高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 第5節(jié) 機(jī)械能守恒定律 1 機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容及表達(dá)式學(xué)案 教科版必修2.doc
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機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容及表達(dá)式 1、 考點(diǎn)突破: 知識(shí)點(diǎn) 考綱要求 題型 說(shuō)明 機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容及表達(dá)式 1. 理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容及守恒條件; 2. 掌握機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)形式,理解其物理意義,并能熟練應(yīng)用。 選擇題 計(jì)算題 屬于高頻考點(diǎn),是高中階段重要的守恒量之一,重點(diǎn)考查守恒條件,及利用守恒條件和表達(dá)式分析物體及物體系的運(yùn)動(dòng)情況。 二、重難點(diǎn)提示: 重點(diǎn):掌握機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)式及其適用條件。 難點(diǎn):應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 一、重力做功與重力勢(shì)能 1. 重力做功的特點(diǎn) (1)重力做功與路徑無(wú)關(guān),只與初、末位置的高度差有關(guān); (2)重力做功不引起物體機(jī)械能的變化。 2. 重力勢(shì)能 (1)概念:物體由于被舉高而具有的能。 (2)表達(dá)式:Ep=mgh。 (3)矢標(biāo)性:重力勢(shì)能是標(biāo)量,正負(fù)表示其大小。 3. 重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 (1)定性關(guān)系:重力對(duì)物體做正功,重力勢(shì)能就減少;重力對(duì)物體做負(fù)功,重力勢(shì)能就增加。 (2)定量關(guān)系:重力對(duì)物體做的功等于物體重力勢(shì)能的減少量。 即WG=-()=-ΔEp。 二、機(jī)械能守恒定律 1. 內(nèi)容 在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與勢(shì)能會(huì)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總量保持不變。 【要點(diǎn)闡述】 機(jī)械能守恒的條件:只有重力或彈力做功。 2. 機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)形式及應(yīng)用 Ⅰ. 守恒觀點(diǎn) (1)表達(dá)式:或E1=E2。 (2)意義:系統(tǒng)初狀態(tài)的機(jī)械能等于末狀態(tài)的機(jī)械能。 【重要提示】要先選取零勢(shì)能參考平面,并且在整個(gè)過(guò)程中必須選取同一個(gè)零勢(shì)能參考平面。 Ⅱ. 轉(zhuǎn)化觀點(diǎn) (1)表達(dá)式:ΔEk=-ΔEp。 (2)意義:系統(tǒng)的機(jī)械能守恒時(shí),系統(tǒng)增加(或減少)的動(dòng)能等于系統(tǒng)減少(或增加)的勢(shì)能。 Ⅲ. 轉(zhuǎn)移觀點(diǎn) (1)表達(dá)式:。 (2)意義:若系統(tǒng)由A、B兩部分組成,當(dāng)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒時(shí),則A部分機(jī)械能的增加量等于B部分機(jī)械能的減少量。 【規(guī)律總結(jié)】減少量=初態(tài)-末態(tài);增加量=末態(tài)-初態(tài) 例題1 如圖所示,斜面傾角θ=30,另一邊與地面垂直,高為H,斜面頂點(diǎn)有一定滑輪,物塊A和B的質(zhì)量分別為m1和m2,通過(guò)輕而軟的細(xì)繩連接并跨過(guò)定滑輪,開(kāi)始時(shí)兩物塊都位于與地面的垂直距離為H的位置上,釋放兩物塊后,A沿斜面無(wú)摩擦地上滑,B沿斜面的豎直邊下落,若物塊A恰好能達(dá)到斜面的頂點(diǎn),試求m1和m2的比值。(滑輪質(zhì)量、半徑及摩擦均可忽略) 思路分析: 從運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始到B落地,對(duì)于AB組成的系統(tǒng),只有重力勢(shì)能和動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)化,故AB系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,以AB初位置所在平面為零勢(shì)能面, 初狀態(tài): 末狀態(tài): 由機(jī)械能守恒定律得: 即: ① B落地后,A繼續(xù)沿斜面向上運(yùn)動(dòng),此過(guò)程中只有重力對(duì)A做功,故A機(jī)械能守恒 由機(jī)械能守恒定律得: ② 即: 聯(lián)立①②得: 答案: 例題2 如圖所示,質(zhì)量為2m和m的可看作質(zhì)點(diǎn)的小球A、B用不計(jì)質(zhì)量不可伸長(zhǎng)的細(xì)線相連,跨在固定的光滑圓柱兩側(cè),開(kāi)始時(shí),A球和B球與圓柱軸心同高,然后釋放A球,則B球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速率是多少? 思路分析:整個(gè)過(guò)程中,A、B組成的系統(tǒng)只有重力做功,故系統(tǒng)機(jī)械能守恒。選軸心所在水平面為零勢(shì)能面,則剛開(kāi)始時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械能E1=0。當(dāng)B球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),細(xì)線被A球拉下的長(zhǎng)度為2πR,此時(shí)A、B兩球的重力勢(shì)能分別為=mgR,=-2mg。所以此時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械能為E2=mgR+mv2-2mg+(2m)v2,根據(jù)機(jī)械能守恒定律有0=mgR+mv2-2mg+(2m)v2,解得v=。 本題還可以使用能量轉(zhuǎn)化的方式進(jìn)行列式,更為簡(jiǎn)便。 AB組成的系統(tǒng),初末狀態(tài)重力勢(shì)能的減少量為 動(dòng)能的增加量為 由于系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故,同樣可以解得v= 答案: 【知識(shí)脈絡(luò)】 說(shuō)明:三種表達(dá)式在使用時(shí)各有利弊,因此要靈活選擇。 滿分訓(xùn)練:如圖所示,總長(zhǎng)為L(zhǎng)的光滑勻質(zhì)鐵鏈跨過(guò)一個(gè)光滑輕小滑輪,開(kāi)始時(shí)底端相齊,當(dāng)略有擾動(dòng)時(shí),其一端下落,則鐵鏈剛脫離滑輪的瞬間速度為多少? 思路分析:取鐵鏈底端為零勢(shì)能面,下落過(guò)程只有重力做功,機(jī)械能守恒,初態(tài)時(shí)鐵鏈的重心在高于零勢(shì)能面的處,無(wú)動(dòng)能,故初態(tài)時(shí)鐵鏈機(jī)械能 末態(tài)時(shí)鐵鏈重心正好處于零勢(shì)能面,所以重力勢(shì)能為零,故末態(tài)時(shí)鐵鏈機(jī)械能 由機(jī)械能守恒 得:。 答案:- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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