2014高考物理一轮复习 第19讲 机械能守恒定律精品课件

2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲机械能守恒定律2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│考点整合考点整合一、物体的机械能1.构成：物体的机械能等于物体的动能与势能之和，E＝Ek＋Ep＝____________.2.守恒类型(1)只受重力，仅动能和重力势能相互转化；(2)除重力和弹簧弹力做功外，其他力不做功；(3)除重力和弹力做功外，其他力做功的代数和为零.3.变化量的计算(1)ΔE＝__________；12mv2＋mghΔEk＋ΔEp2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│考点整合(2)ΔE＝W其他．物体的机械能的变化量等于除重力(弹簧弹力)外的其他力对物体做的功．二、机械能守恒定律1.定律内容：在只有________________做功的情形下，物体的______和______发生相互转化，机械能的总量保持不变．2.表达形式重力、弹簧弹力动能势能2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│考点整合形式表达式意义最合适的研究对象守恒形式守恒过程物体初、末的机械能相等一个物体转化形式ΔEk=-ΔEp物体（或系统）动能的增加量等于势能的减少量或动能的减少量等于势能的增加量两个或多个物体转移形式ΔEA=-ΔEBA物体机械能的增加量等于B物体机械能的减少量或者A物体机械能的减少量等于B物体机械能的增加量两个物体E1=E2;mgh+12mv2=mgh′+12mv′22014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│考点整合在应用机械能守恒定律守恒形式时，必须选取零势能参考面，而且在同一问题中必须选取同一零势能参考面．但应用转化形式ΔEk＝－ΔEp和转移形式ΔEA＝－ΔEB时不必选取零势能参考面，只要弄清楚过程中物体重力势能的变化即可．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究要点探究►探究点一对机械能是否守恒的判断判断机械能是否守恒的方法一般有两种：1.根据机械能守恒的条件判断．分析物体系统所受的力，判断重力和弹力以外的力(不管是系统内部物体间的力还是系统外部其他物体施加给系统内物体的力)是否对物体做功，如果重力和弹力以外的力对物体系统做了功，则物体系统的机械能不守恒，否则，机械能守恒．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究2.根据能量的转化判断．对于一个物体系统，分析是否只存在动能和重力势能(或弹性势能)的相互转化．如果只存在动能和重力势能(或弹性势能)的相互转化，而不存在机械能和其他形式的能量的转化，机械能守恒，否则，机械能不守恒.2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究例1如图19－1所示四个图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动．在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是()2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究例1C[解析]机械能守恒的条件是只有重力做功，A、B图中木块受到三个力作用，即重力、支持力和推力F，有外力F做功，故不符合机械能守恒定律的适用条件；D中有摩擦力做功，故也不符合机械能守恒定律的适用条件．只有C选项机械能守恒．[点评]机械能守恒定律的适用条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力等于零，而是看是否只有重力或弹力做功．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究1如图19－2所示，m1＞m2，滑轮光滑，且质量不计，在m1下降阶段(不计空气阻力)的过程中，下列说法正确的是()A.m1的机械能守恒B.m2的机械能守恒C.m1和m2的总机械能减少D.m1和m2的总机械能守恒2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究D[解析]m1、m2除受重力外，分别还有绳的拉力，在m1下降时，拉力对m1做负功，在m2上升时，拉力对m2做正功，故m1、m2的机械能均不守恒，选项AB错误．将m1和m2视为一个系统，绳的拉力对m1、m2做功之和为零，只有重力做功，故m1和m2的总机械能守恒，选项D正确．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究2[2011·铭选中学]如图19－3所示，长为2L的不可伸长的细绳一端系于O点，一端系一质量为m的物体，物体自与水平方向夹角30°(绳拉直)由静止释放，问物体到达O点正下方处的速度是多少？2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究5gL[解析]从A到C，物体做自由落体：vC＝2gL，其方向竖直向下在C点，将该速度分解，如图所示：v2＝vCcos30°＝2gLcos30°＝3gL由C至B的过程中由动能定理有：mg(2L－2Lcos60°)＝12mv2C－12mv22由此得vC＝5gL2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究►探究点二涉及流体、链条、杆、绳的机械能守恒问题绳索、链条这类的物体常发生形变，其重心位置不是固定不变的，确定其重心的位置是解决这类问题的关键，顺便指出的是，质量均匀分布的规则物体常以重心的位置来确定物体的重力势能.2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究例2如图19－4所示，总长为L的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻小滑轮，开始时下端A、B相平齐．