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1、第3講機械能守恒定律及其應用一、重力勢能1.概念：物體由于在高處而所具有的能量.2.表達式：Ep_.mgh3.矢標性：重力勢能是標量，但有正負，跟零勢面的選取有關.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，但重力勢能的變化與參考平面的選取無關.5.重力做功特點：重力做功與_無關，只與始、末位置的_有關.Ep6.重力做功與重力勢能變化的關系：WG_.【基礎檢測】1.(多選)下列關于重力勢能的說法，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.3.彈力做功與彈性勢能變化的關系：(1)彈力做正功，彈性勢能_；彈力做負功，彈性勢能_.減少增加三、機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_，而總的機械能保持_.2.機械能守恒的條件：只有_或_做功.3.機械能守恒定律的表達式：重力彈力觀點表達式守恒觀點E1E2，Ek1Ep1Ek2Ep2轉(zhuǎn)化觀點EkEp轉(zhuǎn)移觀點EAEB【基礎檢測】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 向右運動，直到彈簧恢復原長的過程D.帶著子彈的物塊 B 因慣性繼續(xù)向右運動，直到彈簧伸長量達到最大的過程答案：A3.(2014 年新課標卷)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動，物體的機械能守恒.(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，物體的機械能守恒.2.判斷方法(1)利用機械能的定義判斷(直接判斷)：若物體動能、勢能之和不變，機械能守恒.(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)化而無機械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系
5、統(tǒng)機械能守恒.典例剖析例 1：一蹦極運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A.運動員到達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，彈性力做負功，彈性勢能增加C.蹦極過程中，運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒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思維點撥：在判斷機械能是否守恒時，要嚴格把握守恒條件，注意重力勢能和彈性勢能的系統(tǒng)性.解析：運動員到達最低點過程中，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，彈性力做負功，彈性勢能增加，B 項正確.蹦極過程中，運動員、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，D 項錯誤.答案：D備考策略：要熟練掌握機械能是否守恒的判斷方法，這樣才能正確運用機械能守恒定律解題.【考點練透】1.(2014 年新課標卷)如圖 5-3-2 所示，一質(zhì)量為 M 的光滑大圓環(huán)，用一細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)機械能守恒C.斜劈的機械能守恒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機械能守恒定律的應用重點歸納用機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 點運動到B 點的
8、過程中機械能守恒.(3)小球在斜面CD 上克服摩擦力做的功對應小球損失的機械能.解：(1)小球到達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)機械
9、能守恒，由機械能守恒定律，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，小球的機械能守恒，由機械能守恒定律得：(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對小球在最低點應用牛頓第二定律得：易錯點系統(tǒng)機械能守恒的判斷例 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)機械能不守恒C.A 球、B 球和地球組成的系統(tǒng)機械能守恒D.A 球、B 球和地球組成的系統(tǒng)機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，機械能增加.由于 A、B系統(tǒng)只有重力做功，系統(tǒng)機械能守恒，A 球機械能增加，B 球機械能一定減少.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，在進行能量轉(zhuǎn)化時，單獨一個物體機械能一般不守恒，但系統(tǒng)機械能守恒，可利用機械能守恒定律“轉(zhuǎn)移式”對系統(tǒng)列方程求解相關量.(2)對于繩索、鏈條、液體、長桿等這類研究對象，不能當成質(zhì)點處理時，正確確定其重心位置是解決有關問題的關鍵，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.運動員的機械能守恒B.對運動員、蹦床和地球所組成的系統(tǒng)機械能守恒圖 5-3-10C.重力勢能的減少量等于彈性勢能的增加量D.重力做功等于運動員動能的增加答案：BC
南方新高考高考物理一輪總復習 專題五 第3講 機械能守恒定律及其應用課件 新人教版
