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高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 (高頻考點(diǎn)+熱點(diǎn)導(dǎo)練+歷年高考題)第5章 第3節(jié) 機(jī)械能守恒定律課件 新人教版

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高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 (高頻考點(diǎn)+熱點(diǎn)導(dǎo)練+歷年高考題)第5章 第3節(jié) 機(jī)械能守恒定律課件 新人教版

第第3節(jié)節(jié)機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律考點(diǎn)考點(diǎn)1:機(jī)械能是否守恒的判斷:機(jī)械能是否守恒的判斷【例1】在如圖531所示的物理過(guò)程中,甲為末端固定有小球的輕桿,從右偏上30角釋放后繞光滑支點(diǎn)下擺;乙為末端固定有小球的輕質(zhì)直角架,釋放后繞固定軸O無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng);丙為A、B兩小車置于光滑水平面上,B靜止,A獲得一向右的初速度后向右運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻連接兩車的細(xì)繩繃緊,然后帶動(dòng)B車運(yùn)動(dòng);丁為帶有豎直支架的小車置于光滑水平面上,把用細(xì)繩束縛的小球從圖示位置釋放,小球開始擺動(dòng)則關(guān)于幾個(gè)物理過(guò)程(空氣阻力忽略不計(jì)),下列判斷中正確的是()A甲圖中小球機(jī)械能守恒B乙圖中小球A的機(jī)械能守恒C丙圖中兩車組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D丁圖中小球的機(jī)械能守恒圖531切入點(diǎn):判斷機(jī)械能是否守恒的主要方法:(1)利用機(jī)械能的定義來(lái)判定;(2)用做功來(lái)判斷;(3)用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判定【解析】甲圖過(guò)程中輕桿對(duì)小球不做功,小球機(jī)械能守恒;乙圖過(guò)程中輕桿對(duì)A的彈力不沿桿的方向,對(duì)球做功,所以每個(gè)小球的機(jī)械能都不守恒,但把兩個(gè)小球作為一系統(tǒng)時(shí)機(jī)械能守恒;丙圖中繩子繃緊的過(guò)程雖然只有彈力作為內(nèi)力做功,但彈力突變有內(nèi)能轉(zhuǎn)化,機(jī)械能不守恒;丁圖過(guò)程中細(xì)繩也會(huì)拉動(dòng)小車運(yùn)動(dòng),取地面為參考系,小球軌跡不是圓弧,細(xì)繩會(huì)對(duì)小球做功,小球機(jī)械能不守恒,把小球和小車當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)時(shí)機(jī)械能才守恒答案:A點(diǎn)評(píng):解答本題的關(guān)鍵是:(1)對(duì)于一個(gè)物體,首先選用做功來(lái)判斷機(jī)械能是否守恒(2)對(duì)于一個(gè)系統(tǒng),首先選用能的轉(zhuǎn)化來(lái)判斷(3)用能的轉(zhuǎn)化分析時(shí)要注意轉(zhuǎn)化過(guò)程中是否產(chǎn)生了其他形式能考點(diǎn)考點(diǎn)2:物體機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用:物體機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 【例2】如圖532所示,一固定的楔形木塊,其斜面傾角=30,另一邊與地面垂直,頂上有一定滑輪,一條細(xì)繩將物塊A和B連接,A的質(zhì)量為4m,B的質(zhì)量為m,開始時(shí)將B按在地面上不動(dòng),然后放開手,讓A沿斜面下滑而B上升,物塊A與斜面間無(wú)摩擦,設(shè)當(dāng)A沿斜面下滑x距離后,細(xì)繩突然斷了,求物塊B上升的最大高度H.