当略有扰动时，其一端下落，则当铁链刚脱离滑轮的瞬间，铁链的速度为多大？2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究例2gL2[解析]解法一(利用E2＝E1求解)：设铁链的质量为m，且选取初始位置铁链的下端A、B所在的水平面为参考平面．则铁链初态的机械能为E1＝mg·L4＝14mgL末态的机械能为E2＝12mv2根据机械能守恒定律有E2＝E1，即12mv2＝14mgL解得铁链刚脱离滑轮时的速度v＝gL2解法二(利用ΔEk＝－ΔEp求解)：如图所示，铁链刚离开滑轮时，相当于原来的BB′部分移到了AA′的位置2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究重力势能的减少量ΔEp＝－12mg·L2＝－14mgL动能的增加量ΔEk＝12mv2根据机械能守恒定律有ΔEk＝－ΔEp即12mv2＝14mgL解得铁链刚脱离滑轮时的速度v＝gL2[点评]对于绳索、链条之类的物体，由于发生形变，其重心位置相对物体并不是固定不变的，能否确定重心的位置，常是解决该类问题的关键．可以采用分段法求出每段的重力势能，然后求和即为整体的重力势能；也可采用等效法求出重力势能的改变量．利用ΔEk＝－ΔEp求解时，不需要选取参考平面，且便于分析计算．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究如图19－5所示，均匀铁链长为L，平放在距地面为h＝2L的光滑水平桌面上，其长度的15悬垂于桌面下，从静止开始释放铁链，由于光滑挡板的限制，铁链只能竖直下落．求铁链的下端刚要触及地面时的速度．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究74gL5[解析]以地面为零势能面，在初始位置，桌面部分铁链的重力势能为Ep1＝45mg·2L，悬空部分铁链的重力势能为E′p1＝15mg2L－L10铁链的下端刚要触及地面时的重力势能为Ep2＝mgL2对铁链应用机械能守恒定律Ep1＋E′p1＝12mv2＋Ep2即12mv2＋mgL2＝45mg·2L＋15mg2L－L10解得铁链下端刚要触及地面时的速度为v＝74gL5.2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究►探究点三连接体的机械能守恒问题在用机械能守恒定律解连接体问题时，一定要注意下面几个问题：1.灵活地选取研究对象：应用机械能守恒定律必须准确地选择研究对象，研究对象选择得当则机械能守恒，研究对象选择不得当则机械能不守恒．2.正确判断机械能是否守恒：判断选定的研究对象的机械能是否守恒可从做功的角度或能量的转化的角度考虑．3.如何选取物理过程：选取物理过程必须遵循两个基本原则，一要符合求解要求，二要尽量使求解过程简化．有时可选全过程，而有时则必须将全过程分解成几个阶段，然后再分别应用机械能守恒定律求解．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究例3[2010·福州模拟]如图19－6所示，光滑圆柱半径为R，被固定在水平平台上，用轻绳跨过圆柱体与两小球m1、m2相连(m1、m2分别为它们的质量)，开始时让m1放在平台上，两边绳绷直，两球从静止开始，m1上升，m2下降．当m1上升到圆柱的最高点时，球m1对轨道的压力为0.2m1g，求：(1)小球m1上升到圆柱的最高点时，速度为多大？(用g、R表示)(2)两球从静止开始至m1上升到圆柱的最高点，系统减少的势能为多少？(3)m2应为m1的多少倍？2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究例3(1)0.8gR(2)1＋π2m2gR－2m1gR(3)246＋5π[解析](1)当m1上升到圆柱的最高点时，F向＝m1g－0.2m1g＝m1v2R得v＝0.8gR2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究(2)两球从静止开始至m1上升到圆柱的最高点，m1与m2组成的系统减少的势能为：ΔEp减＝m2gR＋2πR4－m1g2R＝1＋π2m2gR－2m1gR(3)根据系统机械能守恒：ΔEp减＝ΔEk增即1＋π2m2gk－2m1gk＝12m1v2＋12m2v2得m2m1＝246＋5π2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究[2010·山东卷]如图19－7所示，倾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平．用细线将物块与软绳相连，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)．在此过程中()2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究A.物块的机械能逐渐增加B.软绳的重力势能共减少了mgl2C.物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功D.软绳的重力势能的减少小于软绳动能的增加与软绳克服摩擦力所做的功之和2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第19讲│要点探究D[解析]物块由静止释放后，物块受到竖直向上的拉力作用，拉力对物块做负功，物块的机械能逐渐减少，选项A错误；取斜面最高点为零势能面，初状态软绳的重力势能为－mgl4，末状态软绳的重力势能为－mgl2，则软绳的重力势能减少了mgl4，选项B错误；物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功和软绳机械能增加及物块动能的增加之和，选项C错误；由功能关系可知，软绳的重力势能的减少加上物块机械能的减少等于软绳动能的增加与软绳克服摩擦力所做的功之和，所以选项D正确．