（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 機(jī)械能 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課件.ppt

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1、第3講機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用,知識(shí)排查,重力做功與重力勢(shì)能,1.重力做功的特點(diǎn) (1)重力做功與______無(wú)關(guān)，只與始、末位置的________有關(guān)。 (2)重力做功不引起物體_________的變化。 2.重力勢(shì)能 (1)表達(dá)式：Ep_____。,mgh,路徑,高度差,機(jī)械能,3.重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 (1)定性關(guān)系：重力對(duì)物體做正功，重力勢(shì)能就______；重力對(duì)物體做負(fù)功，重力勢(shì)能就______。 (2)定量關(guān)系：重力對(duì)物體做的功等于物體重力勢(shì)能的__________量，即WG____________Ep。,(2)重力勢(shì)能的特點(diǎn) 系統(tǒng)性：重力勢(shì)能是_____________所共

2、有的。 相對(duì)性：重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取______，但重力勢(shì)能的變化與參考平面的選取______。,(Ep2Ep1),物體和地球,有關(guān),無(wú)關(guān),減小,增大,減小,1.定義：物體由于發(fā)生____________而具有的能。 2.彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系：彈力做正功，彈性勢(shì)能_______；彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能______，即W______。,彈性勢(shì)能,Ep,彈性形變,減小,增加,1.機(jī)械能：______和______統(tǒng)稱為機(jī)械能，其中勢(shì)能包括___________和__________ 。 2.機(jī)械能守恒定律 (1)內(nèi)容：在只有_______________做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能

3、可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能___________ 。,機(jī)械能守恒定律及應(yīng)用,動(dòng)能,勢(shì)能,彈性勢(shì)能,重力勢(shì)能,重力或彈簧彈力,保持不變,3.守恒條件：只有重力或彈簧的彈力做功。,小題速練,1.思考判斷 (1)被舉高的物體重力勢(shì)能一定不為零() (2)重力勢(shì)能的變化量與零勢(shì)能參考面的選取無(wú)關(guān)() (3)物體所受合外力為零，其機(jī)械能一定守恒() (4)合外力做功為零，物體機(jī)械能一定守恒() (5)做勻速運(yùn)動(dòng)的物體，其機(jī)械能一定守恒() (6)克服重力做功，物體的機(jī)械能一定增加() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6),2.將質(zhì)量為100 kg的物體從地面提升到10 m高處，在這個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法

4、正確的是(取g10 m/s2)() A.重力做正功，重力勢(shì)能增加1.0104 J B.重力做正功，重力勢(shì)能減少1.0104 J C.重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加1.0104 J D.重力做負(fù)功，重力勢(shì)能減少1.0104 J 解析WGmgh1.0104 J，EpWG1.0104 J，選項(xiàng)C正確。 答案C,3.人教版必修2P78T3改編如圖1所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上。若以地面為零勢(shì)能面，而且不計(jì)空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是(),答案D,圖1,重力勢(shì)能彈性勢(shì)能,1.對(duì)重力做功和重力勢(shì)能的幾點(diǎn)理解 (1)重力做功的大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，與物體是否受

5、其他力無(wú)關(guān)。 (2)重力做功，一定會(huì)引起重力勢(shì)能的變化。 (3)重力勢(shì)能是標(biāo)量，但有正負(fù)，其意義表示物體的重力勢(shì)能比它在參考平面的重力勢(shì)能大還是小。 (4)WGEP中的負(fù)號(hào)表示重力做的功與重力勢(shì)能變化的絕對(duì)值相等，符號(hào)相反。,2.對(duì)彈性勢(shì)能的理解,【典例】(20184月浙江選考)如圖2所示，一根繩的兩端分別固定在兩座猴山上的A、B處，A、B兩點(diǎn)水平距離為16 m，豎直距離為2 m，A、B間繩長(zhǎng)為20 m。質(zhì)量為10 kg 的猴子抓住套在繩上的滑環(huán)從A處滑到B處。以A點(diǎn)所在水平面為參考平面，猴子在滑行過(guò)程中重力勢(shì)能最小值約為(繩處于拉直狀態(tài))(),圖2 A.1.2103 J B.7.5102 J

