《物理專題五 機(jī)械能 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理專題五 機(jī)械能 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用（34頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第3 講機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用一、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(guān)，只與始、末位置的_有關(guān)路徑高度差(2)重力做功不引起物體_的變化 機(jī)械能2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，重力勢能就_；重力對物體做負(fù)功，重力勢能就_(2) 定量關(guān)系：重力對物體做的功等于物體重力勢能的_量即 WG(Ep2Ep1)Ep1Ep2_.(3) 重力勢能的變化量是絕對 的 ， 與 參 考 面 的 選 取_減小增大減少Ep無關(guān) 【基礎(chǔ)檢測】 1自由下落的物體在下落過程中，其重力做功和重力勢能變化的情況為()A重力做正功，重力勢能減小B重力做正功，重力勢能增加C重力做負(fù)
2、功，重力勢能減小D重力做負(fù)功，重力勢能增加答案：A二、彈性勢能1概念：發(fā)生_的物體(各部分)之間，由于有彈力的相互作用，而具有的勢能2大小：與形變量及_有關(guān)3彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系(1)彈力做正功，彈性勢能_；彈力做負(fù)功，彈性勢能_彈性形變勁度系數(shù)減小增大三、機(jī)械能守恒定律1內(nèi)容：在只有_做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和勢能可以互相_，而總的機(jī)械能保持_2機(jī)械能守恒的條件：只有_或_做功重力或彈力轉(zhuǎn)化不變重力彈力列依次進(jìn)行的過程中，機(jī)械能不守恒的是( 【基礎(chǔ)檢測】2如圖 5-3-1 所示，用輕彈簧相連的物塊 A 和 B 放在光滑的水平面上，物塊 A 緊靠豎直墻壁，一顆子彈沿水平方向射入物塊 B
3、后留在其中，由子彈、彈簧和 A、B 所組成的系統(tǒng)在下)圖 5-3-1. . .A子彈射入物塊 B 的過程B物塊 B 帶著子彈向左運(yùn)動，直到彈簧壓縮量最大的過程C彈簧推著帶子彈的物塊 B 向右運(yùn)動，直到彈簧恢復(fù)原長的過程D帶著子彈的物塊 B 因慣性繼續(xù)向右運(yùn)動，直到彈簧伸長量達(dá)到最大的過程答案：A考點1機(jī)械能守恒的條件及判斷方法 重點歸納1守恒條件只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功可以從兩個方面理解：(1)只受重力作用例如在不考慮空氣阻力的情況下的各種拋體運(yùn)動，物體的機(jī)械能守恒(2)受其他力，但其他力不做功，只有重力或彈力做功例如物體沿光滑的曲面下滑，受重力和曲面的支持力作用，但曲面的支持力不做功，物體
4、的機(jī)械能守恒2判斷方法(1)利用機(jī)械能的定義判斷(直接判斷)：若物體動能、勢能之和不變，機(jī)械能守恒(2)利用守恒條件判斷：若物體或系統(tǒng)只有重力(或內(nèi)力的彈力)做功，則機(jī)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(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒【考題題組】1(多選)如圖 5-3-2 所示，下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是()甲乙丙丁圖 5-3-2A甲圖中，物體 A 將彈簧壓縮的過程中，物體 A 機(jī)械能守恒B乙圖中，物體 A 固定，物體 B 沿斜面勻速下滑，物體 B的機(jī)械能守恒C丙圖中，不計任何阻力和定滑輪質(zhì)量時，A 加速下落，B 加速上升過程中
5、，A、B 組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D丁圖中，小球沿水平面做勻速圓錐擺運(yùn)動時，小球的機(jī)械能守恒答案：CD考點2單個物體的機(jī)械能守恒 重點歸納1機(jī)械能守恒的三種表達(dá)式對比項目表達(dá)式物理意義注意事項守恒觀點EkEpEkEp系統(tǒng)初狀態(tài)機(jī)械能的總和與末狀態(tài)機(jī)械能的總和相等應(yīng)用時應(yīng)選好重力勢能的零勢能面，且初末狀態(tài)必須用同一零勢能面計算勢能（續(xù)表）項目表達(dá)式物理意義注意事項轉(zhuǎn)化觀點EkEp表示系統(tǒng)(或物體)機(jī)械能守恒時，系統(tǒng)減少(或增加)的重力勢能等于系統(tǒng)增加(或減少)的動能應(yīng)用時關(guān)鍵在于分清重力勢能的增加量和減少量，可不選零勢能面而直接計算初末狀態(tài)的勢能差轉(zhuǎn)移觀點EA增EB減若系統(tǒng)由A、B兩部分組成，則A部
