高考物理大一輪復(fù)習(xí)第五章機(jī)械能及其守恒定律第16講機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課件.ppt

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,機(jī)械能及其守恒定律,第 五 章,,,,第16講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用,,,,,,欄目導(dǎo)航,,,,,,1．重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系 (1)重力做功的特點(diǎn) ①重力做功與____________無(wú)關(guān)，只與始末位置的____________有關(guān)． ②重力做功不引起物體____________的變化．,路徑,高度差,機(jī)械能,(2)重力勢(shì)能 ①表達(dá)式：Ep＝____________. ②重力勢(shì)能的特點(diǎn) 重力勢(shì)能是物體和____________所共有的，重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取____________，但重力勢(shì)能的變化與參考平面的選取____________. (3)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 ①定性關(guān)系：重力對(duì)物體做正功，重力勢(shì)能____________；重力對(duì)物體做負(fù)功，重力勢(shì)能____________； ②定量關(guān)系：重力對(duì)物體做的功等于物體重力勢(shì)能增量的負(fù)值．即WG＝____________＝____________.,mgh,地球,有關(guān),無(wú)關(guān),減小,增大,－(Ep2－Ep1),－ΔEp,2．彈性勢(shì)能 (1)定義：發(fā)生__________的物體之間，由于有彈力的相互作用而具有的勢(shì)能． (2)彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系：彈力做正功，彈性勢(shì)能_________；彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能____________.即W＝____________. 3．機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 (1)內(nèi)容 在只有____________或____________做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能____________. (2)守恒條件 只有__________________做功．,彈性形變,減小,增加,－ΔEp,重力,彈簧彈力,保持不變,重力或彈簧彈力,1．請(qǐng)判斷下列表述是否正確，對(duì)不正確的表述，請(qǐng)說(shuō)明原因． (1)被舉到高處的物體重力勢(shì)能可以為零．( ) (2)克服重力做功，物體的重力勢(shì)能一定增加．( ) (3)發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢(shì)能．( ) (4)彈簧彈力做正功時(shí)，彈性勢(shì)能增加．( ) 解析 彈簧彈力做正功時(shí)，彈性勢(shì)能減少． (5)物體在速度增大時(shí)，其機(jī)械能可能在減?。? ),√,√,√,×,√,(6)物體所受合外力為零時(shí)，機(jī)械能一定守恒．( ) 解析 物體所受合外力為零時(shí)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)發(fā)生變化，故動(dòng)能一定不變，但機(jī)械能不一定守恒． (7)物體受到摩擦力作用時(shí)，機(jī)械能一定要變化．( ) 解析 物體受摩擦力的作用時(shí)，機(jī)械能可能不變．例如物體在水平拉力的作用下沿水平粗糙地面勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其機(jī)械能不變． (8)在只有重力、彈簧彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，物體的機(jī)械能一定守恒．( ),×,×,√,1．機(jī)械能守恒的條件：只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功． 2．機(jī)械能守恒的判斷方法： (1)從機(jī)械能的定義直接判斷：若物體動(dòng)能、勢(shì)能均不變，機(jī)械能不變．若一個(gè)物體動(dòng)能不變，重力勢(shì)能變化，或重力勢(shì)能不變，動(dòng)能變化或動(dòng)能和重力勢(shì)能同時(shí)增加(或減小)，其機(jī)械能一定變化．,一 機(jī)械能守恒的判斷方法,(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，雖受其他外力，但其他外力不做功，則機(jī)械能守恒． (3)用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判斷：若物體系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．