湖南省高考?xì)v史一輪復(fù)習(xí) 第5章第3節(jié)機(jī)械能守恒定律課件 粵教版

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1、第第3節(jié)節(jié)機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律【例1】均勻鐵鏈全長(zhǎng)為L(zhǎng)，其中5/8平放在光滑水平桌面上其余3/8懸垂于桌邊，如圖531所示，如果由圖示位置無(wú)初速釋放鐵鏈，則鐵鏈釋放前吊在桌邊和平放在桌面上重力勢(shì)能分別是多少？剛掛直時(shí)重力勢(shì)能又是多少？重力做功與重力勢(shì)能的變化圖531p1p2p5831331339()82881612812EmgLEmg LLmgLmgLEmgL選取鐵鏈掛直時(shí)的下端點(diǎn)為重力勢(shì)能的零勢(shì)面初始狀態(tài)：平放在桌面上的部分鐵鏈具有的重力勢(shì)能懸吊在桌邊部分重力勢(shì)能為當(dāng)整條鐵鏈剛掛直時(shí)重力勢(shì)能為：【解析】【點(diǎn)評(píng)】 重力做功只與初、末位置的高度差有關(guān)，與路徑及參考面的選擇無(wú)關(guān)，重力做功是

2、過(guò)程量；重力勢(shì)能與參考面的選取有關(guān)，同一位置的物體，選擇不同的參考平面會(huì)有不同的重力勢(shì)能值，重力勢(shì)能是狀態(tài)量重力做功過(guò)程是重力勢(shì)能的改變過(guò)程，重力做正功，重力勢(shì)能減少，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，且重力做了多少功，重力勢(shì)能就減少多少，即WG=Ep1Ep2；重力勢(shì)能減少量Ep=Ep1Ep2是絕對(duì)的，與參考平面的選擇無(wú)關(guān)【例2】(雙選)如圖532所示，斜面置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止開(kāi)始沿斜面下滑，物體在下滑過(guò)程中下列說(shuō)法正確的是()A物體的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加B斜面的機(jī)械能不變C斜面對(duì)物體的作用力垂直于接觸面，不對(duì)物體做功D物體和斜面組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 機(jī)械能守恒定律的理解圖

3、532【解析】 物體下滑過(guò)程中，由于物體與斜面相互間有垂直于斜面的作用力，使斜面加速運(yùn)動(dòng)，斜面的動(dòng)能增加；物體克服其相互作用力做功，物體的機(jī)械能減少，但動(dòng)能增加；重力勢(shì)能減少，斜面的機(jī)械能增加，故A對(duì)，B錯(cuò) 物體沿斜面下滑時(shí)既沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，又隨斜面向右運(yùn)動(dòng)，其合速度方向與斜面方向不垂直，彈力方向垂直于斜面但與速度方向之間的夾角大于90，所以斜面對(duì)物體的作用力做負(fù)功，則C錯(cuò)；對(duì)斜面和物體組成的系統(tǒng)只有重力在做功，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒則D正確【答案】 AD【點(diǎn)評(píng)】 判斷機(jī)械能守恒時(shí)，對(duì)單個(gè)物體就看是否有重力做功，并非只受重力，而是雖受其他力，但其他力不做功或做功代數(shù)和為零，機(jī)械能也守恒對(duì)由兩個(gè)或兩個(gè)

4、以上的物體組成的系統(tǒng)，在判斷其機(jī)械能是否守恒時(shí)，就看是否只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，若有其他外力或內(nèi)力做功(如內(nèi)部有摩擦等)，則系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 1不能把重力勢(shì)能和重力做功聯(lián)系起來(lái)，甚至認(rèn)為是一樣的，不知一個(gè)是狀態(tài)量，一個(gè)是過(guò)程量 2對(duì)重力勢(shì)能的計(jì)算不選擇零勢(shì)面導(dǎo)致錯(cuò)誤 3重力勢(shì)能的正負(fù)理解不清楚，計(jì)算重力勢(shì)能時(shí)高度算錯(cuò) 4沒(méi)有理解機(jī)械能守恒定律的條件【例3】如圖533所示，物體A、B通過(guò)光滑的輕滑輪相連，B物體放在光滑的水平桌面上，B物體質(zhì)量是A物體質(zhì)量的一半，先按住B使整個(gè)裝置靜止，放手時(shí)，A離地面的高度為H，問(wèn)：當(dāng)A離地面的高度h為多少時(shí)，它的動(dòng)能和勢(shì)能相等(設(shè)B尚未離開(kāi)桌面，以地面為參考

