高考物理大一輪復(fù)習(xí)第五章機械能及其守恒定律第16講機械能守恒定律及其應(yīng)用課件.ppt

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,機械能及其守恒定律,第五章,,,,第16講機械能守恒定律及其應(yīng)用,,,,,,欄目導(dǎo)航,,,,,,1．重力做功與重力勢能的關(guān)系(1)重力做功的特點①重力做功與____________無關(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,機械能,(2)重力勢能①表達式：Ep＝____________.②重力勢能的特點重力勢能是物體和____________所共有的，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____________.(3)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系①定性關(guān)系：重力對物體做正功，重力勢能____________；重力對物體做負功，重力勢能____________；②定量關(guān)系：重力對物體做的功等于物體重力勢能增量的負值．即WG＝____________＝____________.,mgh,地球,有關(guān),無關(guān),減小,增大,－(Ep2－Ep1),－ΔEp,2．彈性勢能(1)定義：發(fā)生__________的物體之間，由于有彈力的相互作用而具有的勢能．(2)彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系：彈力做正功，彈性勢能_________；彈力做負功，彈性勢能____________.即W＝____________.3．機械能守恒定律及其應(yīng)用(1)內(nèi)容在只有____________或____________做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能____________.(2)守恒條件只有__________________做功．,彈性形變,減小,增加,－ΔEp,重力,彈簧彈力,保持不變,重力或彈簧彈力,1．請判斷下列表述是否正確，對不正確的表述，請說明原因．(1)被舉到高處的物體重力勢能可以為零．()(2)克服重力做功，物體的重力勢能一定增加．()(3)發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能．()(4)彈簧彈力做正功時，彈性勢能增加．()解析彈簧彈力做正功時，彈性勢能減少．(5)物體在速度增大時，其機械能可能在減小．(),√,√,√,,√,(6)物體所受合外力為零時，機械能一定守恒．()解析物體所受合外力為零時，運動狀態(tài)不會發(fā)生變化，故動能一定不變，但機械能不一定守恒．(7)物體受到摩擦力作用時，機械能一定要變化．()解析物體受摩擦力的作用時，機械能可能不變．例如物體在水平拉力的作用下沿水平粗糙地面勻速運動時，其機械能不變．(8)在只有重力、彈簧彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，物體的機械能一定守恒．(),,,√,1．機械能守恒的條件：只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功．2．機械能守恒的判斷方法：(1)從機械能的定義直接判斷：若物體動能、勢能均不變，機械能不變．若一個物體動能不變，重力勢能變化，或重力勢能不變，動能變化或動能和重力勢能同時增加(或減小)，其機械能一定變化．,一機械能守恒的判斷方法,(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，雖受其他外力，但其他外力不做功，則機械能守恒．(3)用能量轉(zhuǎn)化來判斷：若物體系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)的機械能守恒．,[例1](2018廣西南寧調(diào)研)在如圖所示的物理過程示意圖中，甲圖為一端固定有小球的輕桿，從右偏上30角釋放后繞光滑支點擺動；乙圖為末端固定有A、B兩小球的輕質(zhì)直角架，釋放后繞通過直角頂點的固定軸O無摩擦轉(zhuǎn)動；丙圖為置于光滑水平面上的A、B兩小車，B靜止，A獲得一向右的初速度后向右運動，某時刻連接兩車的細繩繃緊，然后帶動B車運動；丁圖為置于光滑水平面上的帶有豎直支架的小車，把用細繩懸掛的小球從圖示位置釋放，小球開始擺動．則關(guān)于這幾個物理過程(空氣阻力忽略不計)，下列判斷中正確的是()A．甲圖中小球機械能守恒B．乙圖中小球A的機械能守恒C．丙圖中兩車組成的系統(tǒng)機械能守恒D．丁圖中小球的機械能守恒,A,解析甲圖過程中輕桿對小球不做功，小球的機械能守恒；乙圖過程中A、B兩球通過桿相互影響(例如開始時A球帶動B球轉(zhuǎn)動)，輕桿對A的彈力不沿桿的方向，會對小球做功，所以每個小球的機械能不守恒，但把兩個小球作為一個系統(tǒng)時機械能守恒；丙圖中繩子繃緊的過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，機械能不守恒；丁圖過程中細繩也會拉動小車運動，取地面為參考系，小球的軌跡不是圓弧，細繩會對小球做功，小球的機械能不守恒，把小球和小車當做一個系統(tǒng)，機械能才守恒．,(1)機械能守恒的條件絕不是合外力的功等于零，更不是合外力為零；“只有重力做功”不等于“只受重力作用”．(2)分析機械能是否守恒時，必須明確要研究的系統(tǒng)．