(浙江專版)高考物理一輪復習第六章機械能及其守恒定律16機械能和機械能守恒定律課件

1、第16講機械能和機械能守恒定律考試標準歷次考題統(tǒng)計考試說明知識內(nèi)容必試加試重力勢能CC2016.10(4)1.運用機械能守恒定 律進行計算時，不涉及 彈性勢能的表達式。2 不要求用機械能守 恒定律求解兩個及兩 個以上物體（包括需要 確定重心的鏈條、繩 子、流體等）的問題。彈性勢能bb機械能守恒 定律dd2015.10(8)、2017.04(12)驗證機械能守恒定律72016.04(17)基礎夯實精準歸納重力勢能1 重力做功的特點:重力做功與路徑無關，只與初、末位置的咼度差有關O2 重力勢能(1)概念:物體由于被舉高而具有的能。(2) 表達式(3) 矢標性:重力勢能是_量，正負表示其大小，這與功

2、的正負的 意義不同。(4) 相對性:物體位置的高度總是相對于某水平面來說的，因此，重 力勢能也總是相對于某一水平面來說的，選不同的參考平面，物體 的重力勢能的數(shù)值是不同的。(5) 系統(tǒng)性:重力勢能是地球與物體所組成的這個物體系統(tǒng)所共有的，我們通常簡單地說成“物體的重力勢能”?；A夯實精準歸納3 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.重力勢能就減少：重力對物 體做負功重力勢能就增加。(2) 定量關系:物體從位置A到位置B時，重力對物體做的功等于物體重力勢能的減少量，即二(垢2叫1)二殆2二仏垢。4 重力勢能的變化量與參考平面的選取無關。題組突破強化提升1 一棵樹上有一個

3、質(zhì)量為0.3 kg的熟透了的蘋果P,該蘋果從樹上 A水平面先落到地面C水平面最后滾入溝底D水平面。A、C、D、E水平面之間豎直距離如圖所示,以地面C水平面為零勢能面,g 取10m/s2,則該蘋果從A水平面落下到D水平面的過程中重力勢能 的減少量和在D水平面的重力勢能分別是（D ）A5.6 J和9 JB. 9 J和9 JC. 15.6 J和 J5.6 JD. 15.6 J和-9 J解析:物體的重力勢能與參考面有關，重力勢能的變化量與參考 面無關，計算知選項D正確。2關于重力勢能，下列說法正確的是（D ）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

4、勢能也越大C. 個物體的重力勢能從-5 J變化到-3 J,重力勢能減少了D. 重力勢能的變化量與零勢能面的選取無關解析:物體的重力勢能與參考平面有關，同一物體在同一位置相以對不同的參考平面的重力勢能不同，選項A錯誤;物體在零勢能 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 零勢能面的距離越大，重力勢能越小，選項B錯誤;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，選項C錯誤;重力做的功量度了重力勢能的變化，選項D正確。核心剖析歸納提升1 判斷重力做功正負的方法(1) 根據(jù)功的定義式判斷:若物體向上運動或有豎直向上的分位移, 重力做負功;若物體向下運動

5、或有豎直向下的分位移,重力做正功。(2) 根據(jù)重力勢能的變化與重力做功的關系判斷:由關系式二 AEp得,重力勢能增加，重力一定做負功;重力勢能減少，重力一定做 正功。2 重力勢能的求解方法(1)定義法:選取參考平面，確定物體相對參考平面的高度力，代入 Ep二加g/z求解重力勢能。和垢關系法:由WG=Epl-Ep2Ep2=Epi-WG或垢產(chǎn)(3) 變化量法潼力勢能的變化量人你二耳滬如,故冷二殆+AEp或 Epi=Ep2-AEp。核心剖析歸納提升3.對重力做功和重力勢能的四點提醒(1) 重力做功的大小與物體的運動狀態(tài)無關,與物體是否受其他力 無關。(2) 重力做功,一定會引起重力勢能的變化。(3)

