物理第五章 機(jī)械能 5.3 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用

《物理第五章 機(jī)械能 5.3 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理第五章 機(jī)械能 5.3 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用（63頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3講機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用【知識(shí)導(dǎo)圖】mgh地球參考平面-Ep彈性形變形變量-Ep重力或彈力重力或彈力EB減Ek+Ep-Ep【微點(diǎn)撥】1.重力做功的兩個(gè)特點(diǎn):(1)重力做功與路徑無(wú)關(guān),只與始末位置的高度差有關(guān)。(2)重力做功不引起物體機(jī)械能的變化。2.兩點(diǎn)易錯(cuò)提醒:(1)物體的重力勢(shì)能與零勢(shì)能面的選取有關(guān),而物體重力勢(shì)能的變化與零勢(shì)能面的選取無(wú)關(guān)。(2)單物體機(jī)械能守恒的條件是只有重力做功,而多物體(即系統(tǒng))機(jī)械能守恒的條件是只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功,但這并不等于只受重力和彈力作用。【慧眼糾錯(cuò)】(1)重力勢(shì)能的大小與零勢(shì)能參考面的選取無(wú)關(guān)。糾錯(cuò):_。(2)物體克服重力做功,物體的重力勢(shì)能一定

2、減少。糾錯(cuò):_。重力勢(shì)能具有相對(duì)性,與零勢(shì)能參考平面選取有關(guān)物體克服重力做功,即重力做負(fù)功,高度增加,物體的重力勢(shì)能一定增加(3)發(fā)生形變的物體都具有彈性勢(shì)能。 糾錯(cuò):_。(4)彈簧彈力做負(fù)功時(shí),彈性勢(shì)能減少。 糾錯(cuò):_。只有發(fā)生彈性形變的物體,因有彈力的相互作用才具有彈性勢(shì)能彈簧彈力做負(fù)功的過程,是彈簧形變?cè)黾拥倪^程,彈性勢(shì)能增加(5)物體所受合外力為零時(shí),機(jī)械能一定守恒。 糾錯(cuò):_。做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力為零,若是勻速上升則機(jī)械能增加,勻速下降則機(jī)械能減少(6)物體除受重力外,還受其他力,則物體的機(jī)械能一定不守恒。 糾錯(cuò):_。機(jī)械能守恒的條件是只有重力或彈力做功,與是否受其他力無(wú)關(guān)

3、考點(diǎn)1機(jī)械能守恒的理解與判斷【典題探究】 【典例1】(2018保定模擬)如圖所示,傾角為的光滑斜面體C固定于水平地面上,小物塊B置于斜面上,通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與物體A相連接,釋放后,A將向下運(yùn)動(dòng),則在A碰地前的運(yùn)動(dòng)過程中()導(dǎo)學(xué)號(hào)04450110A.A的加速度大小為gB.物體A機(jī)械能守恒C.由于斜面光滑,所以物塊B機(jī)械能守恒D.A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒【解析】選D。物體A向下運(yùn)動(dòng)的過程中除受到重力以外,還受到細(xì)繩向上的拉力,物體A下落的加速度一定小于g,故A錯(cuò)誤;物體A下落過程中,細(xì)繩的拉力做負(fù)功,A的機(jī)械能不守恒,故B錯(cuò)誤;由于斜面光滑,A、B組成的系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,只有重力做功

4、,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,但細(xì)繩拉力對(duì)B做正功,B的機(jī)械能增加,故C錯(cuò)誤,D正確?！就P(guān)秘籍】 1.對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解:(1)只受重力作用。(2)除重力外,物體還受其他力,但其他力不做功或做功代數(shù)和為零。(3)除重力外,只有系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功,只有動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,無(wú)其他形式能量的轉(zhuǎn)化。2.機(jī)械能守恒判斷的三種方法:定義定義法法利用機(jī)械能的定義直接判斷利用機(jī)械能的定義直接判斷, ,分析物體分析物體或系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能的和是否變化或系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能的和是否變化, ,若若不變不變, ,則機(jī)械能守恒則機(jī)械能守恒做功做功法法若物體或系統(tǒng)只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做若物體或系統(tǒng)只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做

