《新课标高考物理一轮总复习第五章第3单元机械能守恒定律（65张.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新课标高考物理一轮总复习第五章第3单元机械能守恒定律（65张.pptx（64页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、记一记 1重力势能 (1)定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。(2)表达式：Ep 。(3)矢标性：重力势能是标量，但有正负，其意义表示物体的重力势能比它在参考平面大还是小。(4)重力势能的特点：系统性：重力势能是物体和 所共有的。mgh地球第1页/共64页 相对性：重力势能的大小与参考平面的选取 ，但重力势能的变化与参考平面的选取 。(5)重力做功与重力势能变化的关系：WG 。2弹性势能 (1)定义：发生 的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，而具有的势能。(2)大小：与形变量及 有关。(3)弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能 ；弹力做负功，弹性势能 。有关
2、无关Ep弹性形变劲度系数减小增加第2页/共64页试一试1关于重力势能，下列说法中正确的是 ()A重力势能是地球与物体所组成的系统共有的B重力势能为负值，表示物体的重力势能比在参考 平面上具有的重力势能少C卫星绕地球做椭圆运动，当由近地点向远地点运 动时，其重力势能减小D只要物体在水平面以下，其重力势能为负值第3页/共64页解析：由重力势能的系统性可知，A正确；物体在参考平面时重力势能为零，高于参考平面时重力势能为正，低于参考平面时，重力势能为负，其“正、负”表示大小，B正确；卫星由近地点到远地点的过程中，克服重力做功，重力势能增大，C错误；参考平面的选取是任意的，水平面不一定是参考平面，D错。
3、答案：AB第4页/共64页机械能守恒定律机械能守恒定律想一想 如图532所示，质量为m的小球从光滑曲面上滑下，当它到达高度为h1的位置A时，速度大小为v1；当它继续滑下到高度为h2的位置B时，速度大小为v2。图532超链接第5页/共64页 (1)试根据动能定理推导小球在A、B两点运动时动能大小的变化与重力做功的关系。(2)将上述表达式等号两侧带“”号的一项移到等号另一侧，得到的表达式的物理意义是什么？第6页/共64页 1内容 在只有 做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。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
4、力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒。记一记重力或弹力第7页/共64页 (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)E1E2(E1、E2分别表示系统初、末状态时的总机械能)。(2)EkEp或Ek增Ep减(表示系统势能的减少量等于系统动能的增加量)。(3)EAEB或EA增EB减(表示系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能)。第8页/共64页 试一试2关于机械能是否守恒，下列说法正确的是 ()A做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B做匀速圆周运动的物体机械能
5、一定守恒C做变速运动的物体机械能可能守恒D合力对物体做功不为零，机械能一定不守恒解析：做匀速直线运动的物体与做匀速圆周运动的物体，如果是在竖直平面内则机械能不守恒，A、B错误；合力做功不为零，机械能可能守恒，D错误，C正确。答案：C第9页/共64页机械能守恒的判断机械能守恒的判断 例1如图533所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是 ()图533第10页/共64页 A甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒 B乙图中，A置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒 C丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，A、B系统机械能守恒 D丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆
6、运动时，小球的机械能守恒第11页/共64页 审题指导 (1)只有重力和弹簧弹力做功时，物体与弹簧组成的系统机械能守恒。(2)物体B沿斜面下滑时，放在光滑水平面上的斜面体沿水平面是运动的。尝试解题 甲图中重力和弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A机械能不守恒，A错；乙图中物体B除受重力外，还受弹力，弹力对B做负功，机械能不守恒，但从能量特点看A、B组成的系统机械能守恒，B错；丙图中绳子张力对A做负功，对B做正功，代数和为零，A、B机械能守恒，C对；丁图中动能不变，势能不变，机械能守恒，D对。答案CD第12页/共64页机械能是否守恒的几种判断方法 (1)利用机械能的定义判断(直接判
7、断)：若物体动能、势能均不变，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。第13页/共64页 (3)用能量转化来判断：若物体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，因有摩擦热产生，系统机械能将有损失。第14页/共64页单个物体机械能守恒定律的个物体机械能守恒定律的应用用1.机
8、械能守恒定律的表达式比较表达角度表达公式表达意义注意事项守恒观点EkEpEkEp系统的初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等应用时应选好重力势能的零势能面，且初末状态必须用同一零势能面计算势能第15页/共64页表达角度表达公式表达意义注意事项转化观点EkEp表示系统(或物体)机械能守恒时，系统减少(或增加)的重力势能等于系统增加(或减少)的动能应用时关键在于分清重力势能的增加量和减少量，可不选零势能面而直接计算初末状态的势能差第16页/共64页表达角度表达公式表达意义注意事项转移观点E增E减若系统由A、B两部分组成，则A部分物体机械能的增加量与B部分物体机械能的减少量相等常用于解决两个或多
9、个物体组成的系统的机械能守恒问题第17页/共64页2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤应用机械能守恒定律解题的一般步骤 (3)选取零势能面，确定研究对象在初、末状态的机械能。(4)根据机械能守恒定律列出方程。(5)解方程求出结果，并对结果进行必要的讨论和说明。第18页/共64页 例2如图534所示，斜面轨道AB与水平面之间的夹角53，BD为半径R4 m的圆弧形轨道，且B点与D点在同一水平面上，在B点，斜面轨道AB与圆弧形轨道BD相切，整个轨道处于竖直平面内且处处光滑，在A点处有一质量m1 kg的小球由静止滑下，经过B、C两点后从D点斜抛出去，最后落在地面上的S点时的速度大小vS8 m/s，已知
10、A点距地面的高度H10 m，B点距地面的高度h5 m，设以MDN为分界线，其左边为一阻力场区域，右边为真空区域，g取10 m/s2，cos 530.6，求：图534第19页/共64页 (1)小球经过B点时的速度为多大？(2)小球经过圆弧轨道最低处C点时对轨道的压力多大？(3)小球从D点抛出后，受到的阻力Ff与其瞬时速度方向始终相反，求小球从D点至S点的过程中阻力Ff所做的功。审题指导 第一步：抓关键点第20页/共64页关键点获取信息B点与D点在同一水平面上小球在B、D两点速度大小相等整个轨道处处光滑在ABCD轨道上，只有重力对小球做功，其机械能守恒MDN左边为一阻力场区域因有阻力做功，小球在M
11、DN左侧区域运动时，机械能减少第21页/共64页 第二步：找突破口 要求小球在C点时对轨道的压力对小球由A到C过程应用机械能守恒定律求得小球在C点的速度应用牛顿第二定律列式求得轨道对小球的支持力应用牛顿第三定律求得小球对轨道C点的压力。第22页/共64页尝试解题第23页/共64页答案(1)10 m/s(2)43 N(3)68 J第24页/共64页 (1)机械能守恒定律是一种“能能转化”关系，其守恒是有条件的，因此，应用时首先要对研究对象在所研究的过程中机械能是否守恒做出判断。(2)如果系统(除地球外)只有一个物体，用守恒观点列方程较方便；对于由两个或两个以上物体组成的系统，用转化或转移的观点列