,[例1](2018·廣西南寧調(diào)研)在如圖所示的物理過(guò)程示意圖中，甲圖為一端固定有小球的輕桿，從右偏上30°角釋放后繞光滑支點(diǎn)擺動(dòng)；乙圖為末端固定有A、B兩小球的輕質(zhì)直角架，釋放后繞通過(guò)直角頂點(diǎn)的固定軸O無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)；丙圖為置于光滑水平面上的A、B兩小車，B靜止，A獲得一向右的初速度后向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻連接兩車的細(xì)繩繃緊，然后帶動(dòng)B車運(yùn)動(dòng)；丁圖為置于光滑水平面上的帶有豎直支架的小車，把用細(xì)繩懸掛的小球從圖示位置釋放，小球開(kāi)始擺動(dòng)．則關(guān)于這幾個(gè)物理過(guò)程(空氣阻力忽略不計(jì))，下列判斷中正確的是( ) A．甲圖中小球機(jī)械能守恒 B．乙圖中小球A的機(jī)械能守恒 C．丙圖中兩車組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D．丁圖中小球的機(jī)械能守恒,A,(1)機(jī)械能守恒的條件絕不是合外力的功等于零，更不是合外力為零；“只有重力做功”不等于“只受重力作用”． (2)分析機(jī)械能是否守恒時(shí)，必須明確要研究的系統(tǒng)．,二 單個(gè)物體機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用,機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用技巧 (1)機(jī)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(shí)首先要對(duì)研究對(duì)象在所研究的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒做出判斷． (2)如果系統(tǒng)(除地球外)只有一個(gè)物體，用守恒觀點(diǎn)列方程較方便；對(duì)于由兩個(gè)或兩個(gè)以上物體組成的系統(tǒng)，用轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)列方程較簡(jiǎn)便．,1．對(duì)多個(gè)物體組成的系統(tǒng)，要注意判斷物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒． 判斷方法：看是否有其他形式的能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化． 2．三種守恒表達(dá)式的比較,三 多個(gè)物體的機(jī)械能守恒,[例3](2016·湖北黃岡模擬)如圖所示，三條長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的輕桿兩兩夾120°在O點(diǎn)連接且能繞垂直桿的水平固定轉(zhuǎn)軸在豎直平面內(nèi)做無(wú)摩擦的轉(zhuǎn)動(dòng)，三條桿的另一端點(diǎn)A、B、C分別固定著質(zhì)量為3m、2m、m的小球，從圖示位置開(kāi)始，在該裝置順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)120°的過(guò)程中，求輕桿OA、OB、OC分別對(duì)質(zhì)量為3m、2m、m的小球所做的功．,多物體機(jī)械能守恒問(wèn)題 (1)多物體機(jī)械能守恒問(wèn)題的分析方法 ①對(duì)多個(gè)物體組成的系統(tǒng)要注意判斷物體運(yùn)動(dòng)過(guò)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(shí)，一般選用ΔEk＝－ΔEp的形式． (2)多物體機(jī)械能守恒問(wèn)題的三點(diǎn)注意 ①正確選取研究對(duì)象； ②合理選取物理過(guò)程； ③正確選取機(jī)械能守恒定律常用的表達(dá)形式列式求解．,對(duì)繩索、鏈條之類的問(wèn)題，由于在考查過(guò)程中其常發(fā)生形變，其重心位置對(duì)物體來(lái)說(shuō)并不是固定不變的，能否正確確定重心的位置，是解決該類問(wèn)題的關(guān)鍵．一般情況下常分段考慮各部分的勢(shì)能，并用各部分勢(shì)能之和作為系統(tǒng)總的重力勢(shì)能，至于參考平面，可任意選取，但以系統(tǒng)初、末狀態(tài)重力勢(shì)能便于表示為宜．,四 繩索、鏈條類機(jī)械能守恒問(wèn)題,[例4]如圖所示，有一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻金屬鏈條，一半長(zhǎng)度在光滑斜面上，斜面傾角為θ，另一半長(zhǎng)度沿豎直方向下垂在空中，當(dāng)鏈條從靜止開(kāi)始釋放后滑動(dòng)，求鏈條剛好從右側(cè)全部滑出斜面時(shí)的速度是多大？,[思維導(dǎo)引]研究對(duì)象：鏈條． 