5、平面)圖53322111.222AAmmg HhmvmghmvhH物體 的重力做正功，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，設(shè)物體 的質(zhì)量為 ，由機(jī)械能守恒可得，聯(lián)立解得【錯(cuò)解】【錯(cuò)解原因】 以A、B和繩整體為研究對(duì)象，系統(tǒng)只有重力做功，因而機(jī)械能守恒部分學(xué)生在列式時(shí)，漏掉A或B的動(dòng)能，導(dǎo)致失誤0200221212212221222BAmmHAhmgHmgHmgHmvmghm vAhm vm gh方法 ：設(shè)物體 、 物體的質(zhì)量分別為 、 ，桌面離地面的高度為， 離地面高度為 時(shí)，它的動(dòng)能和勢(shì)能相等 由機(jī)械能守恒有：， 又 離地面高度為 時(shí)，它的動(dòng)能和勢(shì)能相等：【正解】，kp222.52212212222.5hHEE

6、mg Hhmm vAhm vm ghhH 由以上兩式得 方法 ：由公式，有：， 又 離地面高度為 時(shí)，它的動(dòng)能和勢(shì)能相等：， 由以上兩式得【糾錯(cuò)心得】 機(jī)械能守恒定律有三種表達(dá)式，(1)E1=E2，系統(tǒng)原來(lái)的機(jī)械能等于系統(tǒng)后來(lái)的機(jī)械能；(2)Ek=Ep，系統(tǒng)變化的動(dòng)能大小等于系統(tǒng)變化的勢(shì)能大?。?3)EA=EB，系統(tǒng)內(nèi)A物體增加的機(jī)械能等于B物體減少的機(jī)械能第一種表達(dá)式是從“守恒”的角度反映機(jī)械能守恒，解題時(shí)必須選取零勢(shì)面，而后兩種表達(dá)式都是從“轉(zhuǎn)化”的角度來(lái)反映機(jī)械能守恒，不必選取零勢(shì)面因此，當(dāng)零勢(shì)面難以選取時(shí)，應(yīng)選后兩種表達(dá)式列方程【例4】如圖534所示，光滑軌道AB部分平直，BC部分是處

7、于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓，圓管截面半徑rR.有一質(zhì)量為m、半徑比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圓管，問(wèn)：(1)要小球能從C端出來(lái)，初速度v0需多大？(2)在小球從C端出來(lái)的瞬間，對(duì)管壁壓力有哪幾種典型情況，初速度v0各應(yīng)滿足什么條件？(3)要讓小球在C處時(shí)能對(duì)下管壁有壓力，初速度v0應(yīng)滿足什么條件？題型一機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用題型一機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用圖534 220001012222CCCCvmgNmRNmgvmvmgRvgRvgRC要使小球能運(yùn)動(dòng)到 處，從 處出來(lái)，必須滿足： 當(dāng)時(shí)，此時(shí)根據(jù)機(jī)械能【解析守恒定律有：， 當(dāng)時(shí)小】球一定能從 點(diǎn)射出 22022022112225CCBCm