圖5322222111sin442222212AAABAxvBvAEm gxm vmgxmvmgxmvBEmgxmv設(shè) 沿斜面下滑 距離時(shí)的速度為 , 的速度也是 ,此【解析時(shí) 的機(jī)械能減少了機(jī)增】的械能加了2221222121.2 .ABBEEmgxmvmgxmvBvBhBm vmghBHhxHx 由得: 細(xì)繩突然斷的瞬間, 豎直上升的速度為 ,此后做豎直上拋運(yùn)動(dòng),設(shè)繼續(xù)上升的距離為 ,對(duì) 由機(jī)械能守恒定律得上升的最大高度,解之得:點(diǎn)評(píng):應(yīng)用機(jī)械能守恒定律求解時(shí),在確定好研究對(duì)象和分析過(guò)程之后,關(guān)鍵是要正確找出被研究對(duì)象初、末位置的機(jī)械能,還要細(xì)心地分析它具有哪幾種形式的機(jī)械能,涉及重力勢(shì)能時(shí),要兼顧初、末位置,合理地假設(shè)零勢(shì)面,以便建立簡(jiǎn)明的守恒方程式題型一:系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用題型一:系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用【例3】如圖533所示,質(zhì)量均為m的物塊A和B用輕彈簧連接起來(lái),將它們懸于空中靜止,彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài),A距地面高度h=0.90m.同時(shí)釋放兩物塊,A與地面碰撞后速度立即變?yōu)榱?,由于B的反彈,使A剛好能離開地面若將B物塊換為質(zhì)量為2m的物塊C(圖中未畫出),仍將它們懸于空中靜止且彈簧為原長(zhǎng),從A距地面高度為h處同時(shí)釋放,A也剛好能離開地面已知彈簧的彈性勢(shì)能Ep與彈簧的勁度系數(shù)k和形變量x的關(guān)系是:Ep= kx2.試求:12(1)B反彈后,彈簧的最大伸長(zhǎng)量;(2)h的大小切入點(diǎn):以物塊B和彈簧組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,由受力、做功分析判斷機(jī)械能是否守恒圖533 22211222211220.6BBBBABAvmghmvvghBBAxAmgkxBmvmgxkxxm、 整體自由下落時(shí),系統(tǒng)機(jī)械能守恒,設(shè) 剛落地時(shí),具有共同速度 ,所以 ,得 從此以后,物塊 壓縮彈簧,直至反彈,該過(guò)程物塊 和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,當(dāng) 剛好離開地面時(shí),彈簧的伸長(zhǎng)量最大,設(shè)為 ,則 對(duì) 有:對(duì) 和彈簧有: 解以上各式得:【解析】 222121122220.75CCBCvghmgkxm vkxmgxhm 將 換成 后,根據(jù)第問(wèn)的分析有以下各式成立,解得點(diǎn)評(píng):(1)機(jī)械能守恒定律是在一定條件下才成立的,而動(dòng)能定理則具有普適性(2)動(dòng)能定理揭示的是物體的動(dòng)能變化與引起這種變化的合外力的功的關(guān)系,側(cè)重于解決一個(gè)研究對(duì)象受合外力做功的影響機(jī)械能守恒定律反映的是物體初、末狀態(tài)的機(jī)械能間的關(guān)系,側(cè)重于研究系統(tǒng)內(nèi)兩個(gè)或多個(gè)研究對(duì)象之間動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律題型二:機(jī)械能與圓周運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題題型二:機(jī)械能與圓周運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題【例4】如圖534所示,用細(xì)圓管組成的光滑軌道AB部分平直,BC部分是處于豎直平面內(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): 圖534 001212CvCmgv若要小球能從 端出來(lái),初速度 需多大?在小球從 端出來(lái)的瞬間,管壁對(duì)小球的彈力為,那么小球的初速度 應(yīng)為多少? 200220112222211222CCCmvmg RvgRBCmgRBCmvmgRmv要使小球能運(yùn)動(dòng)到 處,且從 端出來(lái),必須滿足, 即: 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 處機(jī)械能守恒方程:【解析】 2205CNNNCmgmvFmgFRmvFmgRa 小球在 處受重力和細(xì)管豎直方向的作用力,根據(jù)牛頓第二定律,得: 由解得 討論式,即得解:當(dāng)小球受到向下的壓力時(shí),點(diǎn)評(píng):涉及在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的情況時(shí),要注意滿足物體沿軌道做圓周運(yùn)動(dòng)的條件0015.5.214.5.2NNFmgvgRbFmgvgR ,當(dāng)小球受到向上的支持力時(shí),1.