2013物理一輪復習課件《機械能守恒定律》.ppt

1、第三節(jié)功能關系、機械能守恒定律 2012-10-18,基礎知識梳理,一、重力勢能 1定義：物體的重力勢能等于它所受_與_的乘積 2公式：Ep_. 3矢標性：重力勢能是_量，但有正、負，其意義是表示物體的重力勢能比它在_上大還是小，這與功的正、負的物理意義不同,重力,高度,mgh,標,參考平面,4特點 (1)系統(tǒng)性：重力勢能是_和_共有的 (2)相對性：重力勢能的大小與_的選取有關重力勢能的變化是_的，與參考平面的選取_ 5重力做功與重力勢能變化的關系 重力做正功時，重力勢能_； 重力做負功時，重力勢能_；重力做多少正(負)功，重力勢能就_多少，即WG_.,地球,物體,參考平面,絕對,無關,減小

2、,增大,減小(增大),Ep1Ep2,二、彈性勢能 1定義：物體由于發(fā)生_而具有的能 2大?。簭椥詣菽艿拇笮∨c_及_有關，彈簧的形變量越大，勁度系數(shù)_，彈簧的彈性勢能_ 3彈力做功與彈性勢能變化的關系 彈力做正功，彈性勢能_；彈力做負功，彈性勢能_即彈簧恢復原長過程中彈力做_，彈性勢能_，形變量變大的過程中彈力做_，彈性勢能_,彈性形變,形變量,勁度系數(shù),越大,越大,減小,增大,正功,減小,負功,增大,三、機械能守恒定律 1內(nèi)容：在只有_或_做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，只存在動能與勢能的相互轉化，而總的機械能保持_ 2表達式 (1)Ek1Ep1_ (要選零勢能參考平面) (2)Ek_ (不用選零勢能參考平

3、面) (3)EA增_ (不用選零勢能參考平面) 3機械能守恒的條件 只有_ (或彈簧的_)做功或雖有其他外力做功但其他力做功的代數(shù)和_,重力,彈力,不變,Ek2Ep2,Ep,EB減,重力,彈力,為零,四、功和能的關系 功是能量轉（移）化的量度,做功與能量轉化的關系 對應不同形式作用力的功引起對應形式能量的變化，功是能量轉化和轉移的量度。 建立能量守恒思想，習題主要在力學部分綜合。 * 在高中階段此式還沒有自己的名分，但使用率極高； * 一對相互作用的滑動摩擦力的功的代數(shù)和等于“摩擦生熱”。,課堂互動講練,一、機械能守恒條件的理解及守恒判斷方法 1、對機械能守恒條件的理解 機械能守恒的條件是：只

4、有重力或彈力做功可以從以下兩個方面理解：(1)只受重力作用，例如在不考慮空氣阻力的情況下的各種拋體運動，物體的機械能守恒 (2)受其他力，但其他力不做功，只有重力或彈力做功例如物體沿光滑的曲面下滑，受重力、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力不做功，物體的機械能守恒,2判斷機械能是否守恒的幾種方法 (1)利用機械能的定義判斷(直接判斷)：若物體在水平面勻速運動，其動能、勢能均不變，機械能不變?nèi)粢粋€物體沿斜面勻速下滑，其動能不變，重力勢能減少，其機械能減少 (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)用能量轉化來判斷：若物體系統(tǒng)中只有動

5、能和勢能的相互轉化而無機械能與其他形式的能的轉化，則物體系統(tǒng)機械能守恒 (4)對一些繩子突然繃緊、物體間非彈性碰撞等，除非題目特別說明，否則機械能必定不守恒 特別提醒：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；判斷機械能是否守恒時，要根據(jù)不同情景恰當?shù)剡x取判斷方法,即時應用 (即時突破，小試牛刀) 1.(2011年河南鄭州測試)下列物體運動過程中滿足機械能守恒的是() A跳傘運動員張開傘后，在空中勻速下降 B忽略空氣阻力，物體豎直上拋 C火箭升空 D拉著物體沿光滑斜面勻速上升 解析：選B.跳傘運動員勻速下降，除重力做功外，還有阻力做功，A錯；物體豎直上拋時，只有重力做功，機械能

6、守恒，B正確；火箭升空時，推力做正功，機械能增加，C不正確；拉著物體沿光滑斜面勻速上升時，機械能增加，D不正確,二、機械能守恒定律的應用 1定律的三種表達形式 (1)E1E2或Ek1Ep1Ek2Ep2，表示系統(tǒng)在初狀態(tài)機械能等于其末狀態(tài)的機械能運用這種形式表達時，應選好零勢能面，且初、末狀態(tài)的高度已知，系統(tǒng)除地球外，只有一個物體時，用這種表達形式較方便,(2)EpEk，表示系統(tǒng)(或物體)機械能守恒時，系統(tǒng)減少(或增加)的勢能等于增加(或減少)的總動能應用時，關鍵在于分清重力勢能的增加量和減少量，可不選參考平面而直接計算初、末狀態(tài)的勢能差這種表達方式一般用于始末狀態(tài)的高度未知，但高度變化已知的情