8、gRBCmvmgRmvCmgNmvmgNRmvNmgR以 點(diǎn)為重力勢(shì)能零點(diǎn)，則小球到達(dá) 處時(shí)的重力勢(shì)能為從 到 列機(jī)械能守恒 小球在 點(diǎn)受重力和細(xì)管豎直方向的作用力根據(jù)牛頓第二定律，得 由式解得 0000005.0()50()5.325.NvgRNvgRNvgRCvgRvgR 討論式，即得解答：當(dāng)時(shí)， 當(dāng) 時(shí) 即方向向下，小球受上管壁向下的壓力， ； 當(dāng) 時(shí) 即方向向上，小球受下管壁向上的支持力， 考慮到式，要讓小球在 處時(shí)能對(duì)下管壁有壓力，必須使 滿足【思維拓展】只有弄清物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，分析其受力特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)所遵循的物理規(guī)律，才能確定實(shí)施求解的物理公式或規(guī)律，進(jìn)而列式求解一般來(lái)說(shuō)

9、：涉及豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)物體的機(jī)械能守恒問(wèn)題時(shí)，常需同時(shí)列出機(jī)械能守恒方程和牛頓第三定律方程，才能解決問(wèn)題跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練1如圖535所示，B的質(zhì)量為2m、半徑為R的光滑木塊，放在光滑水平桌面上A是質(zhì)量為m的細(xì)長(zhǎng)桿，光滑套管D被固定在豎直方向，A可以自由上下運(yùn)動(dòng)，物塊C的質(zhì)量為m，緊靠木塊B放置初始時(shí)，A桿被握住，使其下端正好與木塊的半球面上邊緣接觸然后從靜止開(kāi)始釋放A，A、B、C便開(kāi)始運(yùn)動(dòng)求：(1)長(zhǎng)直桿的下端運(yùn)動(dòng)到木塊的最低點(diǎn)時(shí)，長(zhǎng)直桿豎直方向的速度和B、C水平方向的速度；(2)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，長(zhǎng)直桿的下端能上升到的最大高度距離木塊底部的高度圖535【解析】 桿只能沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，桿下降過(guò)程

10、，其重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為A、B和C的動(dòng)能，桿下降到最低位置時(shí)速度為零，而B(niǎo)和C達(dá)到了最大速度、此后B、C分離，B減速，C勻速，B的動(dòng)能又轉(zhuǎn)化為桿的重力勢(shì)能 210.13223BCmgRmvRgvvv長(zhǎng)直桿的下端運(yùn)動(dòng)到木塊的最低點(diǎn)時(shí)，長(zhǎng)直桿在豎直方向的速度為 由機(jī)械能守恒定律 所以 2200.12223mvmghhR長(zhǎng)直桿下端上升到能達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)，長(zhǎng)直桿在豎直方向速度為 ，木塊在水平方向的速度為，【例5】如圖536所示，一很長(zhǎng)的、不可伸長(zhǎng)的柔軟輕繩跨過(guò)光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質(zhì)量為m，靜置于地面；b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時(shí)輕繩剛好拉緊從靜止開(kāi)始釋放b后，a可能達(dá)到的最大高

11、度為()Ah B1.5hC2h D2.5h題型二機(jī)械能守恒定律與連接體的關(guān)系題型二機(jī)械能守恒定律與連接體的關(guān)系圖536【切入點(diǎn)】此題分兩個(gè)過(guò)程：第一個(gè)過(guò)程為b落地前，此過(guò)程中對(duì)a、b單個(gè)物體機(jī)械能并不守恒，但對(duì)a、b組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒；第二個(gè)過(guò)程為b落地后a豎直上升的過(guò)程，a(包括地球)的機(jī)械能守恒222133.2121.522Bbababmghmghmm vvghbahamvmg hvhhahg 在 落地前， 、 組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，且、 兩物體速度大小相等，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知：，得：球落地時(shí)， 球高度為 ，之后 球向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，上升過(guò)程中機(jī)械能守恒，由，得：，所以 可能達(dá)到的

