高考總復習機械能守恒定律.ppt

1、,(對應學生用書P87) 一、重力做功與重力勢能 相互作用的物體憑借其位置而具有的能量，叫做勢能，勢能包括重力勢能和彈性勢能 1重力勢能 (1)概念：物體由于被舉高而具有的能 (2)大小：Epmgh. (3)相對性：重力勢能的大小和正負與參考平面的選取有關(guān)，在其之上的為正值，在其之下的為負值,(4)系統(tǒng)性：重力勢能是地球與物體所組成的這個“系統(tǒng)”所共有的 (5)重力做功的特點：物體運動時，重力對它做的功只跟它的起點和終點的位置有關(guān)，而跟物體運動的路徑無關(guān) (6)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 重力對物體做的功等于物體重力勢能的減少量，即WG(Ep2Ep1)Ep1Ep2.,2彈性勢能 (1)概念：

2、物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能 (2)大?。簭椈傻膹椥詣菽艿拇笮∨c彈簧的形變量及勁度系數(shù)有關(guān) (3)彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系：彈力做正功，彈性勢能減小，彈力做負功，彈性勢能增加,問題探究1勢能是標量，但是勢能有正負，勢能的正負表示什么含義？和我們前面所學的功的正負的含義相同嗎？ 提示由于勢能是標量，其正負表示大小，即勢能為正，說明物體在零勢能面的上方，重力勢能大于零；勢能為負，說明物體在零勢能面的下方，重力勢能小于零不同的物理量的正負有著不同的物理意義，如前面功的正負表示做功的性質(zhì)，速度、加速度等矢量的正負表示方向,二、機械能守恒定律() 1機械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能，即EEkEp.

3、2機械能守恒定律 (1)內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變 (2)表達式：Ep1Ek1Ep2Ek2. (3)機械能守恒的條件：只有重力或彈力做功,問題探究2當物體受到的合外力為零時，物體的機械能一定守恒嗎？ 提示物體受到的合外力為零，但除重力、彈力以外的其他力做功代數(shù)和不為零，則機械能就不守恒,(對應學生用書P87) 要點一機械能是否守恒的判斷方法 1.用做功來判斷：分析物體或系統(tǒng)受力情況(包括內(nèi)力和外力)，明確各力做功的情況，若對物體或系統(tǒng)只有重力或彈力做功(不是只受重力或彈力)，沒有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零，則機械能守恒，否則機械

4、能不守恒. 例如炮彈爆炸時內(nèi)力做功，因而爆炸前后系統(tǒng)機械能不守恒,2用能量轉(zhuǎn)化來判定：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，則物體機械能守恒 3對繩子突然繃緊、物體間非彈性碰撞等問題，除非題目特別說明，機械能必定不守恒，完全非彈性碰撞過程機械能不守恒，且能量損失最大,(2011正定月考)對于做變速運動的物體，下列說法正確的是() A僅靠重力改變物體的運動狀態(tài)，則物體的機械能保持不變 B不是靠重力、彈力改變物體的運動狀態(tài)，則物體的機械能一定改變 C若改變物體速度的作用力是摩擦力，則物體的機械能一定改變 D物體在速度增大的過程中，其機械能可能反而減小,解析物體運動狀

5、態(tài)的改變指的是速度的改變，當只有重力改變物體的運動狀態(tài)時，存在兩種情況，一是速度大小變化，只有重力做功機械能不變，二是重力也不做功，沒有任何力做功，物體的機械能也保持不變，A正確；不是靠重力、彈力改變物體的運動狀態(tài)，而是其他力改變物體的運動狀態(tài)，若其他力只改變速度的方向，不改變速度的大小，則物體的機械能不變，B、C錯誤；物體在速度增大的過程中，動能增大，如果此過程中重力勢能的減少量大于動能的增加量，物體的機械能則是減少的，D正確. 故正確答案為AD. 答案AD,要點二機械能守恒定律的表達式及應用,機械能守恒定律是一種“能能轉(zhuǎn)化”關(guān)系，其守恒是有條件的，因此，應用時要注意對研究對象在所研究的過程

