高三物理一輪復(fù)習(xí)課件人教第5章第3講機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用

1、,機(jī)械能,機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用,第五章,1.重力勢能 (1)重力做功的特點(diǎn) 重力做功與無關(guān)，只與始末位置的有關(guān). 重力做功不引起物體的變化.,路徑,高度差,機(jī)械能,(2)重力勢能 概念：物體由于而具有的能. 表達(dá)式：Ep=. 矢量性：重力勢能是，正負(fù)表示其.,被舉高,mgh,標(biāo)量,大小,(3)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 定性關(guān)系：重力對物體做正功，重力勢能就；重力對物體做負(fù)功，重力勢能就. 定量關(guān)系：重力對物體做的功物體重力勢能的減少量. 即WG=-(Ep2-Ep1)=.,減少,增加,等于,Ep1-Ep2,2.彈性勢能 (1)概念：物體由于發(fā)生而具有的能. (2)大?。簭椥詣菽艿拇笮∨c彈簧

2、的 及有關(guān)，彈簧的 越大或越大，彈簧的彈性勢能越大.,彈性形變,形變量,勁度系數(shù),形變量,勁度系數(shù),3.機(jī)械能守恒定律 (1)內(nèi)容：在只有 (或彈簧)做功的情況下，物體的 (或)和動(dòng)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持.,重力,彈力,重力勢能,彈性勢能,不變,(3)機(jī)械能守恒的條件 只有 (或彈簧的)做功. 受其他外力，但其他外力不做功或做功的代數(shù)和為零.,Ek1+Ep1= (要選零勢能參 考平面) Ek= (不用選零勢能參考 平面) EA增= (不用選零勢能 參考平面),表達(dá)式,(2),Ek2+Ep2,-Ep,EB減,重力,彈力,機(jī)械能守恒條件判斷 如圖5-3-1所示，輕質(zhì)桿上固定著相同的A、

3、B兩個(gè)小球，AB=BO，將桿拉到水平位置后無初速度釋放，桿在繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中() A.A、B兩球機(jī)械能各自守恒 B.A、B兩球的總機(jī)械能守恒 C.A球機(jī)械能守恒，B球機(jī)械能不守恒 D.B球的機(jī)械能增加，A球的機(jī)械能減少,圖5-3-1,此題關(guān)鍵在于研究對象的選取，若分別研究A、B兩小球，由于輕桿對小球的力不為我們所熟悉，很難判斷是否有切向力，從而無法判斷A、B兩球機(jī)械能各自是否守恒. 以整個(gè)桿為研究對象，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，對整體只有重力做功，總機(jī)械能守恒，桿的力即使做功，對A、B球分別為等大的正功和負(fù)功，相互抵消.最后再由所得數(shù)據(jù)判斷A、B兩球機(jī)械能各自是否守恒.,對于整體，以桿的最低點(diǎn)為

4、零勢能點(diǎn).設(shè)桿全長為L，經(jīng)過豎直位置時(shí)，vA=2vB=2v, mgL+mgL=0+mg +mv2+m(2v)2， 得.,再研究A球，初狀態(tài)的機(jī)械能為mgL， 末狀態(tài)的機(jī)械能為0+m(2v)2=，可見機(jī)械能增加了.同理以B球?yàn)檠芯繉ο?，初狀態(tài)的機(jī)械能為mgL，末狀態(tài)的機(jī)械能為 +mv2=,機(jī)械能減少了.這是由于在下落的過程中，桿對小球的作用力并不是沿桿的方向.桿對A球做正功，對B球做負(fù)功，而機(jī)械能的增加量與減少量相等，總機(jī)械能守恒，故只有B選項(xiàng)正確.,判斷系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒常用能量判斷的方式，即看系統(tǒng)間是否僅有動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化而無其他形式的能量產(chǎn)生.若用系統(tǒng)外力(除重力或彈簧彈力)所做的總功是否

