高考人教版物理機械能守恒定律命題點一輪復(fù)習(xí)教學(xué)ppt

1、高考人教版物理機械能守恒定律(Lv)命題點一輪復(fù)習(xí)第一頁，共六十九頁?；A(chǔ)過(Guo)關(guān)考點研(Yan)析素養(yǎng)提升第二頁，共六十九頁?；A(chǔ)(Chu)知識一、重力做功與重力勢(Shi)能1.重力做功的特點基礎(chǔ)過關(guān) 緊扣教材自主落實(1)重力做功與 無關(guān),只與始末位置的 有關(guān).(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(guān)系(1)定性關(guān)系:重力對物體做正功,重力勢能 ;重力對物體做負(fù)功,重力勢能 .減小增大第三頁，共六十九頁。減(Jian)少量(2)定量關(guān)系:重力對物(Wu)體做的功等于物(Wu)體重力勢能的 ,即WG= = .(3)重力勢能的變化量是絕對的,與參

2、考平面的選取 .-(Ep2-Ep1)無關(guān)mghmgh相同無關(guān)mgh減少-Ep第四頁，共六十九頁。二、彈性勢(Shi)能1.定(Ding)義:發(fā)生 的物體之間,由于有彈力的相互作用而具有的勢能.彈性形變2.重力勢能和彈性勢能的比較內(nèi)容重力勢能彈性勢能概念物體由于 而具有的能物體由于發(fā)生 而具有的能大小Ep=_與形變量及 有關(guān)相對性大小與所選取的參考平面_一般選彈簧形變量為零的狀態(tài)為 零點被舉高彈性形變mgh勁度系數(shù)有關(guān)彈性勢能第五頁，共六十九頁。第六頁，共六十九頁。第七頁，共六十九頁。三、機械能守恒定(Ding)律1.機械能: 和 之和稱為(Wei)機械能,其中勢能包括 和 .動能勢能彈性勢能重

3、力勢能2.機械能守恒定律重力勢能 Ek2-Ek1Ep1-Ep2第八頁，共六十九頁。(1)內(nèi)(Nei)容:在只有像重力那類力做功的情況下,物體的 與 可相互轉(zhuǎn)化,機械能的總量 .(2)條件:只有 做功.動(Dong)能勢能保持不變重力或彈力(3)三種守恒表達(dá)式.E1=E2(E1,E2分別表示系統(tǒng)初、末狀態(tài)時的總機械能).Ek= 或Ek增= (表示系統(tǒng)勢能的減少量等于系統(tǒng)動能的增加量).EA= 或EA增= (表示系統(tǒng)只有A,B兩物體時,A增加的機械能等于B減少的機械能).-EpEp減-EBEB減第九頁，共六十九頁。E1=E2m2gh-m1ghEk增(Zeng)=Ep減第十頁，共六十九頁。E1增(Z

4、eng)=E2減第十一頁，共六十九頁。(1)克服重力做功,物體的(De)重力勢能一定增加.( )過(Guo)關(guān)巧練1.思考判斷(2)彈簧彈力做負(fù)功時,彈性勢能減少.( )(3)物體所受合外力為零時,物體的機械能一定守恒.( )(4)物體受摩擦力作用時,物體的機械能一定要變化.( )(5)若彈簧的彈力和重力均對物體做功,物體的機械能一定守恒.( )(6)只有彈簧在研究的系統(tǒng)內(nèi),彈力做功才不影響系統(tǒng)的機械能.( )第十二頁，共六十九頁。2.(多選)下列關(guān)于機械能是否守恒的敘述中正確的是( )A.做勻速直線運動的物體機械能一定守恒B.做勻變速運動的物體機械能可能守恒C.外力對物體做功為零時(Shi)

5、,物體的機械能一定守恒D.系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈簧的彈力做功時,系統(tǒng)的機械能一定守恒BD解析:做勻速直線運動的物體機械能不一定守恒,比如降落傘勻速下降,機械能減小,選項A錯誤;做勻變速直線運動的物體機械能可能守恒,比如自由落體運動,選項B正確;起重機把重物勻速吊起的過程中,合外力對物體做功為零,但機械能增加,選項C錯誤;系統(tǒng)內(nèi)只(Zhi)有重力和彈簧的彈力做功,則系統(tǒng)機械能守恒,選項D正確.第十三頁，共六十九頁。3. (多選)如圖所示,在地面上以速(Su)度v0拋出質(zhì)量為m的物體,拋出后物體落到比地面低h的海平面上.若以地面為零勢能面,而且不計空氣阻力,則下列說法正確的是( )AD第十四頁，共六十