6、中機械能是否守恒做出判斷動能定理反映的是“功能轉(zhuǎn)化”關(guān)系，應用時要注意兩個規(guī)律中功和能的不同含義和表達式,如右圖所示，一根全長為l、粗細均勻的鐵鏈，對稱地掛在光滑的輕小滑輪上，當受到輕微的擾動時，鐵鏈開始滑動，求鐵鏈脫離滑輪瞬間速度的大小,(對應學生用書P88) 題型一機械能守恒定律的應用 應用機械能守恒定律解題的基本步驟： (1)根據(jù)題意，選取研究對象(物體或系統(tǒng))； (2)明確研究對象的運動過程，分析研究對象在運動過程中的受力情況，弄清各力的做功情況，判斷是否符合機械能守恒的條件； (3)如果符合，則根據(jù)機械能守恒定律列方程求解注意：所列方程有多種形式. 如：Ek1Ep1Ek2Ep2，Ek

7、Ep，E1E2等，視具體情況，靈活運用,例1如右圖所示，一固定在豎直平面內(nèi)的光滑的半圓形軌道ABC，其半徑R0.5 m，軌道在C處與水平地面相切在C處放一小物塊，給它一水平向左的初速度v05 m/s，結(jié)果它沿CBA運動，通過A點，最后落在水平地面上的D點，求C、D間的距離s.取重力加速度g10 m/s2. 思路誘導(1)物塊沿CBA做變速圓周運動，對過程用什么規(guī)律聯(lián)系初末狀態(tài)？ (2)物塊通過A點后，做什么運動？怎樣處理？,答案1 m 機械能守恒定律一般結(jié)合圓周運動或平拋運動知識進行綜合考查，解題時應分清物體的運動過程，弄清各過程中遵循的物理規(guī)律若物體的運動過程中只有重力或彈力做功，其他力不做

8、功，則可以利用機械能守恒定律進行求解,半徑R0.50 m的光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，輕質(zhì)彈簧的一端固定在環(huán)的最高點A處，另一端系一個質(zhì)量m0.20 kg的小球，小球套在圓環(huán)上，已知彈簧的原長為L00.50 m，勁度系數(shù)k4.8 N/m. 將小球從如右圖所示的位置由靜止開始釋放，小球?qū)⒀貓A環(huán)滑動并通過最低點C，在C點時彈簧的彈性勢能EpC0.6 J(g取10 m/s2)，求： (1)小球經(jīng)過C點時的速度vC的大小 (2)小球經(jīng)過C點時對環(huán)的作用力的大小和方向,根據(jù)牛頓第三定律得出，小球?qū)Νh(huán)的作用力大小為3.2 N，方向豎直向下 答案(1)3 m/s(2)3.2 N，方向豎直向下,題型二多個物體組

9、成的系統(tǒng)機械能守恒 應用機械能守恒定律解題時，常會遇到由多個物體組成的系統(tǒng)問題，這時應注意選取研究對象，分析研究過程，判斷系統(tǒng)的機械能是否守恒，列方程時還要注意分析物體間的速度關(guān)系和位移關(guān)系，對于系統(tǒng)有彈簧的問題，要注意分析彈簧形變量的變化，彈性勢能的變化，而彈簧形變量的變化往往與物體上升或下降的距離有一定的聯(lián)系,例2(2011天水月考)如圖所示，一個半徑為R的半球形的碗固定在桌面上，碗口水平，O點為其球心，碗的內(nèi)表面及碗口是光滑的一根輕質(zhì)細線跨在碗口上，線的兩端分別系有小球A和B，當它們處于平衡狀態(tài)時，小球A與O點的連線與水平線的夾角為60. (1)求小球A與小球B的質(zhì)量比mAmB. (2)

