步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 5.3机械能守恒定律

步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 5.3机械能守恒定律内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 机械能守恒定律考纲解读 性势能的概念，解其物理意义，并能熟练应用1对重力做功和重力势能变化关系的理解将质量为 100 物体从地面提升到 10 m 高处，在这个过程中，下列说法中正确的是(取 g10 m/s 2)()A重力做正功，重力势能增加 04 力做正功，重力势能减少 04 力做负功，重力势能增加 04 力做负功，重力势能减少 04 解析W G104 J， W G0 4 J，C 项正确2对机械能的理解如图 1 所示，质量分别为 M、m 的两个小球置于高低不同的两个平台上，a、b、c 分别为不同高度的参考平面，下列说法正确的是()图 1A若以 c 为参考 2、平面，M 的机械能大B若以 b 为参考平面，M 的机械能大C若以 a 为参考平面，无法确定 M、m 机械能的大小D无论如何选择参考平面，总是 M 的机械能大答案动能和势能的转化及机械能守恒的判断如图 2 所示，一轻质弹簧竖直固定在水平地面上，O 点为弹簧原长时上端的位置，一个质量为 m 的物体从 O 点正上方的 A 点由静止释放落到弹簧上，物体压缩弹簧到最低点 B 后向上运动，则以下说法正确的是 ()光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 物体落到 O 点后，立即做减速运动B物体从 O 点运动到 B 点，动能先增大后减小C物体在 B 点时加速度为零D若不计空气阻力，在整个过程中，物体与弹簧组成 3、的系统机械能守恒答案机械能守恒定律的应用山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动一滑雪坡由 B 是倾角为 37的斜坡， 半径为 R5 m 的圆弧面，圆弧面和斜面相切于B 点，与水平面相切于 C 点，如图 3 所示，直高度差 h8.8 m，运动员连同滑雪装备总质量为 80 A 点由静止滑下通过 C 点后飞落(不计空气阻力和摩擦阻力，g 取 10 m/s2，70.6，7求：图 3(1)运动员到达 C 点时的速度大小；(2)运动员经过 C 点时轨道受到的压力大小答案(1)14 m/s(2)3 936 1)由 AC 过程，应用机械能守恒定律得：mg(hh) hR(1 37)解得：v C14 m/s(2)在 C 4、 点，由牛顿第二定律得：F C C3 936 ，运动员在 C 点时对轨道的压力大小为 3 936 力做功与重力势能1重力做功的特点(1)重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关(2)重力做功不引起物体机械能的变化2重力势能(1)概念：物体由于被举高而具有的能(2)表达式：E p3)矢标性：重力势能是标量，正负表示其大小3重力做功与重力势能变化的关系(1)定性关系：重力对物体做正功，重力势能就减少；重力对物体做负功，重力势能就增加(2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量即 ( 械能守恒定律1内容在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能会发生相互转化，但机械能的总量保持不 5、变2机械能守恒的条件只有重力或弹力做功3对守恒条件的理解(1)只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒(2)受其他力，但其他力不做功，只有重力或系统内的弹力做功(3)弹力做功伴随着弹性势能的变化，并且弹力做的功等于弹性势能的减少量4机械能守恒的三种表达式(1)1、 别表示系统初、末状态时的总机械能)(2)E p 或 E p 减 (表示系统动能的增加量等于系统势能的减少量)(3) E B 减 (表示系统只有 A、B 两部分时，A 增加的机械能等于B 减少的机械能) 机械能守恒的判断机械能守恒的判断方法(1)利用机械能的定义判断(直接判断 )：若物体动能、势能均不 6、变，则机械能不变若一个物体动能不变、重力势能变化，或重力势能不变、动能变化或动能和重力势能同时增加(减小) ，其机械能一定变化(2)用做功判断：若物体或系统只有重力( 或弹簧的弹力)做功，虽受其他力，但其他力不做功，机械能守恒(3)用能量转化来判断：若物体或系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体或系统机械能守恒(4)对多个物体组成的系统，除考虑外力是否只有重力做功外，还要考虑系统内力做功，如有滑动摩擦力做功时，因摩擦生热，系统机械能将有损失例 1如图 4 所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()图 