12、最【解析大高度】為，項(xiàng)正確【答案】 B【思維拓展】(1)當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體時(shí)，由于確定兩物體在兩個(gè)狀態(tài)下的重力勢(shì)能大小比較麻煩，而利用表達(dá)式Ek= Ep列式可以不用確定重力勢(shì)能參考面，故用此表達(dá)式列式更簡(jiǎn)便；(2)對(duì)于由繩或桿相連接的物體系，要注意兩物體的速度是否相等 跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練2如圖537所示，一根長(zhǎng)為1m，可繞O軸在豎直平面內(nèi)無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)的細(xì)桿AB，已知OA=0.6m，OB=0.4m，質(zhì)量相等的兩個(gè)球分別固定在桿的A、B端，由水平位置自由釋放，求輕桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)兩球的速度？(g取10m/s2)圖537223 211221.66m/s1.11m/sABABABABABABA

13、BvvRRABmgRmgRmmvvv、 組成的系統(tǒng)，只發(fā)生了動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，沒(méi)有轉(zhuǎn)化為其他形式的能，所以機(jī)械能守恒、 球在同一桿上具有相同的角速度 ，故 ， 、 組成一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量即有： ， 由兩式解得：、【解析】 1.(單選)游樂(lè)場(chǎng)中的一種滑梯如圖538所示小朋友從軌道頂端由靜止開(kāi)始下滑，沿水平軌道滑動(dòng)了一段距離后停下來(lái)，則( )A下滑過(guò)程中支持力對(duì)小朋友做功B下滑過(guò)程中小朋友的重力勢(shì)能增加C整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小朋友的機(jī)械能守恒D在水平面滑動(dòng)過(guò)程中摩擦力對(duì)小朋友做負(fù)功 D圖538【解析】 在滑動(dòng)的過(guò)程中，人受三個(gè)力，重力做正功，重力勢(shì)能減少，B錯(cuò)；支持力不做功，

14、摩擦力做負(fù)功，所以機(jī)械能不守恒，A、C皆錯(cuò)，D正確()(2009)539303.6 2.Mm 雙選山東卷 如圖所示為某探究活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的節(jié)能運(yùn)輸系統(tǒng)斜面軌道傾角為，質(zhì)量為的木箱與軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為木箱在軌道端時(shí)，自動(dòng)裝貨裝置將質(zhì)量為 的貨物裝入木箱，然后木箱載著貨物沿軌道無(wú)初速滑下，當(dāng)輕彈簧被壓縮至最短時(shí)，自動(dòng)卸貨裝置立刻將貨物卸下，然后木箱恰好被彈回到軌道頂端，再重復(fù)上述過(guò)程下列選項(xiàng)正確的是Am=MBm=2MC木箱不與彈簧接觸時(shí)，上滑的加速度大于下滑的加速度D在木箱與貨物從頂端滑到最低點(diǎn)的過(guò)程中，減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能答案：BC圖539coscosCcoscossin2.()

15、BDgggglmM glMglmglmM受力分析可知，下滑時(shí)加速度為，上滑時(shí)加速度為，所以 正確設(shè)下滑的距離為 ，根據(jù)能量守恒有，得也可以根據(jù)除了重力、彈性力做功以外，其他力 非重力、彈性力 做的功之和等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化量， 正確在木箱與貨物從頂端滑到最低點(diǎn)的過(guò)程中，減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能和內(nèi)能，【解析】所以 不正確3.(2010江蘇卷)在游樂(lè)節(jié)目中，選手需要借助懸掛在高處的繩飛越到水面的浮臺(tái)上，小明和小陽(yáng)觀看后對(duì)此進(jìn)行了討論如圖5310所示，他們將選手簡(jiǎn)化為質(zhì)量m=60kg的質(zhì)點(diǎn)，選手抓住繩由靜止開(kāi)始擺動(dòng)，此時(shí)繩與豎直方向夾角=53，繩的懸掛點(diǎn)O距水面的高度為H=3m.不考慮空

