高三物理一轮复习课件 机械能守恒定律及其应用

课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理第3节机械能守恒定律及其应用机械能守恒定律及其应用课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理机械能守恒定律及其应用课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理(1)重力势能的大小与零势能参考面的选取有关。()(2)重力势能的变化与零势能参考面的选取无关。()(3)被举到高处的物体重力势能一定不为零。()(4)克服重力做功，物体的重力势能一定增加。()(5)发生弹性形变的物体都具有弹性势能。()(6)弹力做正功弹性势能一定增加。()(7)物体所受的合外力为零，物体的机械能一定守恒。()(8)物体的速度增大时，其机械能可能减小。()(9)物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒。()√√×√√××√√课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理要点一机械能守恒的理解与判断1．对机械能守恒条件的理解(3)除重力外，只有系统内的弹力做功，并且弹力做的功等于弹性势能变化量的负值，那么系统的机械能守恒，注意并非物体的机械能守恒，如与弹簧相连的小球下摆的过程机械能减少。(2)除重力外，物体还受其他力，但其他力不做功或做功代数和为零。(1)只受重力作用，例如不考虑空气阻力的各种抛体运动，物体的机械能守恒。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理2．机械能是否守恒的三种判断方法(3)利用能量转化判断：若物体系统与外界没有能量交换，物体系统内也没有机械能与其他形式能的转化，则物体系统机械能守恒。(2)利用守恒条件判断。(1)利用机械能的定义判断：若物体动能、势能之和不变，机械能守恒。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理[多角练通]1．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一定守恒C．做变速运动的物体机械能可能守恒D．合外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；合外力做功不为零，机械能可能守恒，D错误、C正确。答案：C课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理2．如图5­3­1所示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上，现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放到落至地面的过程中，下列说法正确的是()A．斜劈对小球的弹力不做功B．斜劈与小球组成的系统机械能守恒C．斜劈的机械能守恒D．小球重力势能减小量等于斜劈动能的增加量图5­3­1课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理解析：小球的位移方向竖直向下，斜劈对小球的弹力对小球做负功，小球对斜劈的弹力对斜劈做正功，斜劈的机械能增大，小球的机械能减少，但斜劈与小球组成的系统机械能守恒，小球重力势能的减少量，等于小球和斜劈动能增加量之和，故B正确，A、C、D错误。答案：B课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理3．如图5­3­2所示，用轻弹簧相连的物块A和B放在光滑的水平面上，物块A紧靠竖直墙壁，一颗子弹沿水平方向射入物块B后留在其中，由子弹、弹簧和A、B所组成的系统在下列依次进行的过程中，机械能不守恒的是()图5­3­2课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理A．子弹射入物块B的过程B．物块B带着子弹向左运动，直到弹簧压缩量最大的过程C．弹簧推着带子弹的物块B向右运动，直到弹簧恢复原长的过程D．带着子弹的物块B因惯性继续向右运动，直到弹簧伸长量达最大的过程课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理解析：子弹射入物块B的过程中，子弹和物块B组成的系统，由于要克服子弹与物块之间的滑动摩擦力做功，一部分机械能转化成了内能，所以机械能不守恒。在子弹与物块B获得了共同速度后一起向左压缩弹簧的过程中，对于A、B、弹簧和子弹组成的系统，由于墙壁给A一个推力作用，系统的外力之和不为零，但这一过程中墙壁的弹力不做功，只有系统内的弹力做功，动能和弹性势能发生转化，系统机械能守恒，这一情形持续到弹簧恢复原长为止。当弹簧恢复原长后，整个系统将向右运动，墙壁不再有力作用在A上，这时物块的动能和弹簧的弹性势能相互转化，故系统的机械能守恒。答案：A课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理要点二单个物体的机械能守恒1．机械能守恒的三种表达式守恒观点系统初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等表达式Ek＋Ep＝Ek′＋Ep′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物理意义注意事项课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理转化观点1．机械能守恒的三种表达式表达式物理意义注意事项ΔEk＝－ΔEp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课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理表达式物理意义注意事项1．机械能守恒的三种表达式转移观点ΔEA增＝ΔEB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个物体组成的系统的机械能守恒问题课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理2．机械能守恒定律的应用技巧(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方程较简便。