6、 重力勢能是標量，但有正負，其意義表示物體的重力勢能比它 在參考平面的重力勢能大還是小。(4) WG=-AEp中的負號表示重力做的功與重力勢能變化的絕對值 相等，符號相反?；A夯實精準歸納彈性勢能1彈力做功的特點:彈簧的彈力在彈簧形變時是一個變力,彈力做 功是一個變力做功.不能用功的定義來計算。2 彈性勢能:發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于有彈力的相 互作用而具有的勢能。影響彈簧的彈性勢能的因素:形變量越大, 勁度系數(shù)越大彈性勢能一越大。題組突破強化提升1.關于彈性勢能，下列說法正確的是（C ）A. 當彈簧變長時彈性勢能一定增大B. 當彈簧變短時彈性勢能一定減小C. 在拉伸長度相同時衣越大

7、的彈簧的彈性勢能越大D. 彈簧在拉伸時彈性勢能一定大于壓縮時的彈性勢能解析:彈簧彈性勢能的大小除了跟勁度系數(shù)有關外，還跟它的形 變量有關。如果彈簧原來處在壓縮狀態(tài)，當它變短時，它的彈性勢 能增大，當它變長時，它的彈性勢能應先減小,在原長處它的彈性勢 能最小，所以A、B、D都不對。2如圖所示的幾個運動過程中，物體的彈性勢能增大的是（B ）A. 如圖甲，撐竿跳高的運動員上升至離竿的過程，竿的彈性勢能B. 如圖乙，人拉長彈簧的過程，彈簧的彈性勢能C. 如圖丙，模型飛機用橡皮筋發(fā)射出去的過程，橡皮筋的彈性勢能D. 如圖丁，小球被壓縮彈簧向上彈起的過程，彈簧的彈性勢能核心剖析歸納提升彈力做功與彈性勢能變

8、化的關系彈力做正功時，彈性勢能減少減少的彈性勢能等于彈力做的功; 彈力做負功時，彈性勢能增加,增加的彈性勢能等于克服彈力做的 功。彈簧被拉長或壓縮，彈性勢能均增加?；A夯實精準歸納機械能守恒的判斷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 機械能守恒的判斷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變化，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

9、受 其他力，但其他力不做功,機械能守恒。（3）用能量轉化來判斷:若物體或系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉 化而無機械能與其他形式的能的轉化,則物體或系統(tǒng)機械能守恒。題組突破強化提升1 下列關于機械能守恒的說法正確的是（D ） A.做勻速運動的物體，其機械能一定守恒B.物體只受重力，機械能才守恒C.做勻速周運動的物體，其機械能一定守恒D.除重力做功外，其他力不做功，物體的機械能一定守恒解析:勻速運動所受合外力為零，但除重力外可能有其他力做功， 如物體在阻力作用下勻速向下運動，其機械能減少了,A錯;物體除 受重力或彈力也可受其他力，只要其他力不做功或做功的代數(shù)和為 零，機械能也守恒,B錯;勻速圓周運動

10、物體的動能不變，但勢能可能 變化，故C錯;由機械能守恒條件知，選項D正確。2如圖所示,下列關于機械能是否守恒的判斷正確的是（）關閉A圖中物體人和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒但物體人機械能不守恒,A錯。B圖中物體B除受重力外，還受到彈力和摩擦力作用，彈力不做功，但摩擦力做負功，物體B的機械能不守恒,B錯。C圖中繩子張力對人做負功，對B做正 關閉C核心剖析歸納提升機械能守恒條件的理解及判斷1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”。2機械能守恒的判斷可以根據(jù)條件判斷，也可以根據(jù)研究系統(tǒng)的 總機械能是否變化來分析，如動能不變（勻速上升

11、或勻速下降），勢能 變化,機械能一定不守恒;也可以根據(jù)研究系統(tǒng)是否有其他能量轉 換來分析，如果研究系統(tǒng)在變化過程中有除機械能以外的能量產(chǎn)生, 研究系統(tǒng)的機械能一定不守恒。3.對于一些繩子突然繃緊 物體間碰撞等情況，除非題目特別說 明，否則機械能必定不守恒。融夯實精準歸納機械能守恒的應用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:Eki+Epi=Ek2+Ep2 或 1=為。(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轉化觀點(1)表達式:Ak=-AEp0意義:系統(tǒng)的機械能守恒時，