6、分物體機(jī)械能的增加量與B部分物體機(jī)械能的減少量相等常用于解決兩個或多個物體組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問題2.求解單個物體機(jī)械能守恒問題的基本思路(1)選取研究對象物體(2)根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程，進(jìn)行受力、做功分析，判斷機(jī)械能是否守恒(3)恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在過程的初、末狀態(tài)時的機(jī)械能(4)選取方便的機(jī)械能守恒定律的方程形式(Ek1 Ep1 Ek2Ep2、EkEp)進(jìn)行求解【考題題組】圖 5-3-3A適當(dāng)調(diào)整高度 h，可使小球從軌道最高點 M 飛出后，恰好落在軌道右端口 N 處B若 h2R，則小球在軌道最低點對軌道的壓力為 5mgC只有 h 大于等于 2.5R 時，小球才能到達(dá)
7、圓軌道的最高點 MD若 hR，則小球能上升到圓軌道左側(cè)離地高度為 R 的位置，該過程重力做功為 mgR答案：BC3(2016 年甘肅蘭州診斷)如圖 5-3-4 所示，豎直平面內(nèi)的一半徑 R0.50 m 的光滑圓弧槽 BCD，B 點與圓心 O 等高，一水平面與圓弧槽相接于 D 點，質(zhì)量 m0.10 kg 的小球從 B 點正上方 H0.95 m 高處的 A 點自由下落，由 B 點進(jìn)入圓弧軌道，從 D 點飛出后落在水平面上的 Q 點，DQ 間的距離 x2.4 m，球從 D 點飛出后的運(yùn)動過程中相對水平面上升的最大高度 h0.80 m，g 取 10 m/s2，不計空氣阻力，求：(1)小球經(jīng)過 C 點時
8、軌道對它的支持力大小 FN.(2)小球經(jīng)過最高點 P 的速度大小 vP.(3)D 點與圓心 O 的高度差 hOD.圖 5-3-4考點3多個物體的機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 重點歸納1對多個物體組成的系統(tǒng)要注意判斷物體運(yùn)動過程中，系統(tǒng)的機(jī)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(jī)械能守恒方程時，一般選用EkEp 或EAEB 的形式【考題題組】4(多選，2015 年新課標(biāo)卷)如圖 5-3-5 所示，滑塊 a、b的質(zhì)量均為 m，a 套在固定豎直桿上，與光滑水平地面相距 h，b 放在地面上，a、b 通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運(yùn))動不計摩擦，a、b 可視為質(zhì)點，重力加速度大
9、小為 g.則(圖 5-3-5解析：首先，把 a、b 看成一個系統(tǒng)，運(yùn)動中機(jī)械能守恒，b 先加速后減速，a 到達(dá)地面時 b 速度為 0，故桿對 b 先做正功后做負(fù)功，A 錯誤；根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒，a 的重力勢能的減確；a 下落時，開始受到沿桿向上的支持力，a 的加速度小于 g，后來受桿的沿桿向下的拉力，此時 a 的加速度大于 g，C 錯誤；a 剛開始的一段下落過程中桿對 a 做負(fù)功，a 的機(jī)械能減少，a的機(jī)械能最小時桿對 a 的作用力為 0，此時桿對 b 也沒有力的作用，故 b 對地面的壓力大小為 mg，D 正確答案：BD5(2017 年山東濟(jì)南質(zhì)檢)如圖 5-3-6 所示，跨過同一高度處的定滑
10、輪的細(xì)線連接著質(zhì)量相同的物體 A 和 B，A 套在光滑水平桿上，定滑輪離水平桿的高度 h0.2 m，開始時讓連著 A的細(xì)線與水平桿的夾角137，由靜止釋放B，當(dāng)細(xì)線與水平桿的夾角253時，A 的速度為多大？在以后的運(yùn)動過程中，A 所獲得的最大速度為多大？(設(shè) B 不會碰到水平桿，sin 370.6，sin 530.8，取 g10 m/s2)圖 5-3-6由于繩子的拉力對 A 做正功，使 A 加速，至左滑輪正下方時速度最大，此時 B 的速度為零，此過程 B 下降高度設(shè)為 h2，則由機(jī)械能守恒定律得模型用機(jī)械能守恒定律解決非質(zhì)點問題 重點歸納在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律處理實際問題時，經(jīng)常遇到像“鏈條”“
11、液柱”類的物體，其在運(yùn)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(jī)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例題：如圖 5-3-7 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 La.現(xiàn)自由釋放鏈條，則：圖 5-3-7(1)鏈條下滑過程中，系統(tǒng)的機(jī)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？解：(1)鏈條在下滑過程中機(jī)械能守恒，因為斜面 BC 和 AB面均光滑，鏈條下滑時只有重力做功，符合機(jī)械能守恒的條件(2)設(shè)鏈條質(zhì)量為 m，可以認(rèn)為始末狀態(tài)的重力勢能變化是由 La 段下降引起的，如圖 5-3-8 所示，則高度減少量h(aLa2)sin La2sin 圖 5-3-8【觸類旁通】如圖 5-3-9 所示，粗細(xì)均勻，兩端開口的 U 形管內(nèi)裝有同種液體，開始時兩邊液面高度差為 h，管中液柱總長度為 4h，后來讓液體自由流動，當(dāng)兩液面高度相等時，右側(cè)液面下降的速度為()圖 5-3-9圖 D31答案：A
物理專題五 機(jī)械能 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用