6、九頁。第十五頁，共六十九頁。D第十六頁，共六十九頁。第十七頁，共六十九頁?？键c一機械能(Neng)守恒的判斷1.機械能守恒的條(Tiao)件考點研析 核心探究重難突破只有重力或彈力做功,可以從以下四個方面進(jìn)行理解:(1)物體只受重力或彈力作用.(2)存在其他力作用,但其他力不做功,只有重力或彈力做功.(3)其他力做功,但做功的代數(shù)和為零.(4)存在相互作用的物體組成的系統(tǒng)只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,無其他形式能量的轉(zhuǎn)化.第十八頁，共六十九頁。2.機械能守恒的判(Pan)斷方法(1)利用機械能的定義判斷(直接判斷):分析動能和勢能的和是否變化.(2)用做功判斷:若物(Wu)體或系統(tǒng)只有重力(或彈簧

7、的彈力)做功,或有其他力做功,但其他力做功的代數(shù)和為零,則機械能守恒.(3)用能量轉(zhuǎn)化來判斷:若物體系統(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,則物體系統(tǒng)機械能守恒.第十九頁，共六十九頁?！镜淅?】 (多選)如圖所示,下列關(guān)于機械能是否守恒的判斷(Duan)正確的是( )A.(甲)圖中,物體A將彈簧壓縮的過程中,A機械能守恒B.(乙)圖中,A置于光滑水平面上,物體B沿光滑斜面下滑,物體B機械能守恒C.(丙)圖中,不計任何阻力和定滑輪質(zhì)量時A加速下落、B加速上升過程中,A,B系統(tǒng)機械能守恒D.(丁)圖中,小球沿水平面做勻速圓錐擺運動時,小球的機械能守恒CD第二十頁，共六十九頁。

8、解析:(甲)圖中重力和彈力做功,物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,但物體A機械能不守恒,選項A錯誤(Wu);(乙)圖中物體B除受重力外,還受彈力,彈力對B做負(fù)功,物體B機械能不守恒,選項B錯誤;(丙)圖中繩子張力對A做負(fù)功,對B做正功,代數(shù)和為零,A,B系統(tǒng)機械能守恒,選項C正確;(丁)圖中小球的動能不變,勢能不變,機械能守恒,選項D正確.第二十一頁，共六十九頁?！踞槍τ?xùn)練】如圖所示,P,Q兩球質(zhì)量相等,開始兩球靜止,將P上方的細(xì)繩燒斷,在Q落地之前,下列說法正確的是(不計空氣阻力)( )A.在任一時刻,兩球動能相等B.在任一時刻,兩球加速度相等C.在任一時刻,兩球與彈簧組成的系(Xi)統(tǒng)動能

9、和重力勢能之和保持不變D.在任一時刻,兩球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能是不變的D解析:細(xì)繩燒斷后,由于彈簧處于伸長狀態(tài),通過對P,Q兩球受力分析可知aPaQ,在任一時刻,兩球的動能不一定相等,選項(Xiang)A,B錯誤;系統(tǒng)內(nèi)有彈力做功,彈性勢能發(fā)生變化,系統(tǒng)的動能和重力勢能之和發(fā)生變化,選項C錯誤;Q落地前,兩球及彈簧組成的系統(tǒng)只有重力和彈簧的彈力做功,整個系統(tǒng)的機械能守恒,選項D正確.第二十二頁，共六十九頁。考點二單物體機械能守恒(Heng)問題應(yīng)用機械(Xie)能守恒定律的基本思路(1)選取研究對象物體.(2)根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程,進(jìn)行受力、做功分析,判斷機械能是否守恒.(3)恰當(dāng)?shù)?/p>

