2018高中物理人教版(浙江專用)學(xué)考復(fù)習(xí) 15 機械能守恒定律與能量守恒PPT演示課件

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課時15　機械能守恒定律與能量守恒,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,考點1機械能與機械能的變化 1.機械能:動能和勢能的總和稱為機械能,其中勢能包括重力勢能和彈性勢能。 2.機械能是標量,只有大小,沒有方向,但是有正、負(因為勢能有正、負)。 3.機械能的變化:除重力、彈力外,其他力所做總功等于機械能的變化量,做正功,機械能增加;做負功,機械能減少。,1.功是能量轉(zhuǎn)化的量度:做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程,做了多少功,就伴隨著有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化;反之,轉(zhuǎn)化了多少能量就說明做了多少功。 2.機械能具有相對性;機械能是個狀態(tài)量。,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,典例1從地面豎直上拋一個質(zhì)量為m的小球,小球上升的最大高度為h。設(shè)上升和下降過程中空氣阻力大小恒定為Ff。下列說法正確的是(　　) A.小球上升的過程中動能減少了mgh B.小球上升和下降的整個過程中機械能減少了Ffh C.小球上升的過程中重力勢能增加了mgh D.小球上升和下降的整個過程中動能減少了Ffh,答案,解析,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,考點2機械能守恒的判斷方法 1.利用機械能的定義判斷(直接判斷):若物體動能、勢能均不變,則機械能不變。若一個物體動能不變、重力勢能變化,或重力勢能不變、動能變化或動能和重力勢能同時增加(減少),其機械能一定變化。 2.用做功判斷:若物體或系統(tǒng)只有重力(或彈簧的彈力)做功,雖受其他力,但其他力不做功,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,則物體或系統(tǒng)機械能守恒。,機械能守恒的條件絕不是合外力的功等于零,更不是合外力為零;“只有重力或彈力做功”不等于“只受重力或彈力作用”。,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,典例2結(jié)合圖,關(guān)于機械能守恒說法正確的是(忽略空氣阻力)(　　) A.將箭搭在弦上,拉弓的整個過程,弓和箭組成的系統(tǒng)機械能守恒 B.在動力作用下從軌道上緩慢上行的過山車,機械能守恒 C.在一根細線的中央懸掛著一物體,雙手拉著細線緩慢分開的過程,物體機械能守恒 D.將內(nèi)有彈簧的圓珠筆的筆帽抵在桌面,放手后圓珠筆離開桌面上升的過程中,筆的機械能守恒,解析,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,考點3運用機械能守恒定律解題的三種表達形式 1.守恒觀點 (1)表達式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或E1=E2。 (2)意義:系統(tǒng)初狀態(tài)的機械能等于末狀態(tài)的機械能。 (3)注意問題:要先選取零勢能參考平面,并且在整個過程中必須選取同一個零勢能參考平面。 2.轉(zhuǎn)化觀點 (1)表達式:ΔEk=-ΔEp。 (2)意義:系統(tǒng)的機械能守恒時,系統(tǒng)增加(或減少)的動能等于系統(tǒng)減少(或增加)的勢能。,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,3.轉(zhuǎn)移觀點 (1)表達式:ΔEA增=ΔEB減。 (2)意義:若系統(tǒng)由A、B兩部分組成,當(dāng)系統(tǒng)的機械能守恒時,則A部分機械能的增加量等于B部分機械能的減少量。,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,典例3如圖所示,在高1.5 m的光滑平臺上有一個質(zhì)量為2 kg的小球被一細線拴在墻上,小球與墻之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧。當(dāng)燒斷細線時,小球被彈出,小球落地時的速度方向與水平方向成60°角,則彈簧被壓縮時具有的彈性勢能為(g取10 m/s2)(　　) A.10 J B.15 J C.20 J D.25 J,答案,解析,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,典例4如圖所示,兩個 豎直圓弧軌道固定在同一水平地面上,半徑R相同,左側(cè)軌道由金屬凹槽制成,右側(cè)軌道由金屬圓管制成,均可視為光滑。在兩軌道右側(cè)的正上方分別將金屬小球A和B由靜止釋放,小球距離地面的高度分別為hA和hB,下列說法正確的是(　　) A.若使小球A沿軌道運動并且從最高點飛出,釋放的最小高度為2R B.若使小球B沿軌道運動并且從最高點飛出,釋放的最小高度為 C.適當(dāng)調(diào)整hA,可使A球從軌道最高點飛出后,恰好落在軌道右端口處 D.