5、為零來判斷，則是錯(cuò)誤的，如一對滑動(dòng)摩擦力做的總功不為零時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱量，而這對摩擦力又被視為系統(tǒng)內(nèi)力.這種思路往往比較復(fù)雜.,如圖5-3-2所示的幾種情況，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒的是( ) A.一顆彈丸在粗制瓷碗內(nèi)做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)圖(a) B.運(yùn)動(dòng)員在蹦床上越跳越高圖(b) C.圖(c)中小車上放一木塊，小車的左側(cè)有彈簧與墻壁相連.小車在左右振動(dòng)時(shí)，木塊相對于小車無滑動(dòng)(車輪與地面摩擦力不計(jì)) D.圖(c)中如果小車振動(dòng)時(shí)，木塊相對小車有滑動(dòng),圖5-3-2,彈丸在碗內(nèi)運(yùn)動(dòng)受摩擦力，有機(jī)械能損失，A錯(cuò)當(dāng)運(yùn)動(dòng)員越跳越高時(shí)，在最高處重力勢能在不斷增加，機(jī)械能不守恒，B錯(cuò)木塊若相對小車有滑動(dòng)，木塊和小車間有摩

6、擦生熱，機(jī)械能損失，D錯(cuò),機(jī)械能守恒在拋體中的應(yīng)用 如圖5-3-3所示，在水平臺(tái)面上的A點(diǎn)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體以初速度v0被拋出，不計(jì)空氣阻力，求它到達(dá)臺(tái)面下h處的B點(diǎn)時(shí)速度的大小.,圖5-3-3,物體在拋出后的運(yùn)動(dòng)過程中只受重力作用，機(jī)械能守恒，若選地面為參考面，則 mgH+=mg(H-h)+， 解得. 若選臺(tái)面為參考面， 則=-mgh+, 解得 若使用機(jī)械能守恒定律的另一種形式，即重力勢能的減少量等于動(dòng)能的增加量，則不需要選取參考面，有mgh=-, 解得.,選擇不同參考面重力勢能的表達(dá)式不一樣，因此同一物體在同一位置機(jī)械能的值不是唯一的，拋體運(yùn)動(dòng)在不計(jì)阻力的情形下，均可考慮從機(jī)械能守恒結(jié)合

7、運(yùn)動(dòng)規(guī)律解題.,跳臺(tái)滑雪是勇敢者的運(yùn)動(dòng)，它是利用山勢特別建造的跳臺(tái).運(yùn)動(dòng)員穿著專用滑雪板，不帶雪杖在助滑路上獲得高速后水平飛出，在空中飛行一段距離后著陸，這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)極為壯觀.設(shè)一位運(yùn)動(dòng)員由山坡頂?shù)腁點(diǎn)沿水平方向飛出，到山坡上的B點(diǎn)著陸.如圖5-3-4所示，已知運(yùn)動(dòng)員水平飛出的速度為v0=20m/s，山坡傾角為=37，山坡可以看成一個(gè)斜面.(g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8),求： (1)運(yùn)動(dòng)員在空中飛行的時(shí)間t; (2)AB間的距離s； (3)運(yùn)動(dòng)員到B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能(以A點(diǎn)為零勢能點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量m=60kg).,圖5-3-4,機(jī)械能守恒在圓周運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)用 長為L的輕繩一

8、端固定在O點(diǎn)，另一端拴一個(gè)小球，把繩拉成水平伸直，由靜止釋放小球，繩轉(zhuǎn)過角時(shí)，碰到A點(diǎn)的固定長釘，小球?qū)⒁訟為圓心繼續(xù)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖5-3-5所示，求若要使小球能經(jīng)過最高點(diǎn)B，OA之間的距離d應(yīng)滿足的條件.,圖5-3-5,小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)受重力mg和繩拉力F的作用，根據(jù)牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)得 F+mg=m F=m-mg 小球能經(jīng)過B點(diǎn)的條件F0 則m -mg0 解得小球通過B點(diǎn)時(shí)的速度應(yīng)滿足v,小球由繩處于水平位置到小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過程中只有重力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，取過以A為圓心的圓周最低點(diǎn)處重力勢能為零，根據(jù)機(jī)械能守恒得 mg(L-r)sin+r=mg2r+ mv2 v2=2gLsin-r(1+ sin)，其中r=L-d因?yàn)?gLsin-r(1+sin)gr 2Lsinar(3+2sin) 即2Lsin(L-d)(3+2sin) 解得d,物體做豎直面上的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，要區(qū)分繩、桿、光滑圓軌道內(nèi)、外側(cè)運(yùn)動(dòng)的情形.要特別注意最高點(diǎn)速度的條件限制.