10、選取參考平面,確定研究對象在過程的初、末狀態(tài)時的機械能.(4)選取方便的機械能守恒定律的方程形式(Ek1+Ep1=Ek2+Ep2,Ek=-Ep)進(jìn)行求解.提示:所謂單物體應(yīng)用機械能守恒定律,實質(zhì)上是物體與地球組成的系統(tǒng)機械能守恒.第二十三頁，共六十九頁。第二十四頁，共六十九頁。答(Da)案:(1)5 (1)求小球在B,A兩點的動能之(Zhi)比;第二十五頁，共六十九頁。(2)通過計(Ji)算判斷小球能否沿軌道運動到C點.答案(An):(2)見解析第二十六頁，共六十九頁?！踞槍τ?xùn)練1】一小球以一定的初速度從圖示位置進(jìn)入光滑的軌道,小球先進(jìn)入圓軌道1,再(Zai)進(jìn)入圓軌道2,圓軌道1的半徑為R,

11、圓軌道2的半徑是軌道1的1.8倍,小球的質(zhì)量為m,若小球恰好能通過軌道2的最高點B,則小球在軌道1上經(jīng)過A處時對軌道的壓力為( )A.2mgB.3mgC.4mgD.5mgC第二十七頁，共六十九頁。第二十八頁，共六十九頁?！踞槍τ?xùn)練2】 (多選)水平光滑直軌道ab與半徑為R的豎直半圓形光滑軌道bc相切,一小球以初速度v0沿直軌道ab向右運動(Dong),如圖所示,小球進(jìn)入半圓形軌道后剛好能通過最高點c.則( )A.R越大,v0越大B.R越大,小球經(jīng)過b點后的瞬間對軌道的壓力越大C.m越大,v0越大D.m與R同時增大,初動能Ek0增大AD第二十九頁，共六十九頁。第三十頁，共六十九頁?？键c三多物體機

12、(Ji)械能守恒問題1.輕繩連接的(De)物體系統(tǒng)(1)常見情景 第三十一頁，共六十九頁。(2)三點提醒分清兩物體是速度大小相等,還是沿繩方向的分速度大小相等.用好兩物體的位移大小關(guān)系或豎直方向高度變化的關(guān)系.對于單個物體,一般(Ban)繩上的力要做功,機械能不守恒;但對于繩連接的系統(tǒng),機械能則可能守恒.2.輕桿連接的物體(Ti)系統(tǒng)(1)常見情景第三十二頁，共六十九頁。(2)三大特點平動時兩物體線速度相等,轉(zhuǎn)動時兩物體角速度相等.桿對物體的作用力并不總是沿桿的方向,桿能對物體做功,單個物體機械能不守恒.對于(Yu)桿和球組成的系統(tǒng),忽略空氣阻力和各種摩擦且沒有其他力對系統(tǒng)做功,則系統(tǒng)機械能守

13、恒.第三十三頁，共六十九頁。【典例3】如圖所示,光滑圓柱被固定在水平平臺上,細(xì)繩跨過圓柱體與兩(Liang)小球m1,m2相連(m1,m2分別為它們的質(zhì)量),開始時讓m1放在平臺上,兩邊繩繃直,兩球從靜止開始m1上升,m2下降,當(dāng)m1上升到圓柱的最高點時,繩子突然斷裂,發(fā)現(xiàn)m1恰能做平拋運動,求m2應(yīng)為m1的多少倍?第三十四頁，共六十九頁。審題(Ti)指導(dǎo) 第三十五頁，共六十九頁。第三十六頁，共六十九頁。第三十七頁，共六十九頁。第三十八頁，共六十九頁。反(Fan)思總結(jié)繩連接的物體系統(tǒng)機(Ji)械能守恒的突破方法(1)由于二者速率相等或相關(guān),所以關(guān)鍵是尋找兩物體間的位移關(guān)系,進(jìn)而找到系統(tǒng)重力勢

14、能的變化.(2)列機械能守恒方程時,一般選用Ek=-Ep的形式.(3)注意系統(tǒng)機械能守恒并非每個物體機械能守恒,因為細(xì)繩對系統(tǒng)中的每一個物體都要做功.第三十九頁，共六十九頁。【典例4】 (多選)將質(zhì)量分別為(Wei)m和2m的兩個小球A和B,用長為(Wei)2L的輕桿相連,如圖所示,在桿的中點O處有一固定水平轉(zhuǎn)動軸,把桿置于水平位置后由靜止自由釋放,在B球順時針轉(zhuǎn)動到最低位置的過程中(不計一切摩擦)( )BC第四十頁，共六十九頁。第四十一頁，共六十九頁。反(Fan)思總結(jié)桿連接的物(Wu)體系統(tǒng)機械能守恒的突破方法(1)由于二者角速度相等,所以關(guān)鍵是根據(jù)二者轉(zhuǎn)動半徑的關(guān)系尋找兩物體的線速度的關(guān)

