2020高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第15講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課件 新人教版.ppt

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,教材知識(shí)梳理考點(diǎn)互動(dòng)探究教師備用習(xí)題,一、重力勢能與重力做功1.物體的重力勢能等于它所受的與所處位置的的乘積,Ep=,是標(biāo)量.2.重力勢能是物體和所共有的.重力勢能的大小與零勢能面的選取有關(guān),但重力勢能的變化量與零勢能面的選取無關(guān).3.重力做功與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān),只與重力及有關(guān),WG=mgh.重力做功與重力勢能變化的關(guān)系:WG=-Ep.,重力,高度,mgh,地球,初、末位置的高度差,二、彈性勢能1.定義:物體由于發(fā)生而具有的能,是標(biāo)量.2.彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系:W=-Ep.,彈性形變,三、機(jī)械能守恒定律1.內(nèi)容:在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變.2.表達(dá)式(1)守恒角度:E1=E2.(2)轉(zhuǎn)化角度:Ek=-Ep.(3)轉(zhuǎn)移角度:EA=-EB.3.判斷方法:(1)只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功;(2)只有動(dòng)能和勢能之間轉(zhuǎn)化,沒有其他能量參與.,【辨別明理】(1)重力勢能的大小及變化與零勢能面的選取有關(guān).()(2)重力做功與路徑有關(guān).()(3)物體所受的合外力為零時(shí),物體的機(jī)械能一定守恒.()(4)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒.()(5)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能可能守恒.()(6)形變量越大,彈性勢能越大.()(7)重力勢能越大,重力做功就越多.(),答案(1)()(2)()(3)()(4)()(5)()(6)()(7)(),考點(diǎn)一機(jī)械能守恒的理解和判斷,例1(多選)在如圖15-1所示的物理過程示意圖中,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);乙圖中輕繩一端連著一小球,從右偏上30角處自由釋放;丙圖為物體A將彈簧壓縮的過程中;丁圖為不計(jì)任何阻力和定滑輪質(zhì)量時(shí),A加速下落,B加速上升過程中.關(guān)于這幾個(gè)物理過程(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.乙圖中小球機(jī)械能守恒C.丙圖中物體A的機(jī)械能守恒D.丁圖中A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,圖15-1,答案AD,解析甲圖過程中輕桿對(duì)小球不做功,小球的機(jī)械能守恒,選項(xiàng)A正確;乙圖過程中小球在繩子繃緊的瞬間有動(dòng)能損失,機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;丙圖中重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功,物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,但物體A的機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;丁圖中繩子張力對(duì)A做負(fù)功,對(duì)B做正功,代數(shù)和為零,A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,選項(xiàng)D正確.,圖15-2,答案AD,變式題2(多選)如圖15-3所示,輕彈簧一端固定在O點(diǎn),另一端系一小球,將小球從與懸點(diǎn)O在同一水平面且使彈簧保持原長的A點(diǎn)無初速度地釋放,讓小球自由擺下,不計(jì)空氣阻力,在小球由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過程中,下列說法中正確的是()A.小球的機(jī)械能守恒B.小球的機(jī)械能減少C.小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和不變D.小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,圖15-3,答案BD,解析小球由A點(diǎn)下擺到B點(diǎn)的過程中,彈簧被拉長,彈簧的彈力對(duì)小球做了負(fù)功,所以小球的機(jī)械能減少,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;在此過程中,由于只有重力和彈簧的彈力做功,所以小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,即小球減少的重力勢能等于小球獲得的動(dòng)能與彈簧增加的彈性勢能之和,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.,要點(diǎn)總結(jié),機(jī)械能是否守恒的判斷方法:(1)利用機(jī)械能的定義判斷:如果物體動(dòng)能與勢能之和不變,則機(jī)械能守恒.(2)利用機(jī)械能守恒條件判斷:只有重力對(duì)單一物體做功,則機(jī)械能守恒;只有重力或(彈簧、橡皮筋)彈力對(duì)系統(tǒng)做功,或重力和彈力以外的其他力對(duì)系統(tǒng)做的總功為零,則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.(3)利用能量轉(zhuǎn)化判斷:若物體系統(tǒng)與外界沒有能量交換,或系統(tǒng)內(nèi)沒有機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化,則系統(tǒng)機(jī)械能守恒.注意彈簧彈力對(duì)物體做功時(shí),彈簧和物體系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,物體的機(jī)械能并不守恒.,考點(diǎn)二單體機(jī)械能守恒的應(yīng)用,例2人教版必修2改編如圖15-4甲所示,游樂場的過山車可以底朝上在圓軌道上運(yùn)行,游客不會(huì)掉下來.