高考物理一輪復習 機械能守恒定律及其應用課件 魯科版.ppt

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第3課時 機械能守恒定律及其應用,[知 識 梳 理] 知識點一、重力做功與重力勢能 1．重力做功的特點 (1)重力做功與 無關，只與始、末位置的 有關。 (2)重力做功不引起物體 的變化。,路徑,高度差,機械能,2．重力做功與重力勢能變化的關系 (1)定性關系：重力對物體做正功，重力勢能就 ；重力對物體做負功，重力勢能就 。 (2)定量關系：重力對物體做的功 物體重力勢能 的 量。即WG＝－(Ep2－Ep1)＝Ep1－Ep2＝ 。 (3)重力勢能的變化量是絕對的，與參考面的選取 。,減小,增大,等于,減小,－ΔEp,無關,3．彈性勢能 (1)概念：物體由于發(fā)生 而具有的能。 (2)大?。簭椈傻膹椥詣菽艿拇笮∨c形變量及勁度系數(shù)有關，彈簧的形變量 ，勁度系數(shù) ，彈簧的彈性勢能越大。 (3)彈力做功與彈性勢能變化的關系：類似于重力做功與重力勢能變化的關系，用公式表示：W＝ 。,彈性形變,越大,越大,－ΔEp,動能,勢能,彈性勢能,重力勢能,重力或彈力,保持不變,,,思維深化 判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”。 (1)物體所受的合外力為零，物體的機械能一定守恒。 ( ) (2)合外力做功為零，物體的機械能一定守恒。 ( ) (3)物體除受重力或彈力外，還存在其他力作用，但其他力不做功，只有重力或彈力做功，物體的機械能一定守恒。 ( ) 答案 (1)× (2)× (3)√,[題 組 自 測] 題組一 關于重力勢能的理解和機械能守恒的判斷 1．關于重力勢能，下列說法中正確的是 ( ) A．物體的位置一旦確定，它的重力勢能的大小也隨之確定 B．物體與零勢能面的距離越大，它的重力勢能也越大 C．一個物體的重力勢能從－5 J變化到－3 J，重力勢能減少了 D．重力勢能的減少量等于重力對物體做的功,解析 物體的重力勢能與參考面有關，同一物體在同一位置相對不同的參考面的重力勢能不同，A選項錯；物體在零勢能面以上，距零勢能面的距離越大，重力勢能越大；物體在零勢能面以下，距零勢面的距離越大，重力勢能越小，B選項錯；重力勢能中的正、負號表示大小，－5 J的重力勢能小于－3 J的重力勢能，C選項錯；重力做的功等于重力勢能的減少量，D選項對。 答案 D,2．將質(zhì)量為100 kg的物體從地面提升到10 m高處，在這個過程中，下列說法中正確的是(取g＝10 m/s2) ( ) A．重力做正功，重力勢能增加1.0×104 J B．重力做正功，重力勢能減少1.0×104 J C．重力做負功，重力勢能增加1.0×104 J D．重力做負功，重力勢能減少1.0×104 J,解析 WG＝－mgh＝－1.0×104 J，ΔEp＝－WG＝1.0×104 J，C項正確。 答案 C,3．(多選)下列敘述中正確的是 ( ) A．做勻速直線運動的物體的機械能一定守恒 B．做勻速直線運動的物體的機械能可能守恒 C．外力對物體做功為零，物體的機械能一定守恒 D．系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈力做功時，系統(tǒng)的機械能一定守恒,解析 做勻速直線運動的物體，若只有重力對它做功時，機械能守恒，若重力以外的其他外力對物體做功的代數(shù)和不為零，則物體的機械能不守恒，故A錯誤、B正確；外力對物體做功為零時，有兩種情況：若重力不做功，則其他力對物體做功的代數(shù)和必為零，此時物體的機械能守恒；若重力做功，其他外力做功的代數(shù)和不為零，此時機械能不守恒，故C錯誤；由機械能守恒的條件知D正確。 答案 BD,題組二 機械能守恒定律的應用 4.總質(zhì)量約為3.8噸“嫦娥三號”探測器在距月面3 m處關閉反推發(fā)動機，讓其以自由落體方式降落在月球表面。4條著陸腿觸月信號顯示，“嫦娥三號”完美著陸月球虹灣地區(qū)。月球表面附近重力加速度約為1.6 m/s2,4條著陸腿可視作完全相同的四個輕彈簧，在軟著陸后，每個輕彈簧獲得的彈性勢能大約是 ( ) 圖1,,,5．(2014·湖北省潤德高級中學月考)如圖2所示，質(zhì)量、初速度大小都相同的A、B、C三個小球，在同一水平面上，A球豎直上拋，B球以傾斜角θ斜向上拋，空氣阻力不計，C球沿傾角為θ的光滑斜面上滑，它們上升的最大高度分別為hA、hB、hC，則 ( ) 圖2 A．