12、方程较简便。第25页/共64页多个物体多个物体组成的系成的系统机械能守恒定律的机械能守恒定律的应用用 例3(2013长春调研长春调研)如图535所示，左侧为一个半径为R的半球形的碗固定在水平桌面上，碗口水平，O点为球心，碗的内表面及碗口光滑。右侧是一个固定光滑斜面，斜面足够长，倾角30。一根不可伸长的不计质量的细绳跨在碗口及光滑斜面顶端的光滑定滑轮两端上，绳的两端分别系有可视为质点的小球m1和m2，且m1m2。开始时m1恰在右端碗口水平直径A处，m2在斜面上且距离斜面顶端足够远，此时连接两球的细绳与斜面平行且恰好伸直。当m1由静止释放运动到圆心O的正下方B点时细绳突然断开，不计细绳断开瞬间的能
13、量损失。第26页/共64页图535第27页/共64页 审题指导 解答本题时应注意以下两点：(1)两球的速度大小之间的关系。(2)两球一起运动时，高度变化的关系。尝试解题 (1)设重力加速度为g，小球m1到达最低点B时m1、m2的速度大小分别为v1、v2，由运动的合成与分解得第28页/共64页第29页/共64页第30页/共64页多物体机械能守恒问题的分析方法 (1)对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中，系统的机械能是否守恒。(2)注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系。(3)列机械能守恒方程时，一般选用EkEp的形式。第31页/共64页超链接第32页/共64页第33页/共64
14、页图536第34页/共64页第35页/共64页 题后悟道利用等效法计算势能变化时一定要注意等效部分的质量关系，即根据物体的相对位置关系将物体分成若干段，在应用相关规律求解时要注意对应各部分的质量关系。即在解决涉及重力势能变化的问题时，物体的位置变化要以重心位置变化为准。第36页/共64页 如图537所示，一条长为L的柔软匀质链条，开始时静止在光滑梯形平台上，斜面上的链条长为x0，已知重力加速度为g，Lx0)。图537第37页/共64页第38页/共64页随堂巩固落实随堂巩固落实1下列说法正确的是 ()A如果物体所受到的合力为零，则其机械能一定守恒B如果物体所受到的合力做的功为零，则其机械能一定守
15、恒C物体沿光滑曲面自由下滑的过程中，其机械能一定守恒D做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒第39页/共64页解析：物体受到的合力为零，机械能不一定守恒，如在竖直方向上物体做匀速直线运动，其机械能不守恒，所以选项A、B错误；物体沿光滑曲面自由下滑的过程中，只有重力做功，所以机械能守恒，选项C正确；做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒，如自由落体运动，选项D正确。答案：CD第40页/共64页2两个质量不同的小铁块A和B，分别从高度相同的都是光滑的斜面和圆弧斜面的顶点滑向底部，如图538所示，如果它们的初速度为零，则下列说法正确的是 ()A下滑过程中重力所做的功相等B它们到达底部时动能相等C它们到达
16、底部时速率相等D它们在最高点时的机械能和它们到达最低点时的机械能大小各自相等图538第41页/共64页答案：CD第42页/共64页3.在竖直平面内，一根光滑金属杆弯成如图539所示形状，相应的曲线方程为y2.5cos(kx)m，式中k1 m1。将一光滑小环套在该金属杆上，开始时小环静止于金属杆的最低点，给小环以v020 m/s的水平初速度沿杆向右运动。取重力加速度g10 m/s2，关于小环的运动，下列说法正确的是()图539第43页/共64页A金属杆对小环不做功B金属杆对小环做功C小环能到达金属杆的最高点D小环不能到达金属杆的最高点答案：AC第44页/共64页4(2012上海高考上海高考)如图
17、5310所示，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的两倍。当B位于地面时，A恰与圆柱轴心等高。将A由静止释放，B上升的最大高度是 ()图5310第45页/共64页答案：C第46页/共64页5(2013泉州模拟泉州模拟)如图5311甲所示，圆形玻璃平板半径为r,离水平地面的高度为h，一质量为m的小木块放置在玻璃板的边缘，随玻璃板一起绕圆心O在水平面内做匀速圆周运动。图5311第47页/共64页(1)若匀速圆周运动的周期为T，求木块的线速度和所受摩擦力的大小。(2)缓慢增大玻璃板的转速，最后木块沿玻璃板边缘的切线方向水平飞出，落地点与通过
18、圆心O的竖直线间的距离为s，俯视图如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度为g，试求木块落地前瞬间的动能。第48页/共64页第49页/共64页课时跟踪跟踪检测见“课时跟踪跟踪检测（二十）（二十）”第50页/共64页（给有能力的学生加餐）1(2012广州模拟广州模拟)物体在平衡力作用下的运动中 ()A物体的机械能一定不变B如果物体的重力势能有变化，则它的机械能一定有变化C物体的动能可能变化，但机械能一定有变化D物体的重力势能可能变化，但它的机械能一定不变解析：由动能定理知，平衡力作用下物体的动能一定不变，C错，若物体的重力势能不变则机械能不变，若重力势能变化，则机械能一定有变化，B对，A、D错。答案