(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。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理[典例](2015·山东邹平一中检测)如图5­3­3所示，半径为R的光滑半圆轨道ABC与倾角θ＝37°的粗糙斜面轨道DC相切于C，圆轨道的直径AC与斜面垂直。质量为m的小球从A点左上方距A高为h的斜上方P点以某一速度水平抛出，刚好与半圆轨道的A点相切进入半圆轨道内侧，之后经半圆轨道沿斜面刚好滑到与抛出点等高的D处。已知当地的重力加速度为g，取R＝509h，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，不计空气阻力，求：图5­3­3(1)小球被抛出时的速度v0；小球到达A点的速度沿A点的切线方向，与DC斜面平行[解析](1)小球到达A点时，速度与水平方向的夹角为θ，如图所示。设竖直方向的速度为vy，则有vy2＝2gh由几何关系得v0＝vycotθ得v0＝432gh。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理(2)小球到达半圆轨道最低点B时，对轨道的压力大小；小球由A点运动到B点的过程中机械能守恒。(2)A、B间竖直高度H＝R(1＋cosθ)设小球到达B点时的速度为v，则从抛出点到B过程中有12mv02＋mg(H＋h)＝12mv2在B点，有FN－mg＝mv2R解得FN＝5.6mg由牛顿第三定律知，小球在B点对轨道的压力大小是5.6mg。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理(3)小球从C到D过程中克服摩擦力做的功W。(3)小球沿斜面上滑过程中克服摩擦力做的功等于小球做平抛运动的初动能，有W＝12mv02＝169mgh。[方法规律](2)应用机械能守恒能解决的问题，应用动能定理同样能解决，但其解题思路和表达式有所不同。(1)列方程时，选取的表达角度不同，表达式不同，对参考平面的选取要求也不一定相同。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理[针对训练]1．(2014·全国卷Ⅱ)取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等。不计空气阻力。该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为()A．π6B．π4C．π3D．5π12课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理解析：根据平抛运动的规律和机械能守恒定律解题。设物块水平抛出的初速度为v0，高度为h，由机械能守恒定律得12mv02＝mgh，即v0＝2gh。物块在竖直方向上的运动是自由落体运动，故落地时的竖直分速度vy＝2gh＝vx＝v0，则该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角θ＝π4，故选项B正确，选项A、C、D错误。答案：B课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理2．(2015·南开中学模拟)如图5­3­4所示，压力传感器能测量物体对其正压力的大小，现将质量分别为M、m的物块和小球通过轻绳固定，并跨过两个水平固定的定滑轮(滑轮光滑且较小)，当小球在竖直面内左右摆动且高度相等时，物块始终没有离开水平放置的传感器。已知小球摆动偏离竖直方向的最大角度为θ，滑轮O到小球间轻绳长度为l，重力加速度为g，求：图5­3­4课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理(1)小球摆到最低点速度大小；解析：(1)小球下摆过程中只有重力做功，小球的机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgl(1－cosθ)＝12mv2－0解得小球在最低点的速度大小v＝2gl1－cosθ。(2)小球摆到最低点时，压力传感器示数为0，则M/m的大小。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理(2)小球在最低点时，压力传感器的示数为0，则轻绳的拉力大小F＝Mg对小球在最低点应用牛顿第二定律得：F－mg＝mv2l解得Mm＝3－2cosθ。答案：(1)2gl1－cosθ(3)3－2cosθ课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理要点三多物体的机械能守恒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。3．列机械能守恒方程时，一般选用ΔEk＝－ΔEp或ΔEA＝－ΔEB的形式。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。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理[典例](2015·青岛检测)一半径为R的半圆形竖直圆柱面，用轻质不可伸长的细绳连接的A、B两球悬挂在圆柱面边缘两侧，A球质量为B球质量的2倍，现将A球从圆柱边缘处由静止释放，如图5­3­5所示。已知A球始终不离开圆柱内表面，且细绳足够长，若不计一切摩擦，求：(2)A球沿圆柱内表面运动的最大位移。(1)A球沿圆柱内表面滑至最低点时速度的大小；图5­3­5课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理[审题指导](3)A球下降的高度并不等于B球上升的高度。(2)A球沿圆柱内表面运动的位移大小与B球上升高度相等。(1)A球沿绳方向的分速度与B球速度大小相等。[解析](1)设A球沿圆柱内表面滑至最低点时速度的大小为v，B球的质量为m，则根据机械能守恒定律有2mgR－2mgR＝12×2mv2＋12mvB2由图甲可知，A球的速度v与B球速度vB的关系为vB＝v1＝vcos45°联立解得v＝22－25gR。甲课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计第3节机械能守恒定律及其应用物理(2)当A球的速度为零时，A球沿圆柱内表面运动的位移