2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第18講 機械能守恒定律及其應(yīng)用課件 新人教版.ppt

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考點分階突破 高考模擬演練 教師備用習(xí)題 考綱解讀 第18講 理解重力勢能 彈性勢能的概念 并能計算 掌握機械能守恒的條件 會判斷物體的機械能是否守恒 掌握機械能守恒定律的三種表達形式 理解其物理意義 并能熟練應(yīng)用 一 重力勢能和彈性勢能1 重力勢能 1 概念 物體由于而具有的能 2 表達式 Ep 3 矢標(biāo)性 重力勢能是量 正負表示其 考點一機械能守恒的理解與判斷 知能必備 被舉高 mgh 標(biāo) 大小 2 彈性勢能 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) 彈簧的彈性勢能越大 二 機械能守恒定律1 機械能 和統(tǒng)稱為機械能 即E 其中勢能包括和 2 機械能守恒定律內(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 彈性形變 越大 越大 動能 勢能 Ek Ep 重力勢能 彈性勢能 重力 彈力 保持不變 考向探究 1 在下列所描述的運動過程中 若物體所受到的空氣阻力均可忽略不計 則機械能守恒的是 A 小孩沿滑梯勻速滑下B 電梯中的貨物隨電梯一起勻速下降C 發(fā)射過程中的火箭加速上升D 被投擲出的鉛球在空中運動 答案 D 解析 小孩沿滑梯勻速下滑時 其動能不變 重力勢能減小 故機械能不守恒 其實是有摩擦存在 將機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能 選項A錯誤 貨物勻速下降 與A選項類似 它的機械能也不守恒 選項B錯誤 火箭加速上升 動能增大 重力勢能也增大 故機械能增大 機械能不守恒 其實是外力對它做了功 故機械能會增大 選項C錯誤 D中的鉛球在空中運動時 只受重力的作用 其機械能是守恒的 選項D正確 2 在如圖18 1所示的物理過程示意圖中 甲圖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 丙圖為輕繩一端連著一小球 從右偏上30 角處自由釋放 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機械能守恒C 丙圖中小球機械能守恒D 丁圖中小球機械能守恒 圖18 1 答案 A 3 如圖18 2所示 梯形物塊靜止于墻角附近的水平面上 現(xiàn)將一小球從圖示位置由靜止釋放 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 梯形物塊的機械能守恒B 小球與梯形物塊之間的彈力不做功C 梯形物塊與小球組成的系統(tǒng)機械能守恒D 小球重力勢能的減少量等于梯形物塊動能的增加量 圖18 2 答案 C 4 多選 如圖18 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 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 圖18 3 答案 BD 特別提醒 機械能守恒的判斷方法 1 用定義判斷 若物體動能 勢能均不變 則機械能不變 若一個物體動能不變 重力勢能變化 重力勢能不變 動能變化或動能和重力勢能同時增加 減少 其機械能一定變化 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 雖受其他力 但其他力不做功 則機械能守恒 3 用能量轉(zhuǎn)化來判斷 若物體或系統(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 則物體或系統(tǒng)機械能守恒 4 對多個物體組成的系統(tǒng) 除考慮外力是否只有重力或彈力做功外 還要考慮系統(tǒng)內(nèi)力做功 如有滑動摩擦力做功時 因摩擦生熱 系統(tǒng)機械能將有損失 考點二機械能守恒定律的應(yīng)用 知能必備 1 機械能守恒的三種表達式 Ek Ep 總和 零勢能面 Ep 動能 EB減 減少量 2 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 