10、辨析題：現(xiàn)將A球質(zhì)量改為2m、B球質(zhì)量改為m，且開始時A球位于碗口C點，由靜止沿碗下滑，當A球滑到碗底時，求兩球的速率為多大？,單個物體機械能不守恒，但系統(tǒng)機械能守恒，可以對系統(tǒng)應用機械能守恒定律. 對系統(tǒng)應用機械能守恒定律要注意： (1)合理選取系統(tǒng)，判斷是哪個系統(tǒng)的機械能守恒 (2)清楚系統(tǒng)內(nèi)各部分機械能(動能、勢能)的變化情況,如右圖是一個橫截面為半圓，半徑為R的光滑柱面，一根不可伸長的細線兩端分別系物體A、B，且mA2mB，從圖示位置由靜止開始釋放A物體，當物體B達到半圓頂點時，求繩的張力對物體B所做的功,題型三動能定理與機械能守恒定律的比較與運用 應用機械能守恒定律和動能定理解題的不

11、同點： (1)適用條件不同：機械能守恒定律適用于只有重力和彈力做功的情況；而動能定理則沒有條件限制，它不但適用于重力和彈力做功，還適用于其他力做功的情況 (2)分析思路不同：用機械能守恒定律解題時只要分析研究對象初、末狀態(tài)的動能和勢能；而用動能定理解題，不但要分析研究對象初、末狀態(tài)的動能，還要分析所有力做的功，并求出這些力所做的總功,(3)書寫方式不同：在解題的書寫表達上，機械能守恒定律的等號兩邊都是動能與勢能的和；而用動能定理解題時，等號左邊一定是所有力做的總功，右邊則是動能的變化 (4)mgh的意義不同：在機械能守恒定律中mgh是重力勢能，出現(xiàn)在等號的兩邊，如果某一邊沒有，說明那個狀態(tài)的重

12、力勢能為0；在動能定理中mgh是重力所做的功，寫在等號的左邊不管用哪種規(guī)律，等號兩邊絕不能既有重力做功，又有重力勢能,例3(19分)(2011福建卷)如圖為某種魚餌自動投放器中的投餌管裝置示意圖，其下半部AB是一長為2R的豎直細管，上半部BC是半徑為R的四分之一圓弧彎管，管口沿水平方向，AB管內(nèi)有一原長為R、下端固定的輕質(zhì)彈簧投餌時，每次總將彈簧長度壓縮到0.5R后鎖定，在彈簧上端放置一粒魚餌，解除鎖定，彈簧可將魚餌彈射出去設(shè)質(zhì)量為m的魚餌到達管口C時，對管壁的作用力恰好為零不計魚餌在運動過程中的機械能損失，且鎖定和解除鎖定時，均不改變彈簧的彈性勢能已知重力加速度為g.求： (1)質(zhì)量為m的魚

13、餌到達管口C時的速度大小v1；,思路誘導試題包含了“彈簧彈開到原長位置、魚餌沿圓弧運動到最高點、魚餌做平拋運動落到水面上”三個物理過程，審題過程中除了對試題進行過程分析外，還必須找到“魚餌到達管口C時，對管壁的作用力恰好為零”所隱含的動力學條件，這是解題的突破口,(2011福州模擬)如右圖所示，傾角為的光滑斜面上放有兩個質(zhì)量均為m的小球A和B，兩球之間用一根長為L的輕桿相連，下面的小球B離斜面底端的高度為h.兩球從靜止開始下滑，不計機械能損失，求： (1)兩球都進入光滑水平面時兩小球運動的速度大??； (2)此過程中桿對B球所做的功,(對應學生用書P90) 易錯點1：在綜合問題中不能正確判斷機械

