2017年高考物理一轮复习课件 基础课时（14）机械能守恒定律及其应用

2017年高考物理一轮复习课件 基础课时（14）机械能守恒定律及其应用内容摘要：

1、基础课时 14 机械能守恒定律及其应用 知识梳理 知识点一 、 重力做功与重力势能 (1)重力做功与 _无关 ， 只与始 、 末位置的 _有关。 (2)重力做功不引起物体 _的变化。 (1)定性关系：重力对物体做正功 ， 重力势能就 _；重力对物体做负功 ， 重力势能就 _。 (2)定量关系：重力对物体做的功 _物体重力势能的 _量。 即 ( _。 (3)重力势能的变化量是绝对的 ， 与参考面的选取 _。 路径 高度差 机械能 减小 增大 减小 等于 关 (1)概念：物体由于发生 _而具有的能。 (2)大小：弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关 ， 弹簧的形变量 _， 劲度系数 _ 2、， 弹簧的弹性势能越大。 (3)弹力做功与弹性势能变化的关系：类似于重力做功与重力势能变化的关系，用公式表示： W _。 弹性形变 越大 越大 思考 如图所示，起重机正在向高处起吊楼板。 (1)楼板上升过程中 ， 重力势能怎么变化。 重力做什么功。 (2)若被吊楼板的质量为 2吨，将它从地面起吊至 20米高的楼层。 则楼板的重力势能变化了多少。 重力做了多少功。 两者存在什么关系。 知识点二 、 机械能守恒定律及应用 _和 _统称为机械能 ， 其中势能包括 _和_。 (1)内容：在只有 _做功的物体系统内 ， 动能与势能可以相互转化 ， 而总的机械能 _。 弹性势能 重力势能 重力或弹力 保持 3、不变 (2) 表达式： 12 m v 21 _。 12 m 只有重力或弹簧的弹力做功。 动能 势能 思考 运动员抛出的铅球所受空气的阻力远小于其重力，请思考以下问题： (1)铅球在空中运动过程中 ， 能否视为机械能守恒。 (2)若铅球被抛出时速度大小一定 ， 铅球落地时的速度大小与运动员将铅球抛出的方向有关吗。 (3)在求解铅球落地的速度大小时，可以考虑应用什么规律。 诊断自测 下列说法中正确的是 ( ) 它的重力势能的大小也随之确定 它的重力势能也越大 5 3 J， 重力势能减少了 解析 物体的重力势能与参考面有关 ， 同一物体在同一位置相对不同的参考面的重力势能不同 ， 选项 体在 4、零势能面以上 ， 距零势能面的距离越大 ， 重力势能越大；物体在零势能面以下 ， 距零势面的距离越大 ， 重力势能越小 ， 选项 力势能中的正 、 负号表示大小 ， 5 3 选项 力做的功等于重力势能的减少量 ，选项 D 所示 ， 在光滑水平面上有一物体 ， 它的左端连接着一轻弹簧 ， 弹簧的另一端固定在墙上 ， 在力 当撤去力 物体将向右运动 ， 在物体向右运动的过程中 ， 下列说法正确的是 ( ) 图 1 解析 因弹簧左端固定在墙上 ， 右端与物体连接 ， 故撤去 弹簧先伸长到原长后 ， 再被物体拉伸 ， 其弹性势能先减少后增加 ， 物体的机械能先增大后减小 ， 故 A、 B、 答案 D 5、3.(多选 )如图 2所示 ， 下列关于机械能是否守恒的判断正确的是 ( ) 图 2 物体 物体 物体 不计任何阻力和定滑轮质量时 A、 小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时 ， 小球的机械能守恒 解析 甲图中重力和弹力做功 ， 物体 但物体 图中物体 还受弹力 ， 弹力对 机械能不守恒 ， 但从能量特点看 A、 图中绳子张力对 对 代数和为零 ， A、 图中小球的动能不变 ， 势能不变 ， 机械能守恒 ， 答案 ， 可视为质点的小球 A、 跨过固定在地面上 、 半径为 的两倍。 当 将 ) 图 3 A . 2 R B. 5 C. 4 D. 2 解析 设 A 球刚落地时两球速度大小为 v ，根 据机 6、械能守恒定律得： 2 12(2 m m ) 得 3 B 球继续上升的高度 h gB 球上升的最大高度为 h R 43R。 答案 C 考点一 机械能守恒的判断 机械能守恒的判定方法 (1)做功判断法：若物体系统内只有重力和弹簧弹力做功 ， 其他力均不做功或其他力做功的代数和为零 ， 则系统的机械能守恒。 (2)能量转化判断法：若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能 (如没有内能增加 )，则系统的机械能守恒。 【 例 1】 如图 4所示 ， 斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上 ，现将一小球从图示位置静止释放 ， 不计 7、一切摩擦 ， 则在小球从释放到落至地面的过程中 ， 下列说法正确的是 ( ) 图 4 解析 小球的位移方向竖直向下 ， 斜劈对小球的弹力对小球做负功 ， 小球对斜劈的弹力对斜劈做正功 ， 斜劈的机械能增大 ，小球的机械能减少 ， 但斜劈与小球组成的系统机械能守恒 ， 小球重力势能的减少量 ， 等于小球和斜劈动能增加量之和 ， 故 A、 C、 答案 B 【 变式训练 】 1.(多选 )如图 5所示，一轻弹簧一端固定在 一端系一小球，将小球从与悬点 点无初速度地释放，让小球自由摆下，不计空气阻力，在小球由 的过程中，下列说法中正确的是 ( ) 图 5 解析 小球由 点的过程中 ， 弹簧被拉长 ， 8、弹簧的弹力对小球做了负功 ， 所以小球的机械能减少 ， 故选项 此过程中 ， 由于有重力和弹簧的弹力做功 ， 所以小球与弹簧组成的系统机械能守恒 ， 即小球减少的重力势能 ， 等于小球获得的动能与弹簧增加的弹性势能之和 ， 故选项 答案 点二 单个物体的机械能守恒 机械能守恒定律 动能定理 不同点 适用条件 只有重力或弹力做功 没有条件限制，它不但允许重力和弹力做功，还允许其他力做功 分析思路 只需分析研究对象初、末状态的动能和势能 不但要分析研究对象初、末状态的动能，还要分析所有外力所做的功 研究对象 一般是物体组成的系统 一般是一个物体 (质点 ) 书写方式 有多种书写方式，一般常用等号两 9、边都是动能与势能的和 等号左边一定是合力的总功，右边是动能的变化 相同点 (1)思想方法相同：机械能守恒定律和动能定理都是从做功和能量转化的角度来研究物体在力的作用下状态的变化。 (2)表达这两个规律的方程都是标量式 【 例 2】 (2016广州二模 )如图 6所示 ， 在同一竖直平面内 ， 一轻质弹簧静止放于光滑斜面上 ， 其一端固定 ， 另一端恰好与水平线 为 点 ， 另一端系一质量为 将细绳拉至水平 ， 此时小球在位置 C。 现由静止释放小球 ， 小球到达最低点 细绳刚好被拉断 ， h；之后小球在运动过程中恰好与弹簧接触并沿斜面方向压缩弹簧 ， 弹簧的最大压缩量为 x。 试求： 图 6 10、(1)细绳所能承受的最大拉力 F； (2)斜面倾角 的正切值； (3)弹簧所获得的最大弹性势能 解析 (1) 小球由 C 运动到 D 的过程机械能守 恒，则： 12m 2 在 D 点由牛顿第二定律得： F F 3 由牛 顿第三定律知，细绳所能承受的最大拉力为 3 (2) 小球由 D 运动到 A 的过程做平抛运动，则： 2 解得： 2 ) 小球到达 A 点时，有： 2 g ( h L ) 小球在压缩弹簧的过程中，小球与弹簧组成的系统机械能守恒，则： 12m ： L h L ) 答案 (1)3 (2) ( 3) x L h L ) 【 拓展延伸 】 (1)在 【 例 2】 中 ， 试分析小球由位置 11、 的过程中 ， 重力的功率如何变化。 (2)在 【 例 2】 中 ， 若撤去弹簧 ， 试求当小球沿斜面下滑距离 小球的动能。 解析 (1)由 P 可知刚释放时 v 0， P 0， 到最低点时 ， 90 ， P 0， 故小球由位置 的过程中 ， 重力的功率先增大后减小。 (2)全过程对小球由机械能守恒定律得 h ) 解得 E k L h L )。 答案 (1) 重力的功率先增大后减小 (2) x L h L ) 方法提炼 应用机械能守恒定律解题的一般步骤 【变式训练】 2. (2015 海南单科， 14) 如图 7 所示，位于竖直平面内的光滑轨道由四分之一圆弧 抛物线 成，圆弧半径 平， b 点为抛物线顶点。 已知 h 2 m ， s 2 m。 取重力加速度大小 g 10 m/ 图 7 (1)一。