12、系統(tǒng)增加(或減少)的動能等于系統(tǒng) 減少(或增加)的勢能?；A夯實精準歸納3 轉移觀點表達式:增Eb減。題組突破強化提升1 如圖，半圓形光滑軌道固定在水平地面上,半圓的直徑與地面垂直。一小物塊以速度“從軌道下端滑入軌道，并從軌道上端水平飛 出,小物塊落地點到軌道下端的距離與軌道半徑有關，此距離最大時。對應的軌道半徑為(重力加速度大小為g)( B )v2A. - 16g v24gV2B麗畤2g4v2解析:物塊由最低點到最高點有|mv2=2mgr+|物塊做平r-16r2,由數(shù)學知識可知，當拋運動J號;聯(lián)立解得 廠=懸二麗時沐最大，故選B。932 如圖所示，兩個瓦豎直圓弧軌道固定在同一水平地面上，半徑

13、廠相同，左側軌道由金屬凹槽制成右側軌道由金屬管制成，均可視為光滑。在兩軌道右側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心和如，下列說法正確的是（D ）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2r5廠B. 若使小球沿軌道運動并且從最高點飛出，釋放的最小高度為丁C. 適當調(diào)整，可使A球從軌道最高點飛出后，恰好落在軌道右端 口處D. 適當調(diào)整饑，可使B球從軌道最高點飛出后，恰好落在軌道右端 口處解析:小球A從最高點飛出的最小速度以二麗只由機械能守 s.mghA=2mgr+mvA2.則血二學A選項錯誤;小球B從最高點飛岀的 最小速度vb=O,由機械能守.mgh

14、B-lmgr,釋放的最小鬲度ZiB=2r,B 選項錯誤;要使小球A或B從軌道最高點飛出后，恰好落在軌道右端 口處,r=vot,r=gt2,則巾二而A的最小速度VA=ygrvoA球不可 能落在軌道右端口處0球可能,C選項錯誤、D選項正確?；A夯實精準歸納1 實驗原理圖驗證機械能守恒定律打點計時器紙帶夾子重物基礎夯實精準歸納2實驗目的驗證機械能守恒定律。3實驗原理讓物體自由下落，用刻度尺測出物體下落的高度乞,求出對應點的 瞬時速度乙,比較重力勢能的減少量與動能的增加量,若二者相等， 則機械能守恒。4.實驗器材鐵架臺（帶鐵夾）、打點計時器、學生電源、導線、帶鐵夾的重 錘、紙帶、刻度尺。5實驗步驟(1

15、) 按實驗原理圖把打點計時器豎直固定在鐵架臺上，用導線把打 點計時器與學生電源連接好。(2) 把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一端穿過打點計時器 限位孔。(3) 用手提著紙帶，讓重物靠近打點計時器并處于靜止狀態(tài)，然后 接通電源，松開紙帶，讓重物自由落下。重復幾次，得到35條打好點 的紙帶。(4) 在打好點的紙帶中挑選出點跡清晰的紙帶進行測量，在起始點 標上0,以后各點依次標上4、B、C、,用刻度尺測出對應下落高 度局、他 力3、。如圖所示。J(5) 應用公式必1 ,算出點對應的瞬時速度勺、卩2卩3 %填入記錄表中。(6) 計算各點對應的勢能減少量AEp和動能的增加量&，進行比 較。6 數(shù)據(jù)

16、處理(1) 方案一:利用起始點和第n點計算將測量計算得到的屁和巾的值代入g%和扌u/,如果在實驗誤 差允許的條件下，二者相等，則機械能守恒定律是正確的。(2) 方案二:任取兩點計算(壬取較遠兩點A、B測出砧，算出算-詛2的值。 希在實驗誤差允許的條件下二者相等，則機械能守恒定律是 正確的。(3) 方案三:圖象法從紙帶上選取多個點，測量從第一點到其余各點的下落高度心，并 計算各點速度的二次方，然后以昭為縱軸，以/I為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù) 繪出忙/圖象，若在誤差允許的條件下,圖線是一條過原點的直線貝J 機械能守恒定律是正確的。7注意事項(1) 重物應選用質(zhì)量大 體積小 密度大的材料。(2) 打點計時