7、況,(3)EA增EB減，表示若系統(tǒng)由A、B兩部分組成，則A部分物體機械能的增加量與B部分物體機械能的減少量相等 以上三種表達方式中，(1)是最基本的表達方式，易于理解和掌握，但始、末狀態(tài)的動能和勢能要分析全，防止遺漏某種形式的機械能應用(2)、(3)方式列出的方程簡捷，是同學們應該重點掌握的，但在分析勢能的變化時易出錯，要引起注意,2解題的基本步驟 (1)正確選取研究對象，必須明確研究對象是一個系統(tǒng)，而不能是一個單一的物體 (2)分析研究對象在運動過程中的受力情況，明確各力的做功情況，判斷機械能是否守恒 (3)選取零勢能面，確定研究對象在初、末狀態(tài)的機械能 (4)根據(jù)機械能守恒定律列出方程 (

8、5)解方程求出結果，并對結果進行必要的討論和說明,特別提醒：(1)在應用機械能守恒解決問題時，首先要判斷系統(tǒng)的機械能是否守恒，然后注意選取恰當?shù)氖睾阈问搅惺角蠼?(2)應特別關注研究對象的“一個過程”和“兩個狀態(tài)” (3)零勢能面的選取是任意的，在通常情況下，一般選取地面或物體在運動過程中所達到的最低水平面為零勢能面,即時應用 (即時突破，小試牛刀) 2.如圖531所示，在水平臺面上的A點，一個質量為m的物體以初速度v0被拋出，不計空氣阻力，求它到達臺面下h處的B點時速度的大小,圖531,經(jīng)典題型探究,(2010年高考上海物理卷)如圖532，ABC和ABD為兩個光滑固定軌道，A、B、E在同一水

9、平面上，C、D、E在同一豎直線上，D點距水平面的高度為h，C點的高度為2h，一滑塊從A點以初速度v0分別沿兩軌道滑行到C或D處后水平拋出,(1)求滑塊落到水平面時，落點與E點間的距離sC和sD； (2)為實現(xiàn)sCsD，v0應滿足什么條件？ 【思路點撥】滑塊滑到軌道最高點的過程中機械能守恒，離開最高點做平拋運動,圖532,(2011年蘇北四市調研)如圖533所示，光滑固定的豎直桿上套有一個質量m0.4 kg的小物塊A，不可伸長的輕質細繩通過固定在墻壁上、大小可忽略的定滑輪D，連接小物塊A和小物塊B，虛線CD水平，間距d1.2 m，此時連接小物塊A的細繩與豎直桿的夾角為37，小物塊A恰能保持靜止現(xiàn)

10、在在小物塊B的下端掛一個小物塊Q(未畫出)，小物塊A可從圖示位置上升并恰好能到達C處不計摩擦和空氣阻力，cos370.8、sin370.6，重力加速度g取10 m/s2.求：,(1)小物塊A到達C處時的加速度大小； (2)小物塊B的質量； (3)小物塊Q的質量,圖533,【解析】(1)當小物塊A到達C處時，由受力分析可知：水平方向受力平衡，豎直方向只受重力作用，所以小物塊A的加速度ag10 m/s2. (2)設小物塊B的質量為mB，繩子拉力為FT；根據(jù)平衡條件：FTcos37mg FTmBg 聯(lián)立解得mB0.5 kg.,【答案】(1)10 m/s2(2)0.5 kg(3)0.3 kg,變式訓練

11、1如圖534所示，光滑圓柱被固定在水平平臺上，用輕繩跨過圓柱體與兩小球m1、m2相連(m1、m2分別為它們的質量)，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恰能做平拋運動拋出求m2應為m1的多少倍？,圖534,(2011年福建模擬)如圖535所示，傾角為的光滑斜面上放有兩個質量均為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，不計球與地面碰撞時的機械能損失，且地面光滑，求：,圖535,(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

12、做的功 【思路點撥】解答本題時要注意以下三點： (1)A和B組成的系統(tǒng)在下滑過程中機械能守恒 (2)在水平面上，A、B的速度相等 (3)桿對B球的力在整個過程中為變力，變力的功可應用動能定理求解,【方法技巧】對于計算系統(tǒng)內(nèi)彈力做功問題，先根據(jù)機械能守恒求速度，再利用動能定理求功,變式訓練2如圖536所示，質量為M(M足夠大)的小球被一根長為L的可繞O軸自由轉動的輕質桿固定在其端點，同時又通過繩跨過光滑定滑輪與質量為m的小球相連小球M此時與定滑輪的距離可忽略若將質量為M的球，由桿呈水平狀態(tài)開始釋放，不計摩擦，豎直繩足夠長，則當桿轉動到豎直位置時，質量為m的球的速度是多大？,圖536,題型四、能的轉化與守恒 例如圖所示，繃緊的傳送帶始終保持著大小為v4m/s的速度水平勻速運動。一質量m=1kg的小物塊無初速地放到皮帶A處，物塊與皮帶間的滑動動摩擦因數(shù)=0.2，A、B之間距離s=6m。求（g=10m/s2） （1）物塊從A運動到B的過程中摩擦力對物塊做功？ （2）物塊從A運動到B的過程中摩擦力對傳送帶做功？ （3）轉化為內(nèi)能為多少？,變式.如圖，質量為m1的物體A經(jīng)一輕質彈簧與下方地面上的質量為m