適當(dāng)調(diào)整hB,可使B球從軌道最高點飛出后,恰好落在軌道右端口處,答案,解析,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,考點4摩擦力做功與機械能、內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,典例5足夠長的傳送帶以速度v勻速傳動,一質(zhì)量為m的小物體A由靜止輕放于傳送帶上,若小物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ,如圖所示,當(dāng)物體與傳送帶相對靜止時,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能量為(　　) A.mv2 B.2mv2,答案,解析,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,考點5機械能守恒定律與拋體運動、圓周運動的綜合運用 典例6如圖所示,水平面上某點固定一輕質(zhì)彈簧,A點左側(cè)的水平面光滑,右側(cè)水平面粗糙,在A點右側(cè)5 m遠處(B點)豎直放置一半圓形光滑軌道,軌道半徑R=0.4 m,連接處平滑?，F(xiàn)將一質(zhì)量m=0.1 kg的小滑塊放在彈簧的右端(不拴接),用力向左推滑塊而壓縮彈簧,使彈簧具有的彈性勢能為2 J,放手后,滑塊被向右彈出,它與A點右側(cè)水平面的動摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10 m/s2,求:,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,(1)滑塊運動到半圓形軌道最低點B處時對軌道的壓力; (2)改變半圓形軌道的位置(左右平移),使得被彈出的滑塊到達半圓形軌道最高點C處時對軌道的壓力大小等于滑塊的重力,問AB之間的距離應(yīng)調(diào)整為多少?,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,解析: (1)從小滑塊被釋放到到達B點的過程中,據(jù)動能定理有 把W彈=ΔEp=2 J等數(shù)據(jù)代入,解得FN=6 N 由牛頓第三定律可知,滑塊對軌道的壓力大小為6 N,方向豎直向下。,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,(2)在半圓軌道最高點C處,滑塊對軌道的壓力等于其重力,包含了兩種情況: 第一,當(dāng)壓力方向向上(滑塊受到的支持力向下)時, 把FN'=mg代入得x1=4 m 第二,當(dāng)壓力方向向下(滑塊受到的支持力向上)時,同理可解得x2=6 m。 答案: (1)6 N,方向豎直向下　(2)4 m或6 m,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,典例7游客對過山車的興趣在于感受到力的變化,這既能讓游客感到刺激,但又不會受傷,設(shè)計者通過計算“受力因子”來衡量作用于游客身上的力,“受力因子”等于座椅施加給游客的力除以游客自身的重力,可以利用傳感器直接顯示數(shù)值。如圖所示為過山車簡化原理圖:左邊部分是裝有彈射系統(tǒng)的彈射區(qū),中間部分是作為娛樂主體的回旋區(qū),右邊部分是軌道的末端的制動區(qū)。某位質(zhì)量m=60 kg游客坐過山車運動過程中,在軌道A處時“受力因子”顯示為7,在軌道B處時“受力因子”顯示為0.5,在軌道C處時的“受力因子”顯示為0.6。已知大回環(huán)軌道半徑R=10 m,重力加速度g取10 m/s2,則:,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,(1)該游客在C處時是超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)? (2)求該游客從A處運動到B處過程中損失的機械能; (3)試分析在設(shè)計時能否將彈射區(qū)和制動區(qū)的位置互換?并說明理由。,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,解析: (1)因C處受力因子顯示0.6,即游客對座椅的壓力為0.6mg,故處于失重狀態(tài)。 (2)該游客在軌道A處受到的座椅的作用力FA=7mg,由牛頓第二定律 ΔE=EkA-(EkB+2mgR),計算得:ΔE=1 500 J。 (3)不能,因為大回環(huán)的最高點比C點高,若將彈射區(qū)和制動區(qū)的位置互換,從左邊出發(fā)先經(jīng)過C點,繼續(xù)運動速度不斷減小,進入大回環(huán)軌道不一定能到達最高點B點,會發(fā)生脫離軌道的情況,所以不能互換。 答案: (1)失重狀態(tài)　(2)1 500 J　(3)不能。見解析,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,考點6能量守恒定律 1.能量守恒定律確立的兩類重要事實:確認了永動機的不可能性和發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。 2.內(nèi)容:能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。 3.節(jié)約能源的意義:能量的耗散表明,在能源的利用過程中,即在能量的轉(zhuǎn)化過程中,能量在數(shù)值上雖未減少,但在可利用的品質(zhì)上降低了,從便于利用的變成了不便于利用的了。,考點1,考點2,考點3,考點4,考點5,考點6,典例8下列說法正確的是(　　) A.隨著科技的發(fā)展,永動機是可以制成的 B.太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量,但照射到宇宙空間的能量都消失了 C.“既要馬兒跑,又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律,因而是不可能的 D.有種“全自動”手表,不用上發(fā)條,也不用任何形式的電源,卻能一直走動,說明能量可以憑空產(chǎn)生,答案,解析,