6、 C.6.0102 J D.2.0102 J,答案B,1.籃球場(chǎng)上，運(yùn)動(dòng)員練習(xí)投籃，籃球劃過(guò)一條漂亮的弧線落入籃筐，球的軌跡如圖3中虛線所示。從籃球出手到落入籃筐的過(guò)程中，籃球的重力勢(shì)能(),A.一直增大 B.一直減小 C.先減小后增大 D.先增大后減小 解析籃球出手后先上升后下降，故重力勢(shì)能先增大后減小，D正確。 答案D,圖3,2.如圖4所示，在光滑水平面上有一物體，它的左端連一彈簧，彈簧的另一端固定在墻上，在力F作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)撤去F后，物體將向右運(yùn)動(dòng)，在物體向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(),圖4 A.彈簧的彈性勢(shì)能逐漸減少 B.彈簧的彈性勢(shì)能逐漸增加 C.彈簧的彈性勢(shì)能先

7、增加再減少 D.彈簧的彈性勢(shì)能先減少再增加,解析當(dāng)力F作用在物體上時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，具有彈性勢(shì)能，當(dāng)撤去力F后，物體向右運(yùn)動(dòng)。隨著物體向右運(yùn)動(dòng)，彈簧的壓縮量逐漸減小，彈性勢(shì)能減少，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，彈性勢(shì)能為零，但物體的運(yùn)動(dòng)速度仍然向右，繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，彈簧被拉長(zhǎng)，彈性勢(shì)能增加，所以選項(xiàng)D正確。 答案D,3.(201811月浙江選考)奧運(yùn)會(huì)比賽項(xiàng)目撐桿跳高如圖5所示，下列說(shuō)法不正確的是(),A.加速助跑過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能增加 B.起跳上升過(guò)程中，桿的彈性勢(shì)能一直增加 C.起跳上升過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能增加 D.越過(guò)橫桿后下落過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能減少動(dòng)能增加,圖5,解析加速助跑過(guò)程中運(yùn)

8、動(dòng)員的速度增大，動(dòng)能增大，選項(xiàng)A正確；起跳上升過(guò)程中，桿的形變量先變大，后變小，故彈性勢(shì)能先變大后變小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；起跳上升過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的重心升高，重力勢(shì)能增加，選項(xiàng)C正確；越過(guò)橫桿后下落過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的重力做正功，重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，選項(xiàng)D正確。 答案B,1.利用機(jī)械能的定義判斷(直接判斷) 分析動(dòng)能和勢(shì)能的和是否變化。 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，或有其他力做功，但其他力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒。 3.用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判斷 若物體系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒。,機(jī)械能守恒定律的理解及應(yīng)用,角度一機(jī)械

9、能守恒的判斷,,,1.(201610月浙江選考)如圖6所示，無(wú)人機(jī)在空中勻速上升時(shí)，不斷增加的能量是(),A.動(dòng)能 B.動(dòng)能、重力勢(shì)能 C.重力勢(shì)能、機(jī)械能 D.動(dòng)能、重力勢(shì)能、機(jī)械能 解析無(wú)人機(jī)勻速上升，所以動(dòng)能保持不變，所以選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤；高度不斷增加，所以重力勢(shì)能不斷增加，在上升過(guò)程中升力對(duì)無(wú)人機(jī)做正功，所以無(wú)人機(jī)機(jī)械能不斷增加，所以選項(xiàng)C正確。 答案C,圖6,2.下列運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能一定守恒的是() A.做自由落體運(yùn)動(dòng)的小球 B.在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 C.在粗糙斜面上勻加速下滑的物塊 D.勻速下落的跳傘運(yùn)動(dòng)員,解析判斷機(jī)械能是否守恒有兩種方法，一是根據(jù)條件判斷；二是直

10、接判斷動(dòng)能和勢(shì)能的總和是否保持不變。做自由落體運(yùn)動(dòng)的小球，只有重力做功，機(jī)械能守恒，選項(xiàng)A正確；做豎直面上的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在運(yùn)動(dòng)中重力勢(shì)能改變，而動(dòng)能不變，機(jī)械能不守恒，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；沿粗糙斜面加速下滑的物塊，由于摩擦力做功，所以機(jī)械能一定不守恒，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；跳傘運(yùn)動(dòng)員帶著張開(kāi)的降落傘勻速下降，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，所以機(jī)械能減小，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案A,3.如圖7所示，一輕彈簧一端固定在O點(diǎn)，另一端系一小球，將小球從與懸點(diǎn)O在同一水平面且使彈簧保持原長(zhǎng)的A點(diǎn)無(wú)初速度地釋放，讓小球自由擺下，不計(jì)空氣阻力，在小球由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是(),A.小球的機(jī)械能守恒 B