(2011新課標(biāo))一蹦極運(yùn)動(dòng)員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺(tái)下落,到最低點(diǎn)時(shí)距水面還有數(shù)米距離假定空氣阻力可忽略,運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是( )A運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢(shì)能始終減小B蹦極繩張緊后的下落過(guò)程中,彈性力做負(fù)功,彈性勢(shì)能增加C蹦極過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D蹦極過(guò)程中,重力勢(shì)能的改變與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān)答案: ABC【解析】重力勢(shì)能與重力勢(shì)能零點(diǎn)有關(guān),但重力勢(shì)能的變化是絕對(duì)的可以通過(guò)重力做功量度,與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)可知選項(xiàng)A正確,D錯(cuò)誤;彈性勢(shì)能變化可用彈性力做功量度,選項(xiàng)B正確;根據(jù)機(jī)械能守恒定律條件,系統(tǒng)只有重力和彈力做功機(jī)械能守恒,選項(xiàng)C正確2.(2012山東卷)將地面上靜止的貨物豎直向上吊起,貨物由地面運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)的過(guò)程中,vt圖象如圖535所示以下判斷正確的是( )A前3s內(nèi)貨物處于超重狀態(tài)B最后2s內(nèi)貨物只受重力作用C前3s內(nèi)與最后2s內(nèi)貨物的平均速度相同D第3s末至第5s末的過(guò)程中,貨物的機(jī)械能守恒2.(2012山東卷)將地面上靜止的貨物豎直向上吊起,貨物由地面運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)的過(guò)程中,vt圖象如圖535所示以下判斷正確的是( )圖535圖5364.(2011石景山期末)如圖537所示,固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)與豎直放置的輕質(zhì)彈簧一端相連,彈簧的另一端固定在地面上的A點(diǎn),彈簧處于原長(zhǎng)h.讓圓環(huán)沿桿滑下,滑到桿的底端時(shí)速度為零則在圓環(huán)下滑過(guò)程中( )圖5374.(2011石景山期末)如圖537所示,固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)與豎直放置的輕質(zhì)彈簧一端相連,彈簧的另一端固定在地面上的A點(diǎn),彈簧處于原長(zhǎng)h.讓圓環(huán)沿桿滑下,滑到桿的底端時(shí)速度為零則在圓環(huán)下滑過(guò)程中( )A圓環(huán)機(jī)械能守恒B彈簧的彈性勢(shì)能先增大后減小C彈簧的彈性勢(shì)能變化了mghD彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)圓環(huán)動(dòng)能最大C【解析】圓環(huán)和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒5.如圖538所示,圖中滑塊和小球的質(zhì)量均為m,滑塊可在水平放置的光滑固定導(dǎo)軌上自由滑動(dòng),小球與滑塊上的懸點(diǎn)O由一不可伸長(zhǎng)的輕繩相連,輕繩長(zhǎng)為l.開始時(shí),輕繩處于水平拉直狀態(tài),小球和滑塊均靜止現(xiàn)將小球由靜止釋放,當(dāng)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),滑塊剛好被一表面涂有粘住物質(zhì)的固定擋板粘住,在極短的時(shí)間內(nèi)速度減為零,小球繼續(xù)向左擺動(dòng),當(dāng)輕繩與豎直方向的夾角=60時(shí)小球到達(dá)最高點(diǎn)求:圖538(1)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)速度的大??;(2)滑塊與擋板剛接觸的瞬時(shí),滑塊速度的大?。?3)小球從釋放到第一次到達(dá)最低點(diǎn)的過(guò)程中,繩的拉力對(duì)小球所做的功 2122222121112(1 cos )21122vvmvmglvglmglmvmvvgl設(shè)滑塊與擋板碰前滑塊和小球的速度分別為 、 ,對(duì)上擺過(guò)程中的小球機(jī)械能守恒:解得:開【解析】始階段下擺過(guò)程中,根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒有: 聯(lián)立兩式解得: 2231212mglWmvWmgl 對(duì)開始階段下擺過(guò)程中的小球應(yīng)用動(dòng)能定理有:得繩子拉力對(duì)小球做功:

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