浙江2019版高考物理大二輪復(fù)習(xí)專題二能量與動(dòng)量8機(jī)械能守恒和能量守恒定律課件.pptx

1、第8講機(jī)械能守恒和能量守恒定律,-2-,機(jī)械能守恒定律解決實(shí)際問(wèn)題 【典題1】 (2018年3月臺(tái)州選考質(zhì)量評(píng)估)蹦極是一項(xiàng)極限活動(dòng)。如圖所示,游客站在平臺(tái)上,用橡皮繩固定住身體后由靜止下落,觸地前彈起,然后反復(fù)彈起落下。不計(jì)空氣阻力和橡皮繩的質(zhì)量,在第一次下落過(guò)程中() A.游客一直處于完全失重狀態(tài) B.橡皮繩剛繃緊時(shí),游客的動(dòng)能最大 C.游客的機(jī)械能先保持不變,后逐漸減小 D.游客下落到最低點(diǎn)時(shí),橡皮繩的彈性勢(shì)能大于游客減少的重力勢(shì)能 答案:C,-3-,解析:游客先加速失重,后減速超重,故A錯(cuò)誤;橡皮繩剛繃緊時(shí),拉力仍小于重力,仍向下加速,直到拉力等于重力后才開(kāi)始減速,故B錯(cuò)誤;橡皮繩剛繃

2、緊前,游客做自由落體運(yùn)動(dòng),機(jī)械能守恒;橡皮繩繃緊后,游客機(jī)械能開(kāi)始轉(zhuǎn)化為橡皮繩彈性勢(shì)能,游客機(jī)械能越來(lái)越小,故C正確;最低點(diǎn)處游客的動(dòng)能為0,而游客和橡皮繩組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,所以游客重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為橡皮繩彈性勢(shì)能,二者變化量相等,故D錯(cuò)誤。,-4-,解題技法(1)系統(tǒng)不包括彈簧(或橡皮繩)時(shí),彈簧(或橡皮繩)的彈力對(duì)系統(tǒng)做功,系統(tǒng)機(jī)械能要發(fā)生變化;系統(tǒng)包括彈簧(或橡皮繩)時(shí),彈簧(或橡皮繩)的彈性勢(shì)能包含在系統(tǒng)的機(jī)械能中。 (2)繩牽引物體轉(zhuǎn)動(dòng),繩的拉力與速度方向始終垂直,不做功。 (3)系統(tǒng)機(jī)械能守恒時(shí)無(wú)摩擦力做功。摩擦力做功會(huì)產(chǎn)生熱量,不能再完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。,-5-,當(dāng)堂練1質(zhì)量為

3、m的物體以速度v0離開(kāi)桌面,如圖所示,當(dāng)它經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí),所具有的機(jī)械能是(以桌面為參考平面,不計(jì)空氣阻力)(),答案,解析,-6-,能量守恒定律解決實(shí)際問(wèn)題 【典題2】人們?yōu)榱颂剿髟虑虮砻娴奈锢憝h(huán)境,在地球上制造了月球探測(cè)車。假設(shè),月球探測(cè)車質(zhì)量為2.0102 kg,在充滿電的情況下,探測(cè)車在地球上水平路面最大的運(yùn)動(dòng)距離為1.0103 m,探測(cè)車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到地表的阻力為車重的 ,且探測(cè)車能以恒定功率1.6103 W運(yùn)動(dòng)(空氣阻力不計(jì))。登月后,探測(cè)車在一段水平路面上以相同的恒定功率從靜止啟動(dòng),經(jīng)過(guò)50 s達(dá)到最大速度,最大速度值為12 m/s,此時(shí)發(fā)現(xiàn)在探測(cè)車正前方6.9103 m處有一凸起的小高

