(浙江選考)2020版高考物理一輪復習 第5章 機械能 第3講 機械能守恒定律及其應用課件.ppt

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1、第3講機械能守恒定律及其應用,知識排查,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。 2.重力勢能 (1)表達式:Ep_____。,mgh,路徑,高度差,機械能,3.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:重力對物體做的功等于物體重力勢能的__________量,即WG____________Ep。,(2)重力勢能的特點 系統(tǒng)性:重力勢能是_____________所共

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

3、可以相互轉化,而總的機械能___________ 。,機械能守恒定律及應用,動能,勢能,彈性勢能,重力勢能,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能一定不為零() (2)重力勢能的變化量與零勢能參考面的選取無關() (3)物體所受合外力為零,其機械能一定守恒() (4)合外力做功為零,物體機械能一定守恒() (5)做勻速運動的物體,其機械能一定守恒() (6)克服重力做功,物體的機械能一定增加() 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,在這個過程中,下列說法

4、正確的是(取g10 m/s2)() A.重力做正功,重力勢能增加1.0104 J B.重力做正功,重力勢能減少1.0104 J C.重力做負功,重力勢能增加1.0104 J D.重力做負功,重力勢能減少1.0104 J 解析WGmgh1.0104 J,EpWG1.0104 J,選項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。若以地面為零勢能面,而且不計空氣阻力,則下列說法正確的是(),答案D,圖1,重力勢能彈性勢能,1.對重力做功和重力勢能的幾點理解 (1)重力做功的大小與物體的運動狀態(tài)無關,與物體是否受

5、其他力無關。 (2)重力做功,一定會引起重力勢能的變化。 (3)重力勢能是標量,但有正負,其意義表示物體的重力勢能比它在參考平面的重力勢能大還是小。 (4)WGEP中的負號表示重力做的功與重力勢能變化的絕對值相等,符號相反。,2.對彈性勢能的理解,【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兩點水平距離為16 m,豎直距離為2 m,A、B間繩長為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點所在水平面為參考平面,猴子在滑行過程中重力勢能最小值約為(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.籃球場上,運動員練習投籃,籃球劃過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程中,籃球的重力勢能(),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狀態(tài),當撤去F后,物體將向右運動,在物體向右運動的過程中,下列說法正確的是(),圖4 A.彈簧的彈性勢能逐漸減少 B.彈簧的彈性勢能逐漸增加 C.彈簧的彈性勢能先

7、增加再減少 D.彈簧的彈性勢能先減少再增加,解析當力F作用在物體上時,彈簧處于壓縮狀態(tài),具有彈性勢能,當撤去力F后,物體向右運動。隨著物體向右運動,彈簧的壓縮量逐漸減小,彈性勢能減少,當彈簧恢復原長時,彈性勢能為零,但物體的運動速度仍然向右,繼續(xù)向右運動,彈簧被拉長,彈性勢能增加,所以選項D正確。 答案D,3.(201811月浙江選考)奧運會比賽項目撐桿跳高如圖5所示,下列說法不正確的是(),A.加速助跑過程中,運動員的動能增加 B.起跳上升過程中,桿的彈性勢能一直增加 C.起跳上升過程中,運動員的重力勢能增加 D.越過橫桿后下落過程中,運動員的重力勢能減少動能增加,圖5,解析加速助跑過程中運

8、動員的速度增大,動能增大,選項A正確;起跳上升過程中,桿的形變量先變大,后變小,故彈性勢能先變大后變小,選項B錯誤;起跳上升過程中,運動員的重心升高,重力勢能增加,選項C正確;越過橫桿后下落過程中,運動員的重力做正功,重力勢能減少,動能增加,選項D正確。 答案B,1.利用機械能的定義判斷(直接判斷) 分析動能和勢能的和是否變化。 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,則機械能守恒。 3.用能量轉化來判斷 若物體系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉化而無機械能與其他形式的能的轉化,則物體系統(tǒng)機械能守恒。,機械能守恒定律的理解及應用,角度一機械

9、能守恒的判斷,,,1.(201610月浙江選考)如圖6所示,無人機在空中勻速上升時,不斷增加的能量是(),A.動能 B.動能、重力勢能 C.重力勢能、機械能 D.動能、重力勢能、機械能 解析無人機勻速上升,所以動能保持不變,所以選項A、B、D錯誤;高度不斷增加,所以重力勢能不斷增加,在上升過程中升力對無人機做正功,所以無人機機械能不斷增加,所以選項C正確。 答案C,圖6,2.下列運動過程中,機械能一定守恒的是() A.做自由落體運動的小球 B.在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動的物體 C.在粗糙斜面上勻加速下滑的物塊 D.勻速下落的跳傘運動員,解析判斷機械能是否守恒有兩種方法,一是根據(jù)條件判斷;二是直

10、接判斷動能和勢能的總和是否保持不變。做自由落體運動的小球,只有重力做功,機械能守恒,選項A正確;做豎直面上的勻速圓周運動的物體,在運動中重力勢能改變,而動能不變,機械能不守恒,故選項B錯誤;沿粗糙斜面加速下滑的物塊,由于摩擦力做功,所以機械能一定不守恒,選項C錯誤;跳傘運動員帶著張開的降落傘勻速下降,動能不變,重力勢能減小,所以機械能減小,故選項D錯誤。 答案A,3.如圖7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(),A.小球的機械能守恒 B

11、.小球的機械能增加 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,圖7,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、B錯誤;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D,1.機械能守恒定律的表達式,角度二機械能守恒定律的應用,,,2.用機械能守恒定律解題的基本思路,圖8 (1)求小球在B、A兩點的動能之比; (2)通過計算判斷小球能否沿軌道運動到C點。,解析(1)設小球的質(zhì)量

12、為m,小球在A點的動能為EkA,由機械能守恒得,設小球在B點的動能為EkB,同理有,(2)若小球能沿軌道運動到C點,小球在C點所受軌道的正壓力FN應滿足 FN0 設小球在C點的速度大小為vC,由牛頓運動定律和向心加速度公式有,由式得,全程應用機械能守恒定律得,由式可知,vCvC,即小球恰好可以沿軌道運動到C點。 答案(1)51(2)能,理由見解析,1.一小球以一定的初速度從圖示9位置進入光滑的軌道,小球先進入圓軌道1,再進入圓軌道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,若小球恰好能通過軌道2的最高點B,則小球在軌道1上經(jīng)過A處時對軌道的壓力為(),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,且處于原長狀態(tài)?,F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑,已知彈簧原長為L,圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?L(未超過彈性限度),則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中(),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點與F點等高。當彈簧壓縮量為d時,恰能使質(zhì)量m0.05 kg的滑塊沿軌道上升到B點;當彈簧壓縮量為2d時,恰能使滑塊沿軌道上升到C點。(已知彈簧彈性勢能與壓縮量的平方成正比,g10 m/s2),圖11,(1)當彈簧壓縮量為d時,求彈簧的彈性勢能及滑塊離開彈簧瞬間的速度大?。?(2)求滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù); (3)當彈簧壓縮量為d時,若沿軌道運動,滑塊能否上升到B點?請通過計算說明理由。,Ep10.1 J,(2)當xd時,滑塊恰好沿軌道到B點 mgh1Ep1 當x2d時,滑塊恰好到C點 mg(h1h2)mgLEp2 已知Epkx2,得0.5,答案(1)0.1 J2 m/s(2)0.5(3)見解析,

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