17、器安裝要穩(wěn)固，并使兩限位孔在同一豎直線上，以減 小摩擦阻力。(3) 實驗中，手提著紙帶上端并保持紙帶豎直，減小紙帶與限位孔 間的摩擦阻力。(4) 實驗中，需保持提紙帶的手不動并讓重物靠近打點計時器，待 接通電源,讓打點計時器工作正常后再松開紙帶讓重物下落，以保 證第一個點是一個清晰的點。(5) 選擇紙帶時,前兩個點之間的距離應接近2 mmo(6) 因不需要知道動能和勢能的具體數(shù)值，因此不需要測出重物的 質(zhì)量加。8 誤差分析實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，所以動能的增加 量要小于勢能的減少量。題組突破強化提升1（實驗原理和操作）在驗證機械能守恒定律的實驗中，某實驗小 組分別設計了如圖甲

18、、乙、丙所示的實驗裝置來驗證機械能守恒甲命夾子1T乙打占計時訃紙帶夾子接電源重錘H 丙（1）經(jīng)分析比較后，其中最理想的實驗裝置是 “甲”“乙或C丙。（選填(2)某個小組的三位同學按照正確的操作選得紙帶如圖所示，其中 0是起始點4、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點。該同學用毫 米刻度尺測量0到4、B、C各點的距離，用重物在08段的運動來驗 證機械能守恒定律，已知當?shù)氐闹亓铀俣萭取9.80 m/sS打點計時 器所用電源頻率為/二50 Hz，設重物質(zhì)量為1.00 kgohAhBhe墓圧題組突破強化提升甲同學發(fā)現(xiàn)，圖中的B是除起始點外打點計時器打下的第 個點，因此他用w=ngT（T是打點計時器的打

19、點周期）計算B點對應時 刻重物的速度，這樣得到的結果是重力勢能的減少量（選填“大于從小于域“等于。動能的增加量。 乙同學認為，可以利用O點到B點的距離加，計算B點對應時 刻重物的速度必二屈焉，這樣得到的結果是重力勢能的減少量 （選填“大于曲小于或“等于。動能的增加量。 丙同學用AC段的平均速度作為B點對應的重物瞬時速度，即用悴二警計算B點對應時刻重物的速度,這樣得到的結果是重 力勢能的減少量（選填“大于”“小于”或“等于”）動能的增加量。你認為三位同學的數(shù)據(jù)處理方法中合理的是（選填“甲X乙”或“丙0。答案甲（2）小于等于大于丙題組突破強化提升解析(2)甲同學直接按自由落體計算的瞬時速度，而實際

20、運動 過程中有空氣阻力和摩擦力，加速度會小于g,所以這樣計算的速度 偏大，所以重力勢能的減少量小于動能的增加量;乙同學直接利 用高度按照勻加速計算速度，相當于是利用重力勢能求動能，結果 是相等的，但這種求法是錯誤的;丙同學用勻變速直線運動規(guī)律 求解B點速度，與重物實際運動規(guī)律相符，所以速度計算正確，由于實 驗過程中摩擦阻力的存在，重力勢能有一部分轉化給了摩擦阻力做 功產(chǎn)生的內(nèi)能，重力勢能的減少量大于動能的增加量。三位同學的 數(shù)據(jù)處理方法中合理的是丙。一紙帶限位孔I-打點計時器接電源4重物鐵架臺一2. (實驗誤差分析與數(shù)據(jù)處理)如圖所示，打點計時器固定在鐵架 臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下

21、落,利用此裝置驗證機械 能守恒定律。(1) 對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是A. 重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘B. 兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正C. 精確測量出重物的質(zhì)量D. 用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撒手釋放重物某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到50 Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部 分未畫出，如圖所示。紙帶上各點是打點計時器打出的計時點，其 中O點為紙帶上打出的第一個點。重物下落高度應從紙帶上計時點間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律 的選項有o0 W 4 B C DEFGA. OA. AD和EG的長度B. OCv BC和CD的長度C. BD、CF和EG的長度D. AC.和EG的長度答案(1)AB(2)BC解析(1)重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘，減小空氣阻力，以減 小誤差，故A正確;兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正，減小紙帶和打 點計時器之間的阻力，以減小誤差，故B正確;驗證機械能守恒定律的 原理是mgh=mv22 -重物質(zhì)量可以消掉，無需精確測量出重物的質(zhì)量，故C錯誤;用手拉穩(wěn)紙帶，而不是托穩(wěn)重物,接通電源后， 撒手釋放紙帶，故D錯誤。(2) 由EG的長度可求出打F點的速度為打O點的速度勺二0,但求不 出OF之間的距離仏故A錯誤和CD的長度可求出打C點的速度 七打