4、坡,坡頂高為24 m。已知地球表面的重力加速度g取10 m/s2,月球表面重力加速度為地球的 。試求:,(1)月球探測(cè)車電板充滿電后的總電能; (2)月球表面水平路面對(duì)探測(cè)車的阻力與車重的比例系數(shù); (3)假設(shè)探測(cè)車在爬上小高坡過(guò)程中需要克服摩擦阻力做功1.2104J,請(qǐng)分析判斷探測(cè)車能否爬到坡頂。,-7-,答案:(1)1106J(2)0.4(3)不能,解析:(1)總電能E=mgs= =1106J (2)在月球上有P=mgvm,可得=0.4 (3)達(dá)到最大速度時(shí),月球車剩下的電能E1=E-Pt=9.2105J 達(dá)到最大速度時(shí),月球車可用能量為,月球車從此處到達(dá)小高坡頂端需要的最小能量E3=mg

5、x+mgh+W克f=9.4105 J 由于E2E3,故月球車所剩電能不足以支持車子爬上小高坡。,-8-,解題技法1.對(duì)功能關(guān)系的進(jìn)一步理解 (1)做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程,不同形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 (2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度,功和能的關(guān)系,一是體現(xiàn)在不同的力做功,對(duì)應(yīng)不同形式的能轉(zhuǎn)化;二是做功的多少與能量轉(zhuǎn)化的多少在數(shù)值上相等。,-9-,2.運(yùn)用能量守恒定律解題的基本思路,-10-,當(dāng)堂練2(2018年杭州高考命題比賽卷)如圖所示,在同一豎直平面內(nèi),一輕質(zhì)彈簧一端固定,另一自由端恰好與水平線AB平齊,靜止放于傾角為53的光滑斜面上。長(zhǎng)為L(zhǎng)=9 cm的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定在O點(diǎn),

6、另一端系一質(zhì)量為m=1 kg的小球,將細(xì)繩拉至水平,使小球在位置C由靜止釋放,小球到達(dá)最低點(diǎn)D時(shí),細(xì)繩剛好被拉斷。之后小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中恰好沿斜面方向?qū)椈蓧嚎s,彈簧的最大壓縮量為x=5 cm。(g取10 m/s2,sin 53=0.8,cos 53=0.6)求: (1)細(xì)繩受到的拉力的最大值; (2)D點(diǎn)到水平線AB的高度h; (3)彈簧所獲得的最大彈性勢(shì)能Ep。,答案:(1)30 N(2)0.16 m(3)2.9 J,-11-,-12-,傳送帶相關(guān)問(wèn)題 【典題3】如圖所示,甲、乙兩傳送帶與水平面的夾角相同,都以恒定速率v向上運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物體(視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在A處,小物體在甲傳送

7、帶上到達(dá)B處時(shí)恰好達(dá)到傳送帶的速率v。在乙傳送帶上到達(dá)離B處豎直高度為h的C處時(shí)達(dá)到傳送帶的速率v,已知B處離地面的高度均為H,則在小物體從A到B的過(guò)程中() A.小物體與甲傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)較大 B.兩傳送帶對(duì)小物體做功不相等 C.甲傳送帶消耗的電能比較大 D.兩種情況下因摩擦產(chǎn)生的熱量相等,答案:C,-13-,解析:根據(jù)公式v2=2ax,可知物體加速度關(guān)系a甲a乙,再由牛頓第二定律得mgcos-mgsin=ma,得知甲乙,故A不正確。傳送帶對(duì)小物體做的功等于小物塊機(jī)械能的增加量,動(dòng)能增加量相等,重力勢(shì)能的增加量也相同,故兩種傳送帶對(duì)小物體做功相等,故B不正確。,根據(jù)能量守恒定律,電動(dòng)機(jī)消