19、：B第51页/共64页2.如图1所示，质量分别为m和2m的两个小球A和B，中间用轻质杆相连，在杆的中点O处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在B球顺时针摆动到最低位置的过程中(不计一切摩擦)()图1第52页/共64页AB球的重力势能减少，动能增加，B球和地球组成的系统机械能守恒BA球的重力势能增加，动能也增加，A球和地球组成的系统机械能不守恒CA球、B球和地球组成的系统机械能守恒DA球、B球和地球组成的系统机械能不守恒解析：A球在上摆过程中，重力势能增加，动能也增加，机械能增加，B项正确；由于A球、B球和地球组成的系统只有重力做功，故系统的机械能守恒，C项正确，D项错误；所以B球和地球组
20、成系统的机械能一定减少，A项错误。答案：BC第53页/共64页3.如图2所示，劲度系数为k的轻质弹簧，一端系在竖直放置的半径为R的圆环顶点P，另一端系一质量为m的小球，小球穿在圆环上做无摩擦的运动。设开始时小球置于A点，弹簧处于自然状态，当小球运动到最低点时速率为v，对圆环恰好没有压力。下列分析正确的是 ()图2第54页/共64页答案：BC第55页/共64页4.内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为R的轻杆，一端固定有质量m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙。现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点(如图3所示)，由静止释放后 ()A下滑过程中甲球减少的机械能总是等
21、于乙球增加的机 械能B下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能C甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点D杆从右向左滑回时，乙球一定不能回到凹槽的最低点图3第56页/共64页解析：环形槽光滑，甲、乙组成的系统在运动过程中只有重力做功，故系统机械能守恒，下滑过程中甲减少的机械能总是等于乙增加的机械能，甲、乙系统减少的重力势能等于系统增加的动能；甲减少的重力势能等于乙增加的势能与甲、乙增加的动能之和；由于乙的质量较大，系统的重心偏向乙一端，由机械能守恒，知甲不可能滑到槽的最低点，杆从右向左滑回时乙一定会回到槽的最低点。答案：A第57页/共64页5一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到
22、最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是 ()A运动员到达最低点前重力势能始终减小B蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加C蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关第58页/共64页解析：重力做功决定重力势能的变化，随着高度的降低，重力一直做正功，重力势能一直减小，故A选项正确；弹性势能的变化取决于弹力做功，当蹦极绳张紧后，随着运动员的下落弹力一直做负功，弹性势能一直增大，故B选项正确；在蹦极过程中，由于只有重力和蹦极绳的弹力做功，故由运动员、地球及蹦极绳组成的系统机械能守
23、恒，故选项C正确；重力势能的大小与势能零点的选取有关，而势能的改变与势能零点选取无关，故选项D错误。答案：ABC第59页/共64页6.有一竖直放置的“T”形架，表面光滑，滑块A、B分别套在水平杆与竖直杆上，A、B用一不可伸长的轻细绳相连，A、B质量相等，且可看做质点，如图4所示，开始时细绳水平伸直，A、B静止。由静止释放B后，已知当细绳与竖直方向的夹角为60时，滑块B沿着竖直杆下滑的速度为v，则连接A、B的绳长为 ()图4第60页/共64页答案：D第61页/共64页7.如图5所示，有一条长为L的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，求链条刚好全部滑出斜面时的速度是多大。图5第62页/共64页第63页/共64页感谢您的观看。第64页/共64页