hA＝hB＝hC B．hA＝hB＜hC C．hA＝hB＞hC D．hA＝hC＞hB,,考點一 機械能守恒的判斷 機械能守恒的判定方法 (1)做功條件分析法：若物體系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈簧彈力做功，其他力均不做功，則系統(tǒng)的機械能守恒。 (2)能量轉化分析法：若只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動能和重力勢能及彈性勢能的相互轉化，系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞，機械能也沒有轉變成其他形式的能(如沒有內(nèi)能增加)。則系統(tǒng)的機械能守恒。,【例1】 (多選)如圖3所示，一輕彈簧一端固定在O點，另一端系一小球，將小球從與懸點O在同一水平面且使彈簧保持原長的A點無初速度地釋放，讓小球自由擺下，不計空氣阻力，在小球由A點擺向最低點B的過程中，下列說法中正確的是 ( ) 圖3,A．小球的機械能守恒 B．小球的機械能減少 C．小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和不變 D．小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,解析 小球由A點下擺到B點的過程中，彈簧被拉長，彈簧的彈力對小球做了負功，所以小球的機械能減少，故選項A錯誤，B正確；在此過程中，由于有重力和彈簧的彈力做功，所以小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，即小球減少的重力勢能，等于小球獲得的動能與彈簧增加的彈性勢能之和，故選項C錯誤，D正確。 答案 BD,【變式訓練】 1．(多選)如圖4所示，下列關于機械能是否守恒的判斷正確的是 ( ) 圖4,A．甲圖中，火箭升空的過程中，若勻速升空機械能守恒，若加速升空機械能不守恒 B．乙圖中物體勻速運動，機械能守恒 C．丙圖中小球做勻速圓周運動，機械能守恒 D．丁圖中，輕彈簧將A、B兩小車彈開，兩小車組成的系統(tǒng)機械能不守恒，兩小車和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,解析 甲圖中無論火箭勻速上升還是加速上升，由于有推力做功，機械能增加，因而機械能不守恒。 乙圖中拉力F做功，機械能不守恒。 丙圖中，小球受到的所有力都不做功，機械能守恒。 丁圖中，彈簧的彈力做功，彈簧的彈性勢能轉化為兩小車的動能，兩小車與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒。 答案 CD,考點二 機械能守恒定律的應用,【例2】 如圖5所示，一半徑為R的光滑半圓柱水平懸空放置，C為圓柱最高點，兩小球P、Q用一輕質(zhì)細線懸掛在半圓柱上，水平擋板AB及兩小球開始時位置均與半圓柱的圓心在同一水平線上，水平擋板AB與半圓柱間有一小孔能讓小球通過，兩小球質(zhì)量分別為mP＝m，mQ＝4m，水平擋板到水平面EF的距離為h＝2R，現(xiàn)讓兩小球從圖示位置由靜止釋放，當小球P到達最高點C時剪斷細線，小球Q與水平面EF碰撞后等速反向被彈回，重力加速度為g，不計空氣阻力，取π≈3。求：,圖5 (1)小球P到達最高點C時的速率vC； (2)小球P落到擋板AB上時的速率v1； (3)小球Q反彈后能上升的最大高度hmax。,,(1)本題中剪斷細線前，細線對兩小球均做功，兩小球的機械能均不守恒，但取兩小球和細線為系統(tǒng)，則只有重力做功，滿足機械能守恒。剪斷細線后兩小球的機械能均守恒，因此運用機械能守恒定律解題時，一定要注意研究對象的選擇。,(2)用機械能守恒定律解題的基本思路,【變式訓練】 2．如圖6所示，半徑為R的光滑半圓形軌道CDE在豎直平面內(nèi)與光滑水平軌道AC相切于C點，水平軌道AC上有一輕質(zhì)彈簧，彈簧左端連接在固定的擋板上，彈簧自由端B與軌道最低點C的距離為4R，現(xiàn)用一個小球壓縮彈簧(不拴接)，當彈簧的壓縮量為l時，釋放小球，小球在運動過程中恰好通過半圓形軌道的最高點E；之后再次從B點用該小球壓縮彈簧，釋放后小球經(jīng)過BCDE軌道拋出后恰好落在B點，已知彈簧壓縮時彈性勢能與壓縮量的二次方成正比，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，求第二次壓縮時彈簧的壓縮量。,圖6,,