高考物理一輪復(fù)習(xí) 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課件 魯科版.ppt

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第3課時(shí) 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用,[知 識(shí) 梳 理] 知識(shí)點(diǎn)一、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。,路徑,高度差,機(jī)械能,2．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 物體重力勢(shì)能 的 量。即WG＝－(Ep2－Ep1)＝Ep1－Ep2＝ 。 (3)重力勢(shì)能的變化量是絕對(duì)的，與參考面的選取 。,減小,增大,等于,減小,－ΔEp,無(wú)關(guān),3．彈性勢(shì)能 (1)概念：物體由于發(fā)生 而具有的能。 (2)大小：彈簧的彈性勢(shì)能的大小與形變量及勁度系數(shù)有關(guān)，彈簧的形變量 ，勁度系數(shù) ，彈簧的彈性勢(shì)能越大。 (3)彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系：類(lèi)似于重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，用公式表示：W＝ 。,彈性形變,越大,越大,－ΔEp,動(dòng)能,勢(shì)能,彈性勢(shì)能,重力勢(shì)能,重力或彈力,保持不變,,,思維深化 判斷正誤，正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“×”。 (1)物體所受的合外力為零，物體的機(jī)械能一定守恒。 ( ) (2)合外力做功為零，物體的機(jī)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(jī)械能一定守恒。 ( ) 答案 (1)× (2)× (3)√,[題 組 自 測(cè)] 題組一 關(guān)于重力勢(shì)能的理解和機(jī)械能守恒的判斷 1．關(guān)于重力勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A．物體的位置一旦確定，它的重力勢(shì)能的大小也隨之確定 B．物體與零勢(shì)能面的距離越大，它的重力勢(shì)能也越大 C．一個(gè)物體的重力勢(shì)能從－5 J變化到－3 J，重力勢(shì)能減少了 D．重力勢(shì)能的減少量等于重力對(duì)物體做的功,解析 物體的重力勢(shì)能與參考面有關(guān)，同一物體在同一位置相對(duì)不同的參考面的重力勢(shì)能不同，A選項(xiàng)錯(cuò)；物體在零勢(shì)能面以上，距零勢(shì)能面的距離越大，重力勢(shì)能越大；物體在零勢(shì)能面以下，距零勢(shì)面的距離越大，重力勢(shì)能越小，B選項(xiàng)錯(cuò)；重力勢(shì)能中的正、負(fù)號(hào)表示大小，－5 J的重力勢(shì)能小于－3 J的重力勢(shì)能，C選項(xiàng)錯(cuò)；重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量，D選項(xiàng)對(duì)。 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(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是(取g＝10 m/s2) ( ) A．重力做正功，重力勢(shì)能增加1.0×104 J B．重力做正功，重力勢(shì)能減少1.0×104 J C．重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加1.0×104 J D．重力做負(fù)功，重力勢(shì)能減少1.0×104 J,解析 WG＝－mgh＝－1.0×104 J，ΔEp＝－WG＝1.0×104 J，C項(xiàng)正確。 答案 C,3．(多選)下列敘述中正確的是 ( ) A．做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能一定守恒 B．做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能可能守恒 C．外力對(duì)物體做功為零，物體的機(jī)械能一定守恒 D．系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈力做功時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒,解析 做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，若只有重力對(duì)它做功時(shí)，機(jī)械能守恒，若重力以外的其他外力對(duì)物體做功的代數(shù)和不為零，則物體的機(jī)械能不守恒，故A錯(cuò)誤、B正確；外力對(duì)物體做功為零時(shí)，有兩種情況：若重力不做功，則其他力對(duì)物體做功的代數(shù)和必為零，此時(shí)物體的機(jī)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(shí)機(jī)械能不守恒，故C錯(cuò)誤；由機(jī)械能守恒的條件知D正確。 答案 BD,題組二 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 4.總質(zhì)量約為3.8噸“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器在距月面3 m處關(guān)閉反推發(fā)動(dòng)機(jī)，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(hào)顯示，“嫦娥三號(hào)”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(gè)輕彈簧，在軟著陸后，每個(gè)輕彈簧獲得的彈性勢(shì)能大約是 ( ) 圖1,,,5．(2014·湖北省潤(rùn)德高級(jí)中學(xué)月考)如圖2所示，質(zhì)量、初速度大小都相同的A、B、C三個(gè)小球，在同一水平面上，A球豎直上拋，B球以?xún)A斜角θ斜向上拋，空氣阻力不計(jì)，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(diǎn)一 機(jī)械能守恒的判斷 機(jī)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(jī)械能守恒。 (2)能量轉(zhuǎn)化分析法：若只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動(dòng)能和重力勢(shì)能及彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)跟外界沒(méi)有發(fā)生機(jī)械能的傳遞，機(jī)械能也沒(méi)有轉(zhuǎn)變成其他形式的能(如沒(méi)有內(nèi)能增加)。則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。,【例1】 (多選)如圖3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 ( ) 圖3,A．小球的機(jī)械能守恒 B．小球的機(jī)械能減少 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,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錯(cuò)誤，B正確；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 BD,【變式訓(xùn)練】 1．(多選)如圖4所示，下列關(guān)于機(jī)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(guò)程中，若勻速升空機(jī)械能守恒，若加速升空機(jī)械能不守恒 B．乙圖中物體勻速運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒 C．丙圖中小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒 D．丁圖中，輕彈簧將A、B兩小車(chē)彈開(kāi)，兩小車(chē)組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，兩小車(chē)和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,解析 甲圖中無(wú)論火箭勻速上升還是加速上升，由于有推力做功，機(jī)械能增加，因而機(jī)械能不守恒。 乙圖中拉力F做功，機(jī)械能不守恒。 丙圖中，小球受到的所有力都不做功，機(jī)械能守恒。 丁圖中，彈簧的彈力做功，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為兩小車(chē)的動(dòng)能，兩小車(chē)與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。 答案 CD,考點(diǎn)二 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)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(diǎn)，兩小球P、Q用一輕質(zhì)細(xì)線懸掛在半圓柱上，水平擋板AB及兩小球開(kāi)始時(shí)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(guò)，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(dāng)小球P到達(dá)最高點(diǎn)C時(shí)剪斷細(xì)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(jì)空氣阻力，取π≈3。求：,圖5 (1)小球P到達(dá)最高點(diǎn)C時(shí)的速率vC； (2)小球P落到擋板AB上時(shí)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(xì)線前，細(xì)線對(duì)兩小球均做功，兩小球的機(jī)械能均不守恒，但取兩小球和細(xì)線為系統(tǒng)，則只有重力做功，滿(mǎn)足機(jī)械能守恒。剪斷細(xì)線后兩小球的機(jī)械能均守恒，因此運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解題時(shí)，一定要注意研究對(duì)象的選擇。,(2)用機(jī)械能守恒定律解題的基本思路,【變式訓(xùn)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(diǎn)，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(diǎn)C的距離為4R，現(xiàn)用一個(gè)小球壓縮彈簧(不拴接)，當(dāng)彈簧的壓縮量為l時(shí)，釋放小球，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中恰好通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)E；之后再次從B點(diǎn)用該小球壓縮彈簧，釋放后小球經(jīng)過(guò)BCDE軌道拋出后恰好落在B點(diǎn)，已知彈簧壓縮時(shí)彈性勢(shì)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(shí)彈簧的壓縮量。,圖6,,