機(jī)械能守恒定律,并選最低點所在平面為零勢能參考平面,在轉(zhuǎn)動過程中有聯(lián)立兩式結(jié)合可以求出4.(2015 年天津南開中學(xué)模擬)如圖5-3-8 所示,壓力傳感器能測量物體對其正壓力的大小,現(xiàn)將質(zhì)量分別為 M、m 的物塊和小球通過輕繩固定,并跨過兩個水平固定的定滑輪(滑輪光滑且較小),當(dāng)小球在豎直面內(nèi)左右擺動且高度相等時,物塊始終沒有離開水平放置的傳感器.已知小球擺動偏離豎直方向的最大角度為,滑輪 O 到小球間輕繩長度為 l,重力加速度為 g,求:(1)小球擺到最低點速度大小.圖 5-3-8解:(1)小球下擺過程中只有重力做功,小球的機(jī)械能守恒,由機(jī)械能守恒定律得:(2)小球在最低點時,壓力

10、傳感器的示數(shù)為 0,則輕繩的拉力大小 FMg對小球在最低點應(yīng)用牛頓第二定律得:易錯點系統(tǒng)機(jī)械能守恒的判斷例 3:(多選)如圖 5-3-9 所示,質(zhì)量分別為 m 和 2m 的兩個小球 A、B,中間用輕質(zhì)細(xì)桿相連,在桿的中點 O 處有一固定轉(zhuǎn)動軸,把桿置于水平位置后釋放,在 B 球順時針擺動到最低位置的過程中()圖 5-3-9A.B 球的重力勢能減少,動能增加,B 球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B.A 球的重力勢能增加,動能也增加,A 球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒C.A 球、B 球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.A 球、B 球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒正解分析:B 球從水平位置下擺到最低位置的過程

11、中,受到重力和桿的作用力,桿的作用力方向待定,下擺過程中重力勢能減少,動能增加,但機(jī)械能是否守恒不確定.A 球在 B 球下擺過程中,重力勢能增加,動能增加,機(jī)械能增加.由于 A、B系統(tǒng)只有重力做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,A 球機(jī)械能增加,B 球機(jī)械能一定減少.所以 B、C 選項正確.答案:BC指點迷津:(1)對于相互作用的整體,在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化時,單獨一個物體機(jī)械能一般不守恒,但系統(tǒng)機(jī)械能守恒,可利用機(jī)械能守恒定律“轉(zhuǎn)移式”對系統(tǒng)列方程求解相關(guān)量.(2)對于繩索、鏈條、液體、長桿等這類研究對象,不能當(dāng)成質(zhì)點處理時,正確確定其重心位置是解決有關(guān)問題的關(guān)鍵,一般情況下需分段考慮系統(tǒng)各部分的重力勢能,對于參考平面的選取,以系統(tǒng)初、末狀態(tài)的重力勢能便于表達(dá)為宜.【觸類旁通】(多選,2015 年遼寧本溪聯(lián)考改編)如圖 5-3-10 所示,蹦床是青少年喜歡的一種體育活動,蹦床邊框用彈簧固定有彈性網(wǎng)角,運(yùn)動員從最高點落下直至最低點的過程中,不計一切阻力,則下列說法正確的是()A.運(yùn)動員的機(jī)械能守恒B.對運(yùn)動員、蹦床和地球所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒圖 5-3-10C.重力勢能的減少量等于彈性勢能的增加量D.重力做功等于運(yùn)動員動能的增加答案:BC

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