11、.小球的機(jī)械能增加 C.小球的重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能之和不變 D.小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,圖7,解析小球由A點(diǎn)下擺到B點(diǎn)的過(guò)程中，彈簧被拉長(zhǎng)，彈簧的彈力對(duì)小球做了負(fù)功，所以小球的機(jī)械能減少，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；在此過(guò)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(jī)械能守恒，即小球減少的重力勢(shì)能，等于小球獲得的動(dòng)能與彈簧增加的彈性勢(shì)能之和，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 答案D,1.機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式,角度二機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用,,,2.用機(jī)械能守恒定律解題的基本思路,圖8 (1)求小球在B、A兩點(diǎn)的動(dòng)能之比； (2)通過(guò)計(jì)算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)。,解析(1)設(shè)小球的質(zhì)量

12、為m，小球在A點(diǎn)的動(dòng)能為EkA，由機(jī)械能守恒得,設(shè)小球在B點(diǎn)的動(dòng)能為EkB，同理有,(2)若小球能沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，小球在C點(diǎn)所受軌道的正壓力FN應(yīng)滿足 FN0 設(shè)小球在C點(diǎn)的速度大小為vC，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律和向心加速度公式有,由式得,全程應(yīng)用機(jī)械能守恒定律得,由式可知，vCvC，即小球恰好可以沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)。 答案(1)51(2)能，理由見(jiàn)解析,1.一小球以一定的初速度從圖示9位置進(jìn)入光滑的軌道，小球先進(jìn)入圓軌道1，再進(jìn)入圓軌道2，圓軌道1的半徑為R，圓軌道2的半徑是軌道1的1.8倍，小球的質(zhì)量為m，若小球恰好能通過(guò)軌道2的最高點(diǎn)B，則小球在軌道1上經(jīng)過(guò)A處時(shí)對(duì)軌道的壓力為(),圖9 A.2

13、mg B.3mg C.4mg D.5mg,答案C,2.如圖10所示，固定的豎直光滑長(zhǎng)桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接，彈簧的另一端連接在墻上，且處于原長(zhǎng)狀態(tài)?，F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開(kāi)始下滑，已知彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)，圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)彈簧的長(zhǎng)度變?yōu)?L(未超過(guò)彈性限度)，則在圓環(huán)下滑到最大距離的過(guò)程中(),圖10,答案B,3.(20164月浙江選考)如圖11所示，裝置由一理想彈簧發(fā)射器及兩個(gè)軌道組成。其中軌道由光滑軌道AB與粗糙直軌道BC平滑連接，高度差分別是h10.20 m、h20.10 m，BC水平距離L1.00 m。軌道由AE、螺旋圓形EFG和GB三段光滑軌道平滑連接而成，且

14、A點(diǎn)與F點(diǎn)等高。當(dāng)彈簧壓縮量為d時(shí)，恰能使質(zhì)量m0.05 kg的滑塊沿軌道上升到B點(diǎn)；當(dāng)彈簧壓縮量為2d時(shí)，恰能使滑塊沿軌道上升到C點(diǎn)。(已知彈簧彈性勢(shì)能與壓縮量的平方成正比，g10 m/s2),圖11,(1)當(dāng)彈簧壓縮量為d時(shí)，求彈簧的彈性勢(shì)能及滑塊離開(kāi)彈簧瞬間的速度大小； (2)求滑塊與軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)； (3)當(dāng)彈簧壓縮量為d時(shí)，若沿軌道運(yùn)動(dòng)，滑塊能否上升到B點(diǎn)？請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明理由。,Ep10.1 J,(2)當(dāng)xd時(shí)，滑塊恰好沿軌道到B點(diǎn) mgh1Ep1 當(dāng)x2d時(shí)，滑塊恰好到C點(diǎn) mg(h1h2)mgLEp2 已知Epkx2,得0.5,答案(1)0.1 J2 m/s(2)0.5(3)見(jiàn)解析,