5、功功, ,或有其他力做功或有其他力做功, ,但其他力做功的代但其他力做功的代數(shù)和為零數(shù)和為零, ,則機(jī)械能守恒則機(jī)械能守恒轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化法法若物體或系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互若物體或系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化, ,則機(jī)械能守恒則機(jī)械能守恒【考點(diǎn)沖關(guān)】 1.下列運(yùn)動(dòng)的物體中,機(jī)械能守恒的是()A.加速上升的運(yùn)載火箭B.被勻速吊起的集裝箱C.光滑曲面上自由運(yùn)動(dòng)的物體D.在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)的物體【解析】選C。加速向上運(yùn)動(dòng)的運(yùn)載火箭,動(dòng)能和重力勢(shì)能都增加,機(jī)械能增加,故A錯(cuò)誤;被勻速吊起的集裝箱動(dòng)能不變,而重力勢(shì)能增加,機(jī)械能增加,故B錯(cuò)誤;光

6、滑曲面上自由運(yùn)動(dòng)的物體,曲面對(duì)物體的支持力不做功,只有重力對(duì)物體做功,其機(jī)械能守恒,故C正確;在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)的物體做減速運(yùn)動(dòng),重力勢(shì)能不變,而動(dòng)能減少,機(jī)械能減小,故D錯(cuò)誤。2.(多選)(2018常德模擬)輕質(zhì)彈簧一端懸掛于天花板,另一端與一小木塊相連處于靜止?fàn)顟B(tài),一子彈以水平速度v瞬間射穿木塊,不計(jì)空氣阻力()A.子彈射穿木塊的過程中,子彈與木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒B.子彈射穿木塊后,木塊在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒C.木塊在向右擺動(dòng)過程中,木塊的動(dòng)能與彈簧的彈性勢(shì)能之和在變小D.木塊在向右擺動(dòng)過程中重力的功率在變小【解析】選A、C。子彈射穿木塊的過程中,子彈相對(duì)木塊發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng),有摩擦力

7、做功,故子彈與木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,故A正確;子彈射穿木塊后,木塊在運(yùn)動(dòng)過程受到彈簧的彈力作用,且彈簧彈力對(duì)木塊做功,木塊機(jī)械能不守恒,故B錯(cuò)誤;木塊在向右擺動(dòng)過程中,木塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,由于木塊重力勢(shì)能增大,故木塊的動(dòng)能與彈簧的彈性勢(shì)能之和在變小,故C正確;木塊在最低點(diǎn)時(shí),重力的瞬時(shí)功率為零,達(dá)到最高點(diǎn)時(shí),速度為零,重力的瞬時(shí)功率為零,故在此過程中重力的瞬時(shí)功率先增大后減小,故D錯(cuò)誤。3.(2018南昌模擬)將地面上靜止的貨物豎直向上吊起,貨物由地面運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)的過程中,v-t圖象如圖所示。以下判斷正確的是()A.前2 s內(nèi)與最后2 s內(nèi)貨物的平均速度和加速度都相同B.前2

8、 s內(nèi)貨物處于超重狀態(tài)C.最后2 s內(nèi)貨物只受重力作用D.第2 s末至第6 s末的過程中,貨物的機(jī)械能守恒【解析】選B。在v-t圖象中,斜率表示加速度,前2 s內(nèi)與最后2 s內(nèi)貨物做勻加速運(yùn)動(dòng)和勻減速運(yùn)動(dòng),加速度不同,故A錯(cuò)誤;前2 s內(nèi)貨物向上做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度向上,處于超重狀態(tài),故B正確;最后2 s內(nèi)的加速度大小為a= =4 m/s2HC,故小球可以通過O點(diǎn)2Cvmg mR22C1mv2R4(3)小球由P點(diǎn)落下通過O點(diǎn)的過程,由機(jī)械能守恒定律得:mgH= 解得:v0=10 m/s小球通過O點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)小球經(jīng)時(shí)間t落到AB圓弧軌道上,則有:x=v0ty= gt2且:x2+y2=R22