16、氣阻力和繩的質(zhì)量，浮臺(tái)露出水面的高度不計(jì)，水足夠深取重力加速度g=10m/s2，sin53=0.8，cos53=0.6.(1)求選手?jǐn)[到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)繩拉力的大小F；(2)若繩長(zhǎng)l=2m，選手?jǐn)[到最高點(diǎn)時(shí)松手落入水中設(shè)水對(duì)選手的平均浮力f1=800N，平均阻力f2=700N，求選手落入水中的深度d；(3)若選手?jǐn)[到最低點(diǎn)時(shí)松手，小明認(rèn)為繩越長(zhǎng)，在浮臺(tái)上的落點(diǎn)距岸邊越遠(yuǎn)；小陽(yáng)認(rèn)為繩越短，落點(diǎn)距岸邊越遠(yuǎn)，請(qǐng)通過(guò)推算說(shuō)明你的觀點(diǎn)圖5310 2211(1 cos )2(32cos )1080NmglmvvFmgmlFmgFFF 機(jī)械能守恒圓周運(yùn)動(dòng)解得人對(duì)繩的拉力則【解析】 12122(cos)0(cos)

17、1.2mmg Hldffdmg Hldffmgd動(dòng)能定理則解得 23122()(1 cos)1.5m21.5mxvtHlgtxl HlHlxl 選手從最低點(diǎn)開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)聯(lián)立式解得當(dāng)時(shí)， 有最大值，解得因此，兩人的看法均不正確當(dāng)繩長(zhǎng)越接近時(shí)，落點(diǎn)距岸邊越遠(yuǎn)4.(單選)(2010惠州調(diào)研)物體只在重力和一個(gè)不為零的向上的拉力作用下，分別做了勻速上升、加速上升和減速上升三種運(yùn)動(dòng)在這三種情況下物體機(jī)械能的變化情況是( )A勻速上升機(jī)械能不變，加速上升機(jī)械能增加，減速上升機(jī)械能減小B勻速上升和加速上升機(jī)械能增加，減速上升機(jī)械能減小C由于該拉力與重力大小的關(guān)系不明確，所以不能確定物體機(jī)械能的變化情況D三

18、種情況中，物體的機(jī)械能均增加答案：D【解析】 三種情況中除了重力外，還有拉力做了正功，所以三種情況機(jī)械能都不守恒，都增加了5.(2010江蘇模擬)如圖5311所示，一玩滾軸溜冰的小孩(可視作質(zhì)點(diǎn))質(zhì)量為m=30kg，他在左側(cè)平臺(tái)上滑行一段距離后平拋，恰能無(wú)碰撞地沿圓弧切線從A點(diǎn)進(jìn)入光滑豎直圓弧軌道，并沿軌道下滑，A、B為圓弧兩端點(diǎn)，其連線水平已知圓弧半徑為R=1.0m，對(duì)應(yīng)圓心角為=106，平臺(tái)與AB連線的高度差為h=0.8m.(計(jì)算中取g=10m/s2，sin53=0.8，cos53=0.6)求：(1)小孩平拋的初速度；(2)小孩運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)O時(shí)對(duì)軌道的壓力圖5311 00201ta

19、ntan53120.4s24m/s 3m/syyvgtAAvvhhgttgvgtv【解析由于小孩無(wú)碰撞進(jìn)入圓弧軌道，即小孩落到 點(diǎn)時(shí)速度方向沿 點(diǎn)切線方向，則又由得 而聯(lián)立以上各】式得 2202NN211(1 cos53 )221290N1290N.xxxvmvmvmg hRvFmgmRF設(shè)小孩到最低點(diǎn)的速度為 ，由機(jī)械能守恒，有在最低點(diǎn)，據(jù)牛頓第二定律，有代入數(shù)據(jù)解得由牛頓第三定律可知，小孩對(duì)軌道的壓力為6.曉杰同學(xué)用一個(gè)彈射器把一小鐵球以初速度v0向上發(fā)射，忽略空氣阻力，當(dāng)小球距發(fā)射點(diǎn)高度為多少時(shí)，小球的動(dòng)能是其重力勢(shì)能的一半？22022020201122112213223mvmghmvmvmghmvmghvhg由于忽略空氣阻力的作用，上升過(guò)程中機(jī)械能守恒 由機(jī)械能守恒定律得： 由題意可得：由以上兩式可得：則【解析】