2013高考一轮机械能守恒定律.ppt

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1、理知识,第五章,提能力,第3单元,明考向,课堂考题 领悟,课下综合 提升,思维启动 如图531所示,小球m从A点由静止 开始下落到C点速度为零,则在此过程 中,小球重力做_功(填“正”或 “负”),重力势能_(填“增大”或 “减小”),重力势能变化量为_, 图531 小球由B到C阶段,弹簧弹力做_功,弹性势能_。(填“增大”或“减小”),提示:重力做正功,重力势能减小,变化量为mg(hx),弹簧弹力对小球做负功,弹性势能增大。,应用升级 1将质量为100 kg的物体从地面提升到10 m高处,在这个 过程中,下列说法中正确的是(取g10 m/s2) ( ) A重力做正功,重力势能增加1.0104

2、 J B重力做正功,重力势能减少1.0104 J C重力做负功,重力势能增加1.0104 J D重力做负功,重力势能减少1.0104 J,解析:重力方向向下而物体向上运动,则重力做负功,重力势能增加mgh1001010 J1.0104 J,C对。 答案:C,思维启动 如图532中的四幅图表示不同的物理情景,试判断物体或系统的机械能是否守恒。,图532,图甲:把物体斜向上抛出到落至海平面,不计空气阻力物体机械能_(填“守恒”或“不守恒”,下同)。 图乙:物体从静止开始以8 m/s2的加速度竖直下落的过程中机械能_。 图丙:斜面体放在光滑的水平面上,冲上光滑斜面顶端的滑块,在上升过程中机械能_。

3、图丁:用轻质杆连接质量不等的两个小球,当杆绕光滑轴O从水平位置转到竖直位置的过程中,两球组成的系统机械能_。,提示:图甲中物体只有重力做功,机械能守恒。 图乙中物体下落的加速度a8 m/s2,一定有向上的阻力做负功,机械能不守恒。 图丙中斜面放在光滑水平面上,滑块冲上斜面后,斜面体在水平面上加速运动,滑块机械能不守恒。 图丁中,将两球看成一个系统,只有重力做功,系统机械能守恒。,4机械能守恒的三种表达式,应用升级 2.如图533所示,某人以平行斜面 的拉力将物体沿斜面拉下,拉力大 小等于摩擦力大小。则下列说法正 确的是 ( ) 图533 A物体匀速下滑 B合外力对物体做的功等于零 C物体的机械

4、能减少 D物体的机械能保持不变,解析:由于物体所受合外力不为零,所以A、B均错误;又因为物体下滑过程中,除重力做功外,拉力与摩擦力做功之和为零,所以物体的机械能保持不变,选项C错误,D正确。 答案:D,知识检索 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。 (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

5、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。,典题例析 例1 (2011新课标全国卷)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到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,审题指导

6、解答本题时应注意以下三点: (1)重力做功、弹力做功与对应势能变化的关系。 (2)重力势能及其变化量与零势点选取的关系。 (3)判断机械能守恒时所选取的系统。,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,拓展训练 1.如图534所示

7、,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 图534 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,解析:不计一切摩擦,小球下滑时,小球和斜劈组成的系统只有重力做功,系统机械能守恒,故B正确,球对斜劈的弹力对斜劈做正功,其机械能增加,C错误;小球重力势能的减小量等于斜劈和小球动能增量之和,D错误;因斜劈对小球的弹力与小球位移间夹角大于90,故此弹力对小球做负功,A错误。 答案:B,知识检索 应用机械能守恒定律的基本

8、思路 (1)选取研究对象。 (2)根据研究对象所经历的物理过程,进行受力、做功分 析,判断机械能是否守恒。 (3)恰当地选取参考平面,确定研究对象在过程的初、末 状态时的机械能。 (4)选取方便的机械能守恒定律的方程形式进行求解。,典题例析 例2如图535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, 图535 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A点距地面的高度H

