高考物理一輪復習 機械能守恒定律及其應用課件 魯科版.ppt
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第3課時 機械能守恒定律及其應用,[知 識 梳 理] 知識點一、重力做功與重力勢能 1.重力做功的特點 (1)重力做功與 無關,只與始、末位置的 有關。 (2)重力做功不引起物體 的變化。,路徑,高度差,機械能,2.重力做功與重力勢能變化的關系 (1)定性關系:重力對物體做正功,重力勢能就 ;重力對物體做負功,重力勢能就 。 (2)定量關系:重力對物體做的功 物體重力勢能 的 量。即WG=-(Ep2-Ep1)=Ep1-Ep2= 。 (3)重力勢能的變化量是絕對的,與參考面的選取 。,減小,增大,等于,減小,-ΔEp,無關,3.彈性勢能 (1)概念:物體由于發(fā)生 而具有的能。 (2)大?。簭椈傻膹椥詣菽艿拇笮∨c形變量及勁度系數(shù)有關,彈簧的形變量 ,勁度系數(shù) ,彈簧的彈性勢能越大。 (3)彈力做功與彈性勢能變化的關系:類似于重力做功與重力勢能變化的關系,用公式表示:W= 。,彈性形變,越大,越大,-ΔEp,動能,勢能,彈性勢能,重力勢能,重力或彈力,保持不變,,,思維深化 判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。 (1)物體所受的合外力為零,物體的機械能一定守恒。 ( ) (2)合外力做功為零,物體的機械能一定守恒。 ( ) (3)物體除受重力或彈力外,還存在其他力作用,但其他力不做功,只有重力或彈力做功,物體的機械能一定守恒。 ( ) 答案 (1)× (2)× (3)√,[題 組 自 測] 題組一 關于重力勢能的理解和機械能守恒的判斷 1.關于重力勢能,下列說法中正確的是 ( ) A.物體的位置一旦確定,它的重力勢能的大小也隨之確定 B.物體與零勢能面的距離越大,它的重力勢能也越大 C.一個物體的重力勢能從-5 J變化到-3 J,重力勢能減少了 D.重力勢能的減少量等于重力對物體做的功,解析 物體的重力勢能與參考面有關,同一物體在同一位置相對不同的參考面的重力勢能不同,A選項錯;物體在零勢能面以上,距零勢能面的距離越大,重力勢能越大;物體在零勢能面以下,距零勢面的距離越大,重力勢能越小,B選項錯;重力勢能中的正、負號表示大小,-5 J的重力勢能小于-3 J的重力勢能,C選項錯;重力做的功等于重力勢能的減少量,D選項對。 答案 D,2.將質(zhì)量為100 kg的物體從地面提升到10 m高處,在這個過程中,下列說法中正確的是(取g=10 m/s2) ( ) A.重力做正功,重力勢能增加1.0×104 J B.重力做正功,重力勢能減少1.0×104 J C.重力做負功,重力勢能增加1.0×104 J D.重力做負功,重力勢能減少1.0×104 J,解析 WG=-mgh=-1.0×104 J,ΔEp=-WG=1.0×104 J,C項正確。 答案 C,3.(多選)下列敘述中正確的是 ( ) A.做勻速直線運動的物體的機械能一定守恒 B.做勻速直線運動的物體的機械能可能守恒 C.外力對物體做功為零,物體的機械能一定守恒 D.系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈力做功時,系統(tǒng)的機械能一定守恒,解析 做勻速直線運動的物體,若只有重力對它做功時,機械能守恒,若重力以外的其他外力對物體做功的代數(shù)和不為零,則物體的機械能不守恒,故A錯誤、B正確;外力對物體做功為零時,有兩種情況:若重力不做功,則其他力對物體做功的代數(shù)和必為零,此時物體的機械能守恒;若重力做功,其他外力做功的代數(shù)和不為零,此時機械能不守恒,故C錯誤;由機械能守恒的條件知D正確。 答案 BD,題組二 機械能守恒定律的應用 4.總質(zhì)量約為3.8噸“嫦娥三號”探測器在距月面3 m處關閉反推發(fā)動機,讓其以自由落體方式降落在月球表面。4條著陸腿觸月信號顯示,“嫦娥三號”完美著陸月球虹灣地區(qū)。月球表面附近重力加速度約為1.6 m/s2,4條著陸腿可視作完全相同的四個輕彈簧,在軟著陸后,每個輕彈簧獲得的彈性勢能大約是 ( ) 圖1,,,5.(2014·湖北省潤德高級中學月考)如圖2所示,質(zhì)量、初速度大小都相同的A、B、C三個小球,在同一水平面上,A球豎直上拋,B球以傾斜角θ斜向上拋,空氣阻力不計,C球沿傾角為θ的光滑斜面上滑,它們上升的最大高度分別為hA、hB、hC,則 ( ) 圖2 A.hA=hB=hC B.hA=hB<hC C.hA=hB>hC D.hA=hC>hB,,考點一 機械能守恒的判斷 機械能守恒的判定方法 (1)做功條件分析法:若物體系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈簧彈力做功,其他力均不做功,則系統(tǒng)的機械能守恒。 (2)能量轉(zhuǎn)化分析法:若只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動能和重力勢能及彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞,機械能也沒有轉(zhuǎn)變成其他形式的能(如沒有內(nèi)能增加)。則系統(tǒng)的機械能守恒。,【例1】 (多選)如圖3所示,一輕彈簧一端固定在O點,另一端系一小球,將小球從與懸點O在同一水平面且使彈簧保持原長的A點無初速度地釋放,讓小球自由擺下,不計空氣阻力,在小球由A點擺向最低點B的過程中,下列說法中正確的是 ( ) 圖3,A.小球的機械能守恒 B.小球的機械能減少 C.小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和不變 D.小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,解析 小球由A點下擺到B點的過程中,彈簧被拉長,彈簧的彈力對小球做了負功,所以小球的機械能減少,故選項A錯誤,B正確;在此過程中,由于有重力和彈簧的彈力做功,所以小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,即小球減少的重力勢能,等于小球獲得的動能與彈簧增加的彈性勢能之和,故選項C錯誤,D正確。 答案 BD,【變式訓練】 1.(多選)如圖4所示,下列關于機械能是否守恒的判斷正確的是 ( ) 圖4,A.甲圖中,火箭升空的過程中,若勻速升空機械能守恒,若加速升空機械能不守恒 B.乙圖中物體勻速運動,機械能守恒 C.丙圖中小球做勻速圓周運動,機械能守恒 D.丁圖中,輕彈簧將A、B兩小車彈開,兩小車組成的系統(tǒng)機械能不守恒,兩小車和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,解析 甲圖中無論火箭勻速上升還是加速上升,由于有推力做功,機械能增加,因而機械能不守恒。 乙圖中拉力F做功,機械能不守恒。 丙圖中,小球受到的所有力都不做功,機械能守恒。 丁圖中,彈簧的彈力做功,彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為兩小車的動能,兩小車與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒。 答案 CD,考點二 機械能守恒定律的應用,【例2】 如圖5所示,一半徑為R的光滑半圓柱水平懸空放置,C為圓柱最高點,兩小球P、Q用一輕質(zhì)細線懸掛在半圓柱上,水平擋板AB及兩小球開始時位置均與半圓柱的圓心在同一水平線上,水平擋板AB與半圓柱間有一小孔能讓小球通過,兩小球質(zhì)量分別為mP=m,mQ=4m,水平擋板到水平面EF的距離為h=2R,現(xiàn)讓兩小球從圖示位置由靜止釋放,當小球P到達最高點C時剪斷細線,小球Q與水平面EF碰撞后等速反向被彈回,重力加速度為g,不計空氣阻力,取π≈3。求:,圖5 (1)小球P到達最高點C時的速率vC; (2)小球P落到擋板AB上時的速率v1; (3)小球Q反彈后能上升的最大高度hmax。,,(1)本題中剪斷細線前,細線對兩小球均做功,兩小球的機械能均不守恒,但取兩小球和細線為系統(tǒng),則只有重力做功,滿足機械能守恒。剪斷細線后兩小球的機械能均守恒,因此運用機械能守恒定律解題時,一定要注意研究對象的選擇。,(2)用機械能守恒定律解題的基本思路,【變式訓練】 2.如圖6所示,半徑為R的光滑半圓形軌道CDE在豎直平面內(nèi)與光滑水平軌道AC相切于C點,水平軌道AC上有一輕質(zhì)彈簧,彈簧左端連接在固定的擋板上,彈簧自由端B與軌道最低點C的距離為4R,現(xiàn)用一個小球壓縮彈簧(不拴接),當彈簧的壓縮量為l時,釋放小球,小球在運動過程中恰好通過半圓形軌道的最高點E;之后再次從B點用該小球壓縮彈簧,釋放后小球經(jīng)過BCDE軌道拋出后恰好落在B點,已知彈簧壓縮時彈性勢能與壓縮量的二次方成正比,彈簧始終處在彈性限度內(nèi),求第二次壓縮時彈簧的壓縮量。,圖6,,- 配套講稿:
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