我們把這種情形抽象為如圖乙所示的模型:弧形軌道的下端與豎直圓軌道相接,使質(zhì)量為m的小球從弧形軌道上端滾下,小球從圓軌道下端進(jìn)入后沿圓軌道運(yùn)動(dòng).已知圓軌道的半徑為R,重力加速度為g,不考慮阻力.(1)若小球從高為h處由靜止釋放,求小球到達(dá)圓軌道底端時(shí)對(duì)軌道的壓力;(2)若要使小球運(yùn)動(dòng)過程中不脫離軌道,討論小球由靜止釋放時(shí)的高度滿足的條件;,(3)若讓小球從高為h=2R處的A點(diǎn)由靜止釋放,求小球所能達(dá)到的最大高度.,圖15-4,變式題(多選)如果把撐桿跳全過程分成四個(gè)階段:ab、bc、cd、de,如圖15-5所示,則對(duì)這四個(gè)階段的描述錯(cuò)誤的是()A.ab階段:加速助跑,人和桿的機(jī)械能增加B.bc階段:桿彎曲、人上升,系統(tǒng)動(dòng)能減少,重力勢能和彈性勢能增加C.cd階段:桿伸直、人上升,人的動(dòng)能減少量等于重力勢能增加量D.de階段:人過橫桿后下落,重力所做的功等于人機(jī)械能的增加量,圖15-5,答案CD,解析ab階段,人加速助跑,人和桿的機(jī)械能增加,A正確;bc階段,桿彎曲、人上升,人和桿組成的系統(tǒng)只有重力做功,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,其中系統(tǒng)動(dòng)能減少,重力勢能和彈性勢能增加,B正確;cd階段,桿伸直、人上升,人和桿組成的系統(tǒng)只有重力做功,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,人的動(dòng)能和桿的彈性勢能的減少量等于重力勢能增加量,C錯(cuò)誤;de階段,人過橫桿后下落,只有重力做功,人的機(jī)械能守恒,D錯(cuò)誤.,要點(diǎn)總結(jié),機(jī)械能守恒定律是解答能量問題的基本方法之一,分析運(yùn)動(dòng)過程中物體的機(jī)械能是否守恒是解題的關(guān)鍵,在解決物體的運(yùn)動(dòng)問題時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮用能量方法,如曲線運(yùn)動(dòng)、含彈簧類運(yùn)動(dòng)問題等.應(yīng)用時(shí)首先要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析,以確定在所研究的過程中機(jī)械能是否守恒,再選合適的表達(dá)式求解.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律求解多過程問題時(shí)可對(duì)全過程應(yīng)用機(jī)械能守恒定律列式求解.,考點(diǎn)三多物體的機(jī)械能守恒問題,例3(多選)如圖15-6所示,三個(gè)小球A、B、C的質(zhì)量均為m,A與B、C間通過鉸鏈用輕桿連接,桿長為L.B、C置于水平地面上,用一輕質(zhì)彈簧連接,彈簧處于原長.現(xiàn)A由靜止釋放后下降到最低點(diǎn),兩輕桿的夾角由60變?yōu)?20.A、B、C在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),彈簧在彈性限度內(nèi),忽略一切摩擦,重力加速度為g,則此下降過程中(),圖15-6,題根分析,系統(tǒng)機(jī)械能守恒時(shí),內(nèi)部的相互作用力分為兩類:(1)剛體產(chǎn)生的彈力:如輕繩產(chǎn)生的彈力,斜面產(chǎn)生的彈力,輕桿產(chǎn)生的彈力等.(2)彈簧產(chǎn)生的彈力:系統(tǒng)中有彈簧,彈簧的彈力在整個(gè)過程中做功,彈性勢能參與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化.輕繩的拉力、斜面的彈力、輕桿產(chǎn)生的彈力做功,使機(jī)械能在相互作用的兩物體間進(jìn)行等量的轉(zhuǎn)移,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.雖然彈簧的彈力也做功,但包括彈簧在內(nèi)的系統(tǒng)機(jī)械能也守恒.對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律列方程的角度:(1)系統(tǒng)初態(tài)的機(jī)械能等于末態(tài)的機(jī)械能;(2)系統(tǒng)中某些物體減少的機(jī)械能等于其他物體增加的機(jī)械能.,變式網(wǎng)絡(luò),變式題1(多選)2019蘇州調(diào)研如圖15-7所示,豎直固定的光滑直桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球,初始時(shí)靜置于a點(diǎn).一原長為l的輕質(zhì)彈簧左端固定在O點(diǎn),右端與小球相連.直桿上還有b、c、d三點(diǎn),且b與O在同一水平線上,Ob=l,Oa、Oc與Ob的夾角均為37,Od與Ob的夾角為53.現(xiàn)釋放小球,小球從a點(diǎn)開始下滑,到達(dá)d點(diǎn)時(shí)速度為0,在此過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi).下列說法正確的是(重力加速度為g,sin37=0.6,cos37=0.8)(),圖15-7,答案BCD,圖15-8,答案C,變式題3(多選)2018衡水押題卷如圖15-9所示,小物塊套在固定豎直桿上,用輕繩連接后跨過小定滑輪與小球相連.開始時(shí)物塊與定滑輪等高.已知小球的質(zhì)量是物塊質(zhì)量的兩倍,桿與滑輪間的距離為d,重力加速度為g,繩及桿足夠長,不計(jì)一切摩擦.現(xiàn)將物塊由靜止釋放,在物塊向下運(yùn)動(dòng)過程中()A.剛釋放時(shí)物塊的加速度為gB.物塊速度最大時(shí),繩子的拉力一定大于物塊的重力C.小球重力的功率一直增大,圖15-9,答案A,答案D,4.打開水龍頭,水順流而下,仔細(xì)觀察將會(huì)發(fā)現(xiàn)連續(xù)的水流柱的直徑在流下的過程中,是逐漸減小的(即上粗下細(xì)).設(shè)水龍頭出口處半徑為1cm,安裝在離接水盆75cm高處,如果測得水在出口處的速度大小為1m/s,g取10m/s2,則水流柱落到盆中的半徑為()A.1cmB.0.75cmC.0.5cmD.0.25cm,答案C,答案A,7.如圖所示,可看作質(zhì)點(diǎn)的物塊A、B、C用細(xì)線通過輕滑輪連接,滑輪通過輕桿固定在天花板上,另一與A連接的細(xì)線固定在地面上,B與C、C與地面間距離都是L.已知A的質(zhì)量為m1,B、C的質(zhì)量都是m2,且m2m12m2.A距滑輪足夠遠(yuǎn),重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力.現(xiàn)將A與地面間的細(xì)線剪斷.(1)求A上升過程中的最大速度;(2)若B恰好著地,求m1與m2的關(guān)系.,