2020版高考物理总复习 冲A方案 第13讲 机械能守恒定律与能量守恒定律课件 新人教版

第13讲PART13机械能守恒定律与能量守恒定律知识总览│考点探究知识总览考点探究考点1机械能守恒条件(d)对机械能守恒条件的理解(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.(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.(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在下摆的过程中机械能减少.条目解析例1[2019·湖州安吉模拟]下列研究对象在运动过程中机械能一定守恒的是()A.小球做平抛运动B.汽车在水平公路上以2m/s2的加速度启动过程C.树叶从空中匀速下降过程D.箱子在拉力作用下沿光滑斜面上滑过程典型例题考点探究[答案]A[解析]做平抛运动的小球只受重力,在运动过程中机械能一定守恒,故A正确;汽车在水平公路上以2m/s2的加速度启动过程,动能增大,重力势能不变,所以机械能增大,故B错误;树叶匀速飘落,空气阻力做负功,其机械能不守恒,故C错误;箱子除受重力以外,还受到拉力作用,由于拉力做功,所以箱子的机械能不守恒,故D错误.考点探究变式结合图13-1,关于机械能守恒的说法正确的是(忽略空气阻力)()图13-1A.将箭搭在弦上,拉弓的整个过程,弓和箭组成的系统机械能守恒B.过山车在动力作用下沿轨道缓慢上行,过山车的机械能守恒C.蹦床比赛中,运动员某次离开床垫在空中完成动作的过程,运动员的机械能守恒D.滑草运动中,某段时间内人与滑板车一起匀速下滑,人与滑板车的机械能守恒考点探究[答案]C[解析]拉弓的整个过程,人对弓和箭做功,机械能不守恒;过山车在动力的作用下沿轨道缓慢上行,有牵引力对过山车做功,机械能不守恒;滑草运动中,人与滑板车一起匀速下滑,有摩擦力做功,机械能不守恒;蹦床比赛中,运动员离开床垫在空中完成动作,只有重力做功,运动员的机械能守恒,故选项C正确.考点探究[要点总结]机械能是否守恒的三种判断方法:(1)利用机械能的定义判断:若物体的动能与势能之和不变,则机械能守恒.(2)利用守恒条件判断.(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的能相互转化,则物体系统机械能守恒.考点探究考点2机械能守恒定律的应用(d)条目解析1.内容:在只有重力(或弹力)做功的情形下,物体的动能和势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变.2.条件:只有重力(或弹力)做功可以分为三种情况:(1)只受重力(或弹力);(2)受到的其他力不做功;(3)其他力做的总功为零.3.数学表达式(1)E1=E2(即两个状态的机械能相等:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2).(2)ΔEk=-ΔEp(即动能和势能的变化量相等:Ek2-Ek1=Ep1-Ep2).考点探究典型例题例2[2019·桐乡凤鸣高中期中]如图13-2所示,某人将质量为m的石块从距地面h高处斜向上方抛出,石块抛出时的速度大小为v0,不计空气阻力,重力加速度为g,石块落地时的动能为()A.mghB.mC.m-mghD.m+mgh图13-2[答案]D[解析]根据机械能守恒定律得mgh+m=Ek,故选项D正确.考点探究变式[2019·学军中学月考]如图13-3所示,荡秋千是小朋友们喜欢的一项传统游戏,人通过下蹲和站起,使秋千越荡越高.若忽略绳的重力及空气阻力,则()A.在最高点人下蹲时,重力势能转化为动能B.在最高点时,人和秋千板受到的合力为零C.在最低点时,秋千板对人的支持力大小等于人的重力D.在摆动过程中,人和秋千的机械能总和不变图13-3考点探究[答案]A[解析]在最高点人下蹲时,重力势能转化为动能,选项A正确;在最高点时,人和秋千板的速度为零,但是受到的合力不为零,有斜向下的切向加速度,选项B错误;在最低点时,加速度竖直向上,则秋千板对人的支持力大于人的重力,选项C错误.在摆动过程中,人和秋千的机械能总和增加,选项D错误.考点探究[要点总结]机械能守恒的判断方法:(1)用定义判断:若物体的动能与势能之和不变,则机械能不变.若物体的动能不变、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(减少),则机械能一定变化.(2)用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹力)做功,虽受其他力,但其他力不做功,则机械能守恒.(3)用能量转化来判断:若物体或系统中只有动能和势能相互转化而无机械能与其他形式的能相互转化,则物体或系统机械能守恒.考点探究考点3能量守恒定律与能源(c)条目解析1.对功能关系的理解(1)做功的过程就是能量转化的过程,不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的.(2)功是能量转化的量度,功和能的关系,一是体现在不同的力做功,对应不同形式的能相互转化,具有一一对应关系,二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等.考点探究2.几种常见的功能关系及其表达式各种力做功对应能的变化定量的关系合力做的功动能变化W合=Ek2-Ek1重力做的功重力势能变化WG=-ΔEp弹簧弹力做的功弹性势能变化W弹=-ΔEp只有重力、弹力做的功不引起机械能变化机械能守恒,ΔE=0非重力或弹力做的功机械能变化W其他=ΔE电场力做的功电势能变化W电=-ΔEp考点探究例3如图13-4所示,一质量为m的物体以某一速度冲上一个倾角为37°的斜面,其运动的加速度大小为0.9g,g为重力加速度.若这个物体沿斜面上升的最大高度为H,则在这个过程中()A.物体的重力势能增加了0.9mgHB.物体的机械能损失了0.5mgHC.物体的动能损失了0.5mgHD.物体的重力势能增加了0.6mgH典型例题图13-4考点探究[答案]B[解析]重力势能的增加量等于克服重力做的功,所以重力势能增加了mgH,故A、D错误;物体上滑过程,根据牛顿第二定律有F合=mgsin37°+f=ma,解得f=0.3mg,动能减少量等于克服合力做的功,W克合=F合·=1.5mgH,物体的机械能减少量等于克服阻力做的功,W克阻=f·=0.5mgH,故B正确,C错误.图13-5考点探究变式[2019·温州中学月考]如图13-5所示,人用平行于粗糙斜面的力将物体拉至斜面顶端,使物体获得动能.关于人体消耗的化学能,下列说法正确的是()A.人体消耗的化学能等于物体增加的动能B.人体消耗的化学能等于物体增加的重力势能C.人体消耗的化学能等于物体增加的机械能D.人体消耗的化学能大于物体增加的机械能[答案]D[解析]物体上升过程中,动能和重力势能增加,同时由于摩擦生热,人体消耗的化学能等于物体机械能的增量与系统内能增量之和,故选项D正确.考点探究[要点总结](1)能及其基本性质①物体具有能量就能对外界做功,因而能是物体所具有的做功本领.②能的最基本的性质:各种不同形式的能互相转化的过程中,能的总量是守恒的.(2)功和能的关系做功的过程就是能量转化的过程,做功的多少与有多少能发生转化相对应,所以功是能量转化的量度.