4A甲图中，火箭升空的过程中，若匀速升空机械能守恒，若加速升 7、空机械能不守恒B乙图中物体匀速运动，机械能守恒C丙图中小球做匀速圆周运动，机械能守恒D丁图中，轻弹簧将 A、B 两小车弹开，两小车组成的系统机械能不守恒，两小车和弹簧组成的系统机械能守恒解析甲图中无论火箭匀速上升还是加速上升，由于有推力做功，机械能增加，因而机械能不守恒光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，机械能不守恒丙图中，小球受到的所有力都不做功，机械能守恒丁图中，弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能转化为两小车的动能，两小车与弹簧组成的系统机械能守恒答案械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力为零；“只有重力做功”不等于“只受重力作用” 2对于一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等情况， 8、除非题目特别说明，否则机械能必定不守恒3对于系统机械能是否守恒，可以根据能量的转化进行判断突破训练 1如图 5 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 5A斜劈对小球的弹力不做功B斜劈与小球组成的系统机械能守恒C斜劈的机械能守恒D小球机械能的减小量等于斜劈动能的增大量答案有竖直方向的位移，所以斜劈对球做功不计一切摩擦，小球下滑过程中，小球和斜劈组成的系统中只有动能和重力势能相互转化，系统机械能守恒，故选B、械能守恒定律的三种表达形式及应用1守恒观点(1)表达式：E (2)意义：系统初状态的机 9、械能等于末状态的机械能(3)注意问题：要先选取零势能参考平面，并且在整个过程中必须选取同一个零势能参考平面2转化观点(1)表达式：E k 2)意义：系统的机械能守恒时，系统增加( 或减少)的动能等于系统减少(或增加) 的势能3转移观点(1)表达式：E A 增 E B 减(2)意义：若系统由 A、B 两部分组成，当系统的机械能守恒时，则 A 部分机械能的增加量等于 B 部分机械能的减少量例 2在竖直平面内，一根光滑金属杆弯成如图 6 所示形状，相应的曲线方程为 y)(m)，式中 k1 m1 光滑小环套在该金属杆上，在 P( 23 6m,0)点给小环以平行于杆、大小为 10 m/s 的初速度，让小 10、环沿杆向 x 轴正方向运动，取 g10 m/于小环的运动，下列说法正确的是( )图 6A金属杆对小环不做功B小环沿 x 轴方向的分运动为匀速运动C小环到达金属杆的最高点时的速度为 5 m/环到达 Q( m，2.5 m)点时的速度为 10 m/解析小环光滑不存在摩擦力，运动的时候，金属杆对小环只有支持力的作用，支持力的方向始终都是与运动方向垂直的，因此支持力不做功，所以 A 正确；小环运动时金属杆对小环的支持力沿 x 轴方向有水平分量，小环在水平方向具有加速度，是变速运动，所以 B 错；根据题图和曲线方程可以看出小环运动到最高点时，上升的高度为2.5 m，由机械能守恒定律 v5 12 20 12 11、 2m/s，所以 C 正确； Q 点的纵坐标为2.5 m 即高度为2.5 m，代入上式得 v5 6光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，所以 D 错答案如图 7 所示，一根很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球 a 和 质量为 m，静置于地面；b 球质量为 3m，用手托住，高度为 h，此时轻绳刚好拉紧不计空气阻力，从静止开始释放 b 后，a 可能到达的最大高度为()图 7Ah Bh D解析在 b 球落地前，a、b 球组成的系统机械能守恒，且 a、b 两球速度大小相等，根据机械能守恒定律可知：3 (m3m )v2，v ，b 球落地时，a 球高度12 h，之后 a 球向上做 12、竖直上抛运动，在这个过程中机械能守恒， h，h12 ，所以 a 球可能到达的最大高度为 正确机械能守恒定律分析竖直平面内的圆周运动模型例 3如图 8，在竖直平面内有一固定光滑轨道，其中 长为 R 的水平直轨道，、半径为 R 的 圆弧轨道，两轨道相切于 B 点在外力作用下，一小球从34A 点由静止开始做匀加速直线运动，到达 B 点时撤去外力已知小球刚好能沿圆轨道经过最高点 C，重力加速度为 8光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)小球在 C 点的速度的大小；(2)小球在 运动的加速度的大小；(3)小球从 D 点运动到 A 点所用的时间审题与关联解析(1)小球刚好能沿圆轨道经过最高点 C，则有：)设小球在 运动的加速度为 a，则由运动学公式得v 2 到 C，只有重力做功，小球的机械能守恒，则有：R 12 2C 12 2式联立可得 a g，v B52 5)设小球过 D 点的速度为 C 到 D，小球的机械能守恒：12 2C 12 23 点时的速度为 B 到 A，由机械能守恒定律得mv。