9、01mv2212解得:t=1 s(另解舍棄)又有:vy=gtv= 解得:v=10 m/s答案:(1)10 m(2)見解析(3)10 m/s220yvv33考點(diǎn)3多物體機(jī)械能守恒問題 【典題探究】 【典例3】(2016江蘇高考)如圖所示,傾角為的斜面A被固定在水平面上,細(xì)線的一端固定于墻面,另一端跨過斜面頂端的小滑輪與物塊B相連,B靜止在斜面上?；喿髠?cè)的細(xì)線水平,右側(cè)的細(xì)線與斜面平行,A、B的質(zhì)量均為m,撤去固定A的裝置后,A、B均做直線運(yùn)動(dòng)。不計(jì)一切摩擦,重力加速度為g。求:導(dǎo)學(xué)號(hào)04450112(1)A固定不動(dòng)時(shí),A對(duì)B支持力的大小N。(2)A滑動(dòng)的位移為x時(shí),B的位移大小s。(3)A滑動(dòng)

10、的位移為x時(shí)的速度大小vx?！窘馕觥?1)支持力的大小N=mgcos(2)根據(jù)幾何關(guān)系sx=x(1-cos),sy=xsin,且s2= 解得s= x22xyss2(1 cos )(3)B下降的高度sy=xsin根據(jù)機(jī)械能守恒定律mgsy= 根據(jù)速度的定義得vA= 則vB= 解得vx=vA= 。22AB11mvmv22Bxsvtt，A2(1 cos ) v ，2gxsin3 2cos答案:(1)mgcos(2) (3) 2(1 cos ) x 2gxsin3 2cos【通關(guān)秘籍】 多物體機(jī)械能守恒問題的解題思路【考點(diǎn)沖關(guān)】(多選)(2018臨夏模擬)內(nèi)壁光滑的環(huán)形凹槽半徑為R,固定在豎直平面內(nèi),

11、一根長(zhǎng)度為 R的輕桿,一端固定有質(zhì)量為m的小球甲,另一端固定有質(zhì)量為2m的小球乙,將兩小球放入凹槽內(nèi),小球乙位于凹槽的最低點(diǎn),如圖所示。由靜止釋放后()導(dǎo)學(xué)號(hào)044501132A.下滑過程中甲球減少的機(jī)械能總等于乙球增加的機(jī)械能B.下滑過程中甲球減少的重力勢(shì)能總等于乙球增加的重力勢(shì)能C.桿從左向右滑時(shí),甲球無(wú)法下滑到凹槽的最低點(diǎn)D.桿從右向左滑回時(shí),乙球一定能回到凹槽的最低點(diǎn)【解析】選A、C、D。甲與乙兩個(gè)小球構(gòu)成的系統(tǒng)只有重力做功,機(jī)械能守恒,故甲減小的機(jī)械能一定等于乙增加的機(jī)械能,故A正確;甲與乙兩個(gè)小球構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,甲球減小的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為乙的重力勢(shì)能和動(dòng)能以及甲的動(dòng)能,故B錯(cuò)誤

12、;若甲球沿凹槽下滑到槽的最低點(diǎn),乙則到達(dá)與圓心等高處,但由于乙的質(zhì)量比甲大,造成機(jī)械能增加了,明顯違背了機(jī)械能守恒定律,故甲球不可能到凹槽的最低點(diǎn),故C正確;由于機(jī)械能守恒,動(dòng)能減為零時(shí),重力勢(shì)能不變,故桿從右向左滑回時(shí),乙球一定能回到凹槽的最低點(diǎn),故D正確?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示,把小車放在傾角為30的光滑斜面上,用輕繩跨過定滑輪使之與盛有沙子的小桶相連,不計(jì)滑輪質(zhì)量及摩擦,已知小車的質(zhì)量為3m,小桶與沙子的總質(zhì)量為m,小車從靜止釋放后,在小桶上升豎直高度為h的過程中()A.小桶處于失重狀態(tài)B.小桶的最大速度為 C.小車受繩的拉力等于mgD.小車的最大動(dòng)能為mgh1gh2【解析】選B。小桶能夠由靜止上升是由于小車對(duì)它的拉力大于它自身的重力,小桶加速度向上,則小桶處于超重狀態(tài),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于整個(gè)系統(tǒng)均在加速,當(dāng)小桶上升至h高度時(shí)速度最大,對(duì)系統(tǒng)由機(jī)械能守恒定律得3mghsin 30-mgh= ,解得vm= ,選項(xiàng)B2m14mv2gh2正確;由于小桶處于超重狀態(tài),繩對(duì)小桶的拉力與繩對(duì)小車的拉力為相互作用力,大小相等,即FT=mg+ma,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;速度最大時(shí)的動(dòng)能也最大,即Ekm= 選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2m133mvmgh,28