隱含條件：釋放后的鏈條，豎直方向的一半向下運(yùn)動(dòng)，放在斜面上的一半向上運(yùn)動(dòng)，由于豎直部分越來(lái)越多，所以鏈條做的是變加速運(yùn)動(dòng)，不能用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式去解． 思路分析：因?yàn)樾泵婀饣?，所以機(jī)械能守恒，鏈條得到的動(dòng)能應(yīng)是由重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化來(lái)的，重力勢(shì)能的變化可以用重心的位置確定，要注意釋放時(shí)的重力勢(shì)能可分左右兩段考慮，然后再求和．,1．(2017·江蘇常州模擬)如圖所示，斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止于水平面上，現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放，不計(jì)一切摩擦，則在小球從釋放到落至地面的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是( ) A．斜劈對(duì)小球的彈力不做功 B．斜劈與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 C．斜劈的機(jī)械能守恒 D．小球重力勢(shì)能減少量等于斜劈動(dòng)能的增加量 解析 不計(jì)一切摩擦，小球下滑時(shí)，小球和斜劈組成的系統(tǒng)只有小球的重力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選項(xiàng)B正確，C、D錯(cuò)誤；斜劈對(duì)小球的彈力與小球位移間夾角大于90°，故彈力做負(fù)功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．,B,B,3．(2018·湖南岳陽(yáng)調(diào)研)如圖所示，一根長(zhǎng)L＝5 m的輕繩一端固定在O′點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量m＝1 kg的小球．將輕繩伸直拉至水平并將小球由位置A靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)O時(shí)，輕繩剛好被拉斷．O點(diǎn)下方有一以O(shè)點(diǎn)為圓心，半徑R＝5 m的圓弧狀的曲面，所有阻力不計(jì)，已知重力加速度g＝10 m/s2.求： (1)輕繩所能承受的最大拉力Fm的大小； (2)小球落至曲面上的動(dòng)能Ek.,[例1](12分)如圖所示，在長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿中點(diǎn)A和端點(diǎn)B各固定一質(zhì)量均為m的小球，桿可繞O軸無(wú)摩擦地轉(zhuǎn)動(dòng)，使桿從水平位置無(wú)初速度釋放擺下．求當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，輕桿對(duì)A、B兩球分別做了多少功？,[答題送檢]····································來(lái)自閱卷名師報(bào)告,答案 －0.2 mgL(6分) 0.2 mgL(6分),B,2．如圖所示為某游樂(lè)場(chǎng)內(nèi)水上滑梯軌道示意圖，整個(gè)軌道在同一豎直平面內(nèi)，表面粗糙的AB段軌道與四分之一光滑圓弧軌道BC在B點(diǎn)水平相切．點(diǎn)A距水面的高度為H，圓弧軌道BC的半徑為R，圓心O恰在水面．一質(zhì)量為m的游客(視為質(zhì)點(diǎn))可從軌道AB的任意位置滑下，不計(jì)空氣阻力．,(1)若游客從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始滑下，到B點(diǎn)時(shí)沿切線方向滑離軌道落在水面D點(diǎn)，OD＝2R，求游客滑到B點(diǎn)時(shí)的速度vB的大小及運(yùn)動(dòng)中軌道摩擦力對(duì)其所做的功Wf；,3．山谷中有三塊石頭和一根不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)青藤，其示意圖如圖所示．圖中A、B、C、D均為石頭的邊緣點(diǎn)，O為青藤的固定點(diǎn)，h1＝1.8 m，h2＝4.0 m，x1＝4.8 m，x2＝8.0 m．開(kāi)始時(shí)，質(zhì)量分別為M＝10 kg和m＝2 kg的大、小兩只滇金絲猴分別位于左邊和中間的石頭上，當(dāng)大猴發(fā)現(xiàn)小猴將受到傷害時(shí)，迅速?gòu)淖筮吺^的A點(diǎn)水平跳至中間石頭．大猴抱起小猴跑到c點(diǎn)，抓住青藤下端，蕩到右邊石頭上的D點(diǎn)，此時(shí)速度恰好為零．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中猴子均可看成質(zhì)點(diǎn)，空氣阻力不計(jì)，重力加速度g＝10 m/s2.求： (1)大猴從A點(diǎn)水平跳離時(shí)速度的最小值； (2)抓住青藤蕩起時(shí)的速度大??； (3)猴子蕩起時(shí)，青藤對(duì)猴子的拉力大?。?答案 (1)8 m/s (2)9 m/s (3)216 N,