高考物理二輪復(fù)習(xí)精品資料Ⅰ 專題6 能量轉(zhuǎn)化與守恒同步課件.ppt

專題六能量轉(zhuǎn)化與守恒 一 機械能守恒定律1 機械能守恒的幾種情況 1 物體只受重力或彈簧的彈力作用時 發(fā)生動能和勢能 包括重力勢能或彈性勢能 的相互轉(zhuǎn)化 機械能守恒 如物體在自由落體運動和拋體運動過程中機械能守恒 在彈簧下端懸掛一個物體 使其做自由振動 由物體 彈簧 地球組成的系統(tǒng)機械能守恒 2 物體除受重力 或彈力 外雖然受其他力的作用 但其他力不做功 則物體的機械能守恒 如 用繩子拴一個小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動 在不考慮空氣阻力的情況下 機械能守恒 3 物體除受重力 或彈力 外受其他力 其他力也做功 但其他力做功的代數(shù)和為零 則物體的機械能守恒 如物體在平行斜面向下的拉力作用下沿斜面向下運動 其拉力與摩擦力大小相等 該過程物體的機械能守恒 2 判斷運動過程中機械能守恒方法 1 由機械能的定義 e ep ek 判斷 如物體沿斜面勻速下滑 動能不變 重力勢減少 故機械能減少 2 從機械能守恒的條件來判斷 看除重力或彈簧彈力以外的其他力做功的代數(shù)和是否為零 3 機械能守恒定律的表述 1 守恒的角度 系統(tǒng)初 末態(tài)的機械能相等 即e1 e2或ek1 ep1 ep2 ek2 應(yīng)用過程中重力勢能需要取零勢能面 2 轉(zhuǎn)化角度 系統(tǒng)增加的動能等于減少的勢能 即 ek ep或 ek ep 0 3 轉(zhuǎn)移角度 在兩個物體組成的系統(tǒng)中 a物體增加的機械能等于b物體減少的機械能 ea eb或 ea eb 0 二 能量守恒定律1 能量守恒定律具有普適性 任何過程的能量都是守恒的 即系統(tǒng)初 末態(tài)總能量相等 e初 e末 2 功能關(guān)系 除重力或彈簧彈力以外的其他做功等于系統(tǒng)機械能的改變 即w其他 e 探究點一機械能守恒定律的應(yīng)用問題 應(yīng)用機械能守恒定律解題的一般思路 1 選擇適當(dāng)?shù)难芯繉ο?物體或系統(tǒng) 明確哪些物體參與了動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化 選擇合適的初 末狀態(tài) 2 對物體進(jìn)行受力分析和運動分析 明確各個力做功的情況及初末狀態(tài)的速度 判斷機械能是否守恒 只有符合守恒條件才能應(yīng)用機械能守恒定律解題 3 選擇適當(dāng)?shù)臋C械能守恒定律表述形式列守恒方程 對多過程問題可分階段列式 也可對全過程列式 必要時應(yīng)選取重力勢能為零的參考平面 例1如圖2 6 1所示 將一質(zhì)量為m 0 1kg的小球自水平平臺右端o點以初速度v0水平拋出 小球飛離平臺后由a點沿切線落入豎直光滑圓軌道abc 并沿軌道恰好通過最高點c 圓軌道abc的形狀為半徑r 2 5m的圓截去了左上角127 的圓弧 cb為其豎直直徑 sin53 0 8 cos53 0 6 重力加速度g取10m s2 求 1 小球經(jīng)過c點的速度大小 2 小球運動到軌道最低點b時軌道對小球的支持力大小 3 平臺末端o點到a點的豎直高度h 圖2 6 1 點評 本題是一個多過程的機械能守恒問題 涉及運動的分解 平拋運動 圓周運動 牛頓運動定律等知識 是一個綜合性習(xí)題 以下變式題是有關(guān)連接體的機械能守恒問題 