14、能是否守恒 質(zhì)量分別為m和M(其中M2m)的兩個小球P和Q，中間用輕質(zhì)桿固定連接，在桿的中點O處有一個固定轉(zhuǎn)軸，如圖所示現(xiàn)在把桿置于水平位置后自由釋放，在Q球順時針擺動到最低位置的過程中，下列有關(guān)能量的說法正確的是(),AQ球的重力勢能減少、動能增加，Q球和地球組成的系統(tǒng)機械能守恒 BP球的重力勢能、動能都增加，P球和地球組成的系統(tǒng)機械能不守恒 CP球、Q球和地球組成的系統(tǒng)機械能守恒 DP球、Q球和地球組成的系統(tǒng)機械能不守恒 易錯分析Q球下擺的過程中受重力、桿的拉力作用，因為拉力不做功，只有重力做功，所以Q球重力勢能減少，動能增加，Q球和地球組成的系統(tǒng)機械能守恒；同理，P球、Q球和地球組成的系

15、統(tǒng)機械能守恒，選擇AC.,正確解答Q球從水平位置下擺到最低點的過程中，受重力和桿的作用力，桿的作用力是Q球運動的阻力(重力是動力)，對Q球做負功；P球是在桿的作用下上升的，桿的作用力是動力(重力是阻力)，對P球做正功所以，由功能關(guān)系可以判斷，在Q下擺過程中，P球重力勢能增加、動能增加、機械能增加，Q球重力勢能減少、動能增加、機械能減少；由于P和Q整體只有重力做功，所以系統(tǒng)機械能守恒答案為BC.,Q球擺到最低位置的過程中，重力勢能減少、動能增加，但由此不能確定機械能是否守恒細繩施力的方向一定沿繩收縮的方向，但桿施力的方向并不一定沿著桿的方向，本題就是一個典例，桿對P、Q球的作用力，既有沿桿的法向

16、力，也有與桿垂直的切向力，所以桿對P球、Q球都做功，P球、Q球的機械能都不守恒，但P球和Q球整體的機械能守恒(除了重力外沒有其他力對P球、Q球的整體做功),(2011新課標全國)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，運動員可視為質(zhì)點，下列說法正確的是() 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(guān),解析重力做功決定重力勢能的變化，隨著高度的降低，重力一直做正功，重力勢能一直減小

17、，故A正確；彈性勢能的變化取決于彈力做功，當蹦極繩張緊后，隨著運動員的下落彈力一直做負功，彈性勢能一直增大，故B正確；在蹦極過程中，由于只有重力和蹦極繩的彈力做功，故由運動員、地球及蹦極繩組成的系統(tǒng)機械能守恒，故C正確；重力勢能的大小與勢能零點的選取有關(guān)，而勢能的改變與勢能零點選取無關(guān)，故D錯誤 答案ABC,易錯點2：未找出隱含條件引起失分 如圖所示，質(zhì)量為m的小球與一根不可伸長的長為L的輕繩相連接，繩的另一端固定于O點，現(xiàn)將小球拉到跟水平方向成30角的上方(繩恰好伸直)，然后將小球自由釋放，求小球到最低點時受到繩子的拉力的大小 易錯分析本題因忽略了題目中的隱含條件而導致錯誤由于沒有細致分析細

18、繩在繃緊瞬間的作用力及其做功情況，忽視了繩子繃緊的瞬間的能量損失,答案C,(對應學生用書P90) 1(2010廣東東莞調(diào)研)關(guān)于機械能是否守恒的敘述，正確的是() A做勻速直線運動的物體的機械能一定守恒 B做加速運動的物體機械能不可能守恒 C合外力對物體做功為零時，機械能一定守恒 D只有重力對物體做功時，物體機械能一定守恒 解析只有重力做功或彈簧彈力做功，其他力不做功或做功等于零時，物體的機械能守恒，D正確 答案D,答案B,3(2011成都模擬)如圖所示，質(zhì)量相等的A、B兩物體在同一水平線上，當A物體被水平拋出的同時，B物體開始自由下落(空氣阻力忽略不計)，曲線AC為A物體的運動軌跡，直線BD為B物體的運動軌跡，兩軌跡相交于O點，則兩物體() A經(jīng)O點時速率相等 B在O點相遇 C在O點具有的機械能一定相等 D在O點時重力的功率一定相等,解析由機械能守恒定律可知，A