,二單個物體機械能守恒定律的應(yīng)用,機械能守恒定律的應(yīng)用技巧(1)機械能守恒定律是一種“能—能轉(zhuǎn)化”關(guān)系，其守恒是有條件的．因此，應(yīng)用時首先要對研究對象在所研究的過程中機械能是否守恒做出判斷．(2)如果系統(tǒng)(除地球外)只有一個物體，用守恒觀點列方程較方便；對于由兩個或兩個以上物體組成的系統(tǒng)，用轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的觀點列方程較簡便．,1．對多個物體組成的系統(tǒng)，要注意判斷物體運動過程中系統(tǒng)的機械能是否守恒．判斷方法：看是否有其他形式的能與機械能相互轉(zhuǎn)化．2．三種守恒表達式的比較,三多個物體的機械能守恒,[例3](2016湖北黃岡模擬)如圖所示，三條長度均為L的輕桿兩兩夾120在O點連接且能繞垂直桿的水平固定轉(zhuǎn)軸在豎直平面內(nèi)做無摩擦的轉(zhuǎn)動，三條桿的另一端點A、B、C分別固定著質(zhì)量為3m、2m、m的小球，從圖示位置開始，在該裝置順時針轉(zhuǎn)動120的過程中，求輕桿OA、OB、OC分別對質(zhì)量為3m、2m、m的小球所做的功．,多物體機械能守恒問題(1)多物體機械能守恒問題的分析方法①對多個物體組成的系統(tǒng)要注意判斷物體運動過程中，系統(tǒng)的機械能是否守恒；②注意尋找用繩或桿相連接的物體間的速度關(guān)系和位移關(guān)系；③列機械能守恒方程時，一般選用ΔEk＝－ΔEp的形式．(2)多物體機械能守恒問題的三點注意①正確選取研究對象；②合理選取物理過程；③正確選取機械能守恒定律常用的表達形式列式求解．,對繩索、鏈條之類的問題，由于在考查過程中其常發(fā)生形變，其重心位置對物體來說并不是固定不變的，能否正確確定重心的位置，是解決該類問題的關(guān)鍵．一般情況下常分段考慮各部分的勢能，并用各部分勢能之和作為系統(tǒng)總的重力勢能，至于參考平面，可任意選取，但以系統(tǒng)初、末狀態(tài)重力勢能便于表示為宜．,四繩索、鏈條類機械能守恒問題,[例4]如圖所示，有一條長為L的均勻金屬鏈條，一半長度在光滑斜面上，斜面傾角為θ，另一半長度沿豎直方向下垂在空中，當鏈條從靜止開始釋放后滑動，求鏈條剛好從右側(cè)全部滑出斜面時的速度是多大？,[思維導(dǎo)引]研究對象：鏈條．隱含條件：釋放后的鏈條，豎直方向的一半向下運動，放在斜面上的一半向上運動，由于豎直部分越來越多，所以鏈條做的是變加速運動，不能用勻變速直線運動的公式去解．思路分析：因為斜面光滑，所以機械能守恒，鏈條得到的動能應(yīng)是由重力勢能轉(zhuǎn)化來的，重力勢能的變化可以用重心的位置確定，要注意釋放時的重力勢能可分左右兩段考慮，然后再求和．,1．(2017江蘇常州模擬)如圖所示，斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止于水平面上，現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放，不計一切摩擦，則在小球從釋放到落至地面的過程中，下列說法正確的是()A．斜劈對小球的彈力不做功B．斜劈與小球組成的系統(tǒng)機械能守恒C．斜劈的機械能守恒D．小球重力勢能減少量等于斜劈動能的增加量解析不計一切摩擦，小球下滑時，小球和斜劈組成的系統(tǒng)只有小球的重力做功，系統(tǒng)機械能守恒，選項B正確，C、D錯誤；斜劈對小球的彈力與小球位移間夾角大于90，故彈力做負功，選項A錯誤．,B,B,3．(2018湖南岳陽調(diào)研)如圖所示，一根長L＝5m的輕繩一端固定在O′點，另一端系一質(zhì)量m＝1kg的小球．將輕繩伸直拉至水平并將小球由位置A靜止釋放，小球運動到最低點O時，輕繩剛好被拉斷．O點下方有一以O(shè)點為圓心，半徑R＝5m的圓弧狀的曲面，所有阻力不計，已知重力加速度g＝10m/s2.求：(1)輕繩所能承受的最大拉力Fm的大??；(2)小球落至曲面上的動能Ek.,[例1](12分)如圖所示，在長為L的輕桿中點A和端點B各固定一質(zhì)量均為m的小球，桿可繞O軸無摩擦地轉(zhuǎn)動，使桿從水平位置無初速度釋放擺下．求當桿轉(zhuǎn)到豎直位置時，輕桿對A、B兩球分別做了多少功？,[答題送檢]來自閱卷名師報告,答案－0.2mgL(6分)0.2mgL(6分),B,2．如圖所示為某游樂場內(nèi)水上滑梯軌道示意圖，整個軌道在同一豎直平面內(nèi)，表面粗糙的AB段軌道與四分之一光滑圓弧軌道BC在B點水平相切．點A距水面的高度為H，圓弧軌道BC的半徑為R，圓心O恰在水面．一質(zhì)量為m的游客(視為質(zhì)點)可從軌道AB的任意位置滑下，不計空氣阻力．,(1)若游客從A點由靜止開始滑下，到B點時沿切線方向滑離軌道落在水面D點，OD＝2R，求游客滑到B點時的速度vB的大小及運動中軌道摩擦力對其所做的功Wf；,3．山谷中有三塊石頭和一根不可伸長的輕質(zhì)青藤，其示意圖如圖所示．圖中A、B、C、D均為石頭的邊緣點，O為青藤的固定點，h1＝1.8m，h2＝4.0m，x1＝4.8m，x2＝8.0m．開始時，質(zhì)量分別為M＝10kg和m＝2kg的大、小兩只滇金絲猴分別位于左邊和中間的石頭上，當大猴發(fā)現(xiàn)小猴將受到傷害時，迅速從左邊石頭的A點水平跳至中間石頭．大猴抱起小猴跑到c點，抓住青藤下端，蕩到右邊石頭上的D點，此時速度恰好為零．運動過程中猴子均可看成質(zhì)點，空氣阻力不計，重力加速度g＝10m/s2.求：(1)大猴從A點水平跳離時速度的最小值；(2)抓住青藤蕩起時的速度大?。?3)猴子蕩起時，青藤對猴子的拉力大?。?答案(1)8m/s(2)9m/s(3)216N,