注意與單個物體機械能守恒相區(qū)別 1 注意w其他 e2 e1 e的含義 2 系統(tǒng)的一種能量減少 另一種能量必然增加 探究點二能量守恒問題 例2 2010 全國卷 如圖2 6 4所示 mnp為豎直面內(nèi)一固定軌道 其圓弧段mn與水平段np相切于n p端固定一豎直擋板 m相對于n的高度為h np長度為s 一木塊自m端從靜止開始沿軌道下滑 與擋板發(fā)生一次完全彈性碰撞后停止在水平軌道上某處 若在mn段的摩擦可忽略不計 物塊與np段軌道間的滑動摩擦因數(shù)為 求物塊停止的地方與n點距離的可能值 點評 本題中物塊儲存的重力勢能全部用于克服摩擦力做功 在解答這部分習(xí)題時 要注意能量轉(zhuǎn)化的方向 變式題 探究點三能量守恒定律的綜合應(yīng)用 做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 1 重力所做的功等于重力勢能的減少量 彈簧的彈力所做的功等于彈性勢能的減少量 2 合外力所做的功等于動能的增加量 3 電場力所做的功等電勢能的減少量 4 只有重力或彈簧的彈力做功 則勢能和動能相互轉(zhuǎn)化 機械能守恒 5 除重力和彈簧的彈力以外的其他力所做的功等于機械能的增加量 即w其他 e2 e1 e 6 克服一對滑動摩擦力所做的凈功等于機械能的減少量 即 e f s s為相對滑動的距離 7 克服安培力所做的功等于電能的增加量 例3如圖2 6 6所示 擋板p固定在足夠高的水平桌面上 小物塊a和b大小可忽略 它們分別帶有 qa和 qb的電荷量 質(zhì)量分別為ma和mb 兩物塊由絕緣的輕彈簧相連 一不可伸長的輕繩跨過滑輪 一端與b連接 另一端連接一輕質(zhì)小鉤 整個裝置處于場強為e 方向水平向左的勻強電場中 a b開始時靜止 已知彈簧的勁度系數(shù)為k 不計一切摩擦及a b間的庫侖力 a b所帶的電荷量保持不變 b不會碰到滑輪 1 若在小掛鉤上掛一質(zhì)量為m的不帶電物塊c并由靜止釋放 可使物塊a恰好能離開擋板p 求物塊c下落的最大距離 2 若c的質(zhì)量改為2m 則當(dāng)a剛離開擋板p時 b的速度為多大 點評 本題用到能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律 即電勢能和機械能的轉(zhuǎn)化 是能量守恒定律的一個綜合應(yīng)用 備選理由 本題考查圓周運動的能量問題 涉及豎直面內(nèi)線 球模型最高點的臨界狀態(tài)分析 最低點的動力學(xué)分析 小球從最低點到最高點過程中的能量分析 尤其要特別注意本題要求考慮空氣阻力做功 1 質(zhì)量為m的小球被系在輕繩一端 在豎直平面內(nèi)做半徑為r的圓周運動 運動過程中小球受到空氣阻力的作用 設(shè)從某時刻小球通過軌道的最低點 此后小球繼續(xù)做圓周運動 經(jīng)過半個圓周恰能通過最高點 在此過程中小球克服空氣阻力所做的功為mgr 則小球開始通過軌道的最低點時繩子的張力為 a mgb 5mgc 7mgd 6mg 備選理由 本題為運動學(xué) 動力學(xué)和能量觀點的綜合應(yīng)用 是對前面專題內(nèi)容有效的鞏固 有利于提高學(xué)生的綜合分析能力 2 水上滑梯可簡化成如圖所示的模型 斜槽ab和水平槽bc平滑連接 斜槽ab的豎直高度h 6 0m 傾角 37 水平槽bc長d 2 0m bc面與水面的距離h 0 80m 人與ab bc間的動摩擦因數(shù)均為 0 10 取重力加速度g 10m s2 cos37 0 8