考向探究 例1 2017 江蘇揚州考前調(diào)研 游樂場的過山車可以底朝上在圓軌道上運行 游客不會掉下來 我們把這種情形抽象為如圖18 4所示的模型 弧形軌道的下端與豎直圓軌道相接 使質(zhì)量為m的小球從弧形軌道上端滾下 小球從圓軌道下端進入后沿圓軌道運動 如果已知圓軌道的半徑為R 重力加速度為g 不考慮阻力 1 若小球從高為h處由靜止釋放 求小球到達圓軌道底端時對軌道的壓力 2 若要使小球運動過程中不脫離軌道 討論小球由靜止釋放時的高度滿足的條件 3 若讓小球從高為h 2R處的A點由靜止釋放 試求小球所能達到的最大高度 圖18 4 變式 多選 2017 山東煙臺二模 如圖18 5所示 一輕質(zhì)彈簧下端固定 直立于水平地面上 將質(zhì)量為m的物塊從彈簧頂端B點的正上方h高處的A點由靜止釋放 物塊在C點的速度達到最大 在D點速度變?yōu)榱?用x1表示B C間的距離 EkC EpC分別表示物塊在C點的動能和重力勢能 EpD表示物塊在D點時的重力勢能 取地面為重力勢能參考面 若改變h 則下列圖像中表示各物理量間關(guān)系正確的是 圖18 5 圖18 6 答案 AB 特別提醒 應(yīng)用機械能守恒定律解題的一般步驟 考點三多物體機械能守恒問題 知能必備 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 Ek Ep的形式 考向探究 例2如圖18 7所示 一質(zhì)量不計的細線一端繞過無摩擦的輕質(zhì)小定滑輪O與質(zhì)量為5m的砝碼相連 另一端與套在一根固定光滑的豎直桿上 質(zhì)量為m的圓環(huán)相連 直桿上有A C B三點 且C為AB的中點 AO與豎直桿的夾角 53 C點與滑輪O在同一水平高度 滑輪與豎直桿相距為L 重力加速度為g 設(shè)直桿足夠長 圓環(huán)和砝碼在運動過程中不會與其他物體相碰 現(xiàn)將圓環(huán)從A點由靜止釋放 試求 已知sin53 0 8 cos53 0 6 1 砝碼下降到最低點時 圓環(huán)的速度大小 2 圓環(huán)下滑到B點時的速度大小 3 圓環(huán)能下滑的最大距離 圖18 7 特別提醒 考點四非質(zhì)點的機械能守恒問題 知能必備 在應(yīng)用機械能守恒定律處理實際問題時 經(jīng)常遇到像 鏈條 液柱 類的物體 其在運動過程中將發(fā)生形變 其重心位置相對物體也發(fā)生變化 因此這類物體不能再看成質(zhì)點來處理 物體雖然不能看成質(zhì)點來處理 但因只有重力做功 物體整體機械能守恒 一般情況下 可將物體分段處理 確定質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體各部分的重心位置 根據(jù)初 末狀態(tài)物體重力勢能的變化列式求解 考向探究 例3如圖18 9所示 AB為光滑的水平面 BC是傾角為 的足夠長的光滑斜面 斜面體固定不動 AB BC間用一小段光滑圓弧軌道相連 一條長為L的均勻柔軟鏈條開始時靜止放在ABC面上 其一端D至B的距離為L a 現(xiàn)自由釋放鏈條 則 重力加速度為g 1 鏈條下滑過程中機械能是否守恒 簡述理由 2 鏈條的D端滑到B點時 鏈條的速率為多大 圖18 9 高考真題 答案 B 答案 B 答案 BCD 答案 AB 5 多選 2018 濟南一中月考 如圖18 14甲所示 質(zhì)量不計的彈簧豎直固定在水平地面上 t 0時刻 將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放 小球落到彈簧上將彈簧壓縮到最低點 然后又被彈簧彈起離開彈簧 上升到一定高度后再下落 如此反復(fù) 通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器 測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖像如圖乙所示 則 A t2時刻彈簧的彈性勢能最大B t3時刻彈簧的彈性勢能最大C t1 t3這段時間內(nèi) 彈簧的彈性勢能先減小后增大D t1 t3這段時間內(nèi) 彈簧的彈性勢能先增大后減小 精選模擬 圖18 14 3 如圖所示 在下列不同情形中將光滑小球以相同速率v射出 忽略空氣阻力 結(jié)果只有一種情形小球不能到達天花板 則該情形是 ABCD