9、10 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,cos530.6,求:,(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 解答本题时应注意以下三点: (1)轨道ABCD光滑,只有重力对小球做功。 (2)MN左侧阻力场区域,有阻力对小球做负功。 (3)B、D等高,两处小球速度大小相等。,答案 (1)10 m/s (2)43 N (3)68 J,拓展训练 2光滑曲面轨道置于高

10、度为H1.8 m的平台上,其末端 切线水平;另有一长木板两端分别搁在轨道末端点和水平地面间,构成倾角为37的斜面,如图536所示。一个可视作质点的质量为m1 kg的小球,从光滑曲面上由静止开始下滑(不计空气阻力,g取10 m/s2,sin370.6,cos370.8),图536 (1)若小球从高h0.2 m处下滑,则小球离开平台时速度v0 的大小是多少? (2)若小球下滑后正好落在木板的末端,则释放小球的高度 h为多大? (3)试推导小球下滑后第一次撞击木板时的动能与它下滑高 度h的关系表达式。,答案:(1)2 m/s (2)0.8 m (3)Ek32.5h,知识检索 (1)对多个物体组成的系

11、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。,典题例析 例3 如图537所示,长为L的轻 杆,一端装有固定光滑的转动轴O,另 一端及中点固定着质量相同的B球和A 球,将轻杆从水平位置由静止释放,当 图537 轻杆摆至竖直位置时,A、B两球的速度大小各是多少?,审题指导 A、B两球各自的机械能并不守恒,所以应用机械能守恒定律时,必须选A、B组成的系统为研究对象,又由于A、B均绕O点做圆周运动,故可由vr得出A、B两球速度间的关系。,拓展训练 3.如图538所示,在光滑固定的曲

12、面 上,放有两个质量分别为1 kg和2 kg的 可视为质点的小球A和B,两球之间用 一根轻质弹簧相连,用手拿着A如图所 图538 示竖直放置,AB间距离L0.2 m,小球B刚刚与曲面接 触且距水平面的高度h0.1 m。此时弹簧的弹性势能,Ep1 J,自由释放后两球以及弹簧从静止开始下滑到光滑地面上,以后一直沿光滑地面运动,不计一切碰撞时机械能的损失,g取10 m/s2。则下列说法中正确的是 ( ),答案:BD,1.(2011南通模拟)如图539所示,A、 B两球质量相等,A球用不能伸长的轻 绳系于O点,B球用轻弹簧系于O点, O与O点在同一水平面上,分别将A、 图539 B球拉到与悬点等高处,

13、使绳和轻弹簧均处于水平,弹 簧处于自然状态,将两球分别由静止开始释放,当两球 达到各自悬点的正下方时,两球仍处在同一水平面上, 则 ( ),A两球到达各自悬点的正下方时,两球动能相等 B两球到达各自悬点的正下方时,A球动能较大 C两球到达各自悬点的正下方时,B球动能较大 D两球到达各自悬点的正下方时,A球受到向上的拉 力较大,解析:整个过程中两球减少的重力势能相等,A球减少的重力势能完全转化为A球的动能,B球减少的重力势能转化为B球的动能和弹簧的弹性势能,所以A球的动能大于B球的动能,所以B正确;在O点正下方位置根据牛顿第二定律,小球所受拉力与重力的合力提供向心力,则A球受到的拉力较大,所以D

14、正确。,答案:BD,2(2012徐州模拟)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5310所 图5310 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 ( ),答案:D,答案:C,4.(2011福建高考)如图5311为某种鱼饵 自动投放器中的投饵管装置示意图,其下 半部AB是一长为2R的竖直细管,上半部 BC是半径为R的四分之一圆弧弯管,管口 沿水平方向,AB管内有一原长为R、下端 固定的轻质弹簧。投饵时,每次总将弹簧 图5311 长度压缩到0.5R后锁定,在弹簧上端放置一粒鱼饵,,解除锁定,弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量为m的鱼饵到达管口C时,对管壁的作用力恰好为零。不计鱼饵在运动过程中的机械能损失,且锁定和解除锁定时,均不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。求:,(1)质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v1; (2)弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep。,点击此图片进入 “课下综合提升”,

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