15、系,根據(jù)兩物體間的位移關(guān)系,確定系統(tǒng)重力勢能的變化.(2)根據(jù)Ek=-Ep列出機械能守恒的方程求解.(3)注意的是輕桿對物體提供的彈力不一定沿著桿,輕桿的彈力也就不一定與速度方向垂直,輕桿的彈力對一個物體做了正功,就對另一物體做了負(fù)功,并且絕對值相等.第四十二頁，共六十九頁。1.繩連接有一豎直放置的“T”形架,表面光滑,滑塊A,B分別套在水平桿與豎直桿上,A,B用一不可伸長的輕細(xì)(Xi)繩相連,A,B質(zhì)量相等,且可看做質(zhì)點,如圖所示,開始時細(xì)繩水平伸直,A,B靜止.由靜止釋放B后,已知當(dāng)細(xì)繩與豎直方向的夾角為60時,滑塊B沿著豎直桿下滑的速度為v,則連接A,B的繩長為( )A題組訓(xùn)(Xun)練

16、第四十三頁，共六十九頁。第四十四頁，共六十九頁。2. 桿連接(全國卷,21)(多選)如圖,滑塊a,b的質(zhì)量均為m,a套在固定豎直桿上,與光滑水平地面相距h,b放在地面上.a、b通過鉸鏈用剛性輕(Qing)桿連接,由靜止開始運動.不計摩擦,a、b可視為質(zhì)點,重力加速度大小為g.則( )BD第四十五頁，共六十九頁。第四十六頁，共六十九頁?？?Kao)點四含彈簧類機械能守恒問題對兩個(或兩個以上)物體與彈簧組成的(De)系統(tǒng)在相互作用的(De)過程中:(1)在能量方面,由于彈簧的形變會具有彈性勢能,系統(tǒng)的總動能將發(fā)生變化,若系統(tǒng)所受的外力和除彈簧彈力以外的內(nèi)力不做功,系統(tǒng)機械能守恒.若還有其他外力和

17、內(nèi)力做功,這些力做功之和等于系統(tǒng)機械能改變量.做功之和為正,系統(tǒng)總機械能增加,反之減少.(2)在相互作用過程特征方面,彈簧兩端物體把彈簧拉伸至最長(或壓縮至最短)時,兩端的物體具有相同的速度,彈性勢能最大.如系統(tǒng)每個物體除彈簧彈力外所受合力為零,當(dāng)彈簧為自然長度時,系統(tǒng)內(nèi)彈簧某一端的物體具有最大速度(如繃緊的彈簧由靜止釋放).第四十七頁，共六十九頁。A.彈力對小球先做正(Zheng)功后做負(fù)功B.有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度C.彈簧長度最短時,彈力對小球做功的功率為零D.小球到達(dá)N點時的動能等于其在M,N兩點的重力勢能差BCD 第四十八頁，共六十九頁。解析:因為在M,N兩點處彈簧彈力大

18、小相等,且OMON,所以M處彈簧處于壓縮狀態(tài),N處彈簧處于伸長狀態(tài).如圖所示的(De)A,B兩處分別為彈簧最短與原長的位置,可知小球從M運動到A處的過程,彈力對小球做負(fù)功;小球從A運動到B處的過程中,彈力對小球做正功,小球從B運動到N處的過程,彈力對小球做負(fù)功.選項A錯誤;小球受到豎直向下的重力、水平方向的桿的支持力、彈簧彈力三個力作用,由牛頓第二定律知,當(dāng)彈簧對小球的彈力在豎直方向的分力為零時,小球的加速度等于重力加速度,可知小球在A,B兩處時加速度等于重力加速度,選項B正確;彈簧最短即小球在A處時,彈力方向與小球速度方向垂直,故彈力對小球做功的功率為零,選項C正確;在M,N兩點處,彈簧彈力