8、耗的電能E電等于摩擦產(chǎn)生的熱量Q與物塊增加機(jī)械能之和,因物塊兩次從A到B增加的機(jī)械能相同,Q甲Q乙,所以將小物體傳送到B處,兩種傳送帶消耗的電能甲更多,故C正確,D錯(cuò)誤。,-14-,解題技法解決該題關(guān)鍵要能夠?qū)ξ飰K進(jìn)行受力分析,運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律找出加速度和摩擦力的關(guān)系。注意傳送帶消耗電能和摩擦生熱的關(guān)系及求法。,-15-,當(dāng)堂練3如圖所示,質(zhì)量m=0.5 kg的小物塊從A點(diǎn)沿豎直光滑的圓弧軌道,以vA=2 m/s的初速度滑下,圓弧軌道的半徑R=0.25 m,末端B點(diǎn)與水平傳送帶相切,物塊由B點(diǎn)滑上粗糙的傳送帶。當(dāng)傳送帶靜止時(shí),物塊滑到傳送帶的末端C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),落到水平地面上的D

9、點(diǎn),已知C點(diǎn)到地面的高度h=5 m,C點(diǎn)到D點(diǎn)的水平距離x1 =1 m,g取10 m/s2。求:,(1)物塊滑到圓弧軌道底端時(shí)對(duì)軌道的壓力。 (2)物塊與傳送帶之間產(chǎn)生的內(nèi)能。 (3)若傳送帶順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則物塊最后的落地點(diǎn)可能不在D點(diǎn)。試討論物塊落地點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離x與傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的速度的關(guān)系。,答案: (1)23 N,方向豎直向下(2)2 J(3)見(jiàn)解析,-16-,解析: (1)物塊從A到B的過(guò)程中,由牛頓第三定律得,物塊對(duì)軌道的壓力F=23 N,方向豎直向下。,-17-,彈簧相關(guān)問(wèn)題 【典題4】如圖所示,小球在豎直向下的力F作用下,將豎直輕彈簧壓縮,若將力F突然撤去,小球?qū)⑾蛏蠌椘?/p>

10、并離開(kāi)彈簧,直到速度為零時(shí)為止。不計(jì)空氣阻力,則小球在上升過(guò)程中() A.小球的動(dòng)能先增大后減小,彈簧彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化成小球的動(dòng)能 B.小球在離開(kāi)彈簧時(shí)動(dòng)能達(dá)到最大值 C.小球動(dòng)能最大時(shí)彈簧彈性勢(shì)能為零 D.小球、彈簧與地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,答案:D,-18-,解析:撤去外力剛開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi),小球受到的彈力大于重力,合力向上,小球向上加速運(yùn)動(dòng),隨著彈簧形變量的減小,彈力減小,后來(lái)彈力小于重力,小球做減速運(yùn)動(dòng),離開(kāi)彈簧后,小球僅受重力作用而做豎直上拋運(yùn)動(dòng)。由此可知,小球的動(dòng)能先增大后減小,彈簧彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能,故A錯(cuò)誤。由A分析可知,小球先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)彈力等于重

11、力時(shí),a=0,速度最大,動(dòng)能最大,此后彈力小于重力,小球做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),直到彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),小球飛離彈簧,故小球在離開(kāi)彈簧時(shí)動(dòng)能不是最大,小球動(dòng)能最大時(shí)彈性勢(shì)能不為零,故B、C錯(cuò)誤。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,小球、彈簧與地球組成的系統(tǒng)只有重力與彈力做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故D正確。,-19-,解題技法解決本題的關(guān)鍵是會(huì)通過(guò)物體的受力判斷物體的運(yùn)動(dòng),知道彈力和重力相等時(shí),速度最大。理解好機(jī)械能守恒的條件是:只有重力或彈力做功,但是有彈力做功時(shí)是物體與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,單對(duì)物體或彈簧來(lái)說(shuō),機(jī)械能不守恒。這點(diǎn)可能是容易出錯(cuò)的地方。,-20-,當(dāng)堂練4如圖,小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上,剛接觸輕彈簧的瞬間速度是5 m/s,接觸彈簧后小球速度v和彈簧縮短的長(zhǎng)度x之間關(guān)系如圖所示,其中A為曲線的最高點(diǎn)。已知該小球重力為2 N,彈簧在受到撞擊至壓縮到最短的過(guò)程中始終