19、大小相等,則彈簧的形變量相等,所以彈簧彈性勢能的大小相等,小球從M運動到N的過程中,小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,則有EpM-EpN=EkN-0,選項D正確.第四十九頁，共六十九頁。【針對訓(xùn)練1】 (多選)如圖所示,固定于水平面上的光滑斜面足夠長,一輕質(zhì)彈簧的一端與固定在斜面上的木板P相連,另一端與盒子A相連,A內(nèi)放有光滑球B,B恰與盒子前、后壁接觸,現(xiàn)用力推A使彈簧處于壓縮狀態(tài),然后由靜止釋放,則從釋放盒子A到其獲得最大速度的過程中(Zhong),下列說法正確的是( )A.彈簧的彈性勢能一直減少到零B.A對B做的功等于B機械能的增加量C.彈簧彈性勢能的減少量等于A的機械能的增加量D.A所受

20、彈簧彈力和重力做的功的代數(shù)和大于A的動能的增加量BD第五十頁，共六十九頁。解析:盒子A運(Yun)動過程中,彈簧彈性勢能一直減少,當(dāng)彈簧彈力與A,B的重力沿斜面向下的分力大小相等時,盒子的速度最大,此時彈簧的彈性勢能不為零,A錯誤;由功能關(guān)系知,A對B做的功等于B機械能的增加量,B正確;將A,B和彈簧看做一個系統(tǒng),則該系統(tǒng)機械能守恒,所以彈簧彈性勢能的減少量等于A和B機械能的增加量,C錯誤;對盒子A,彈簧彈力做正功,盒子重力做負(fù)功,小球B對A沿斜面向下的彈力做負(fù)功,由動能定理知A所受彈簧彈力和重力做的功的代數(shù)和大于A的動能的增加量,D正確.第五十一頁，共六十九頁?！踞槍τ?xùn)練2】 如圖所示,A,

21、B兩滑塊(可視為質(zhì)點)質(zhì)量分別為2m和m,A與彈簧拴接,B緊靠著A,二者靜止時彈簧處于原長位置,已知M點左邊的平(Ping)面光滑,滑塊與右邊平面間的動摩擦因數(shù)為,且M,N間的距離是彈簧原長的2倍,重力加速度為g.現(xiàn)用水平向左的外力作用在滑塊B上,緩慢壓縮彈簧,當(dāng)滑塊運動到P點(圖中未標(biāo)出)時,撤去水平外力,測得滑塊B在M點右方運動的距離為l時停下,則下列說法正確的是( )A.水平外力做的功為2mglB.B與A分離時,彈簧正處于原長位置C.B與A分離后,A滑塊機械能守恒D.B與A分離,A仍能運動到P點B第五十二頁，共六十九頁。第五十三頁，共六十九頁。核(He)心素養(yǎng)【物(Wu)理方法】 用機械

22、能守恒定律解決非質(zhì)點問題素養(yǎng)提升 學(xué)科素養(yǎng)演練提升1.方法概述:在應(yīng)用機械能守恒定律處理實際問題時,經(jīng)常遇到像“液柱”“鏈條”類的物體,其在運動過程中將發(fā)生形變,其重心位置相對物體也發(fā)生變化,因此這類物體不能再看成質(zhì)點來處理.物體雖然不能看成質(zhì)點來處理,但因只有重力做功,物體整體機械能守恒.一般情況下,可將物體分段處理,確定質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體各部分的重心位置,根據(jù)初、末狀態(tài)物體重力勢能的變化列式求解.2.常見類型:“液柱”類問題和“鏈條”類問題.第五十四頁，共六十九頁?！臼纠?】 如圖所示,粗細(xì)均勻,兩端開口的U形管內(nèi)裝有(You)同種液體,開始時兩邊液面高度差為h,管中液柱總長度為4h,

23、后來讓液體自由流動,當(dāng)兩液面高度相等時,右側(cè)液面下降的速度為( )A第五十五頁，共六十九頁。第五十六頁，共六十九頁?！臼纠?】如圖所示,總長為l的光滑勻質(zhì)鐵鏈跨過一個光滑的輕小滑輪,開始時底端對齊,當(dāng)(Dang)略有擾動時其一端下落,鐵鏈開始滑動,當(dāng)鐵鏈脫離滑輪瞬間,鐵鏈速度為( )B第五十七頁，共六十九頁。第五十八頁，共六十九頁。高(Gao)考模擬1.(全國卷,18) 如圖,abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道,ab水平,長度為2R;bc是半徑為R的四分之一圓弧,與ab相切于b點.一質(zhì)量為m的小球,始終受到與重力大小相等的水平外力的作用(Yong),自a點處從靜止開始向右運動.重力加速度大小為g.小球從a點開始運動到其軌