2020高考物理一輪能力提升 5-3機(jī)械能守恒定律考點+重點+方法

1、第三課時 機(jī)械能守恒定律 考點剖析【教學(xué)要求】1理解和掌握機(jī)械能守恒定律。2能熟練地運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決實際問題?！局R再現(xiàn)】一重力勢能 1概念：物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能。 2表達(dá)式： ，單位： 。 3矢標(biāo)性： ，但有正負(fù)，正負(fù)的意義是表示 。 4重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系 重力對物體做多少正功，物體的重力勢能就多少；重力對物體做多少負(fù)功，物體的重力勢能就多少 重力對物體所做的功，等于物體 的減少量 思考：重力做功有什么特點？ 二彈性勢能 1定義：物體由于發(fā)生 而具有的能叫彈性勢能。 2大?。簭椥詣菽艿拇笮∨c 及 有關(guān)，彈簧的形變量越大，勁度系數(shù)越大，彈贊的彈性勢能越 。 3彈

2、力做功與彈性勢能變化的關(guān)系 彈性勢能的改變量僅與彈力做功有關(guān)，彈力做多少正功，彈性勢能就減少多少；彈力做多少負(fù)功，彈性勢能就增加。三機(jī)械能守恒定律1.機(jī)械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。2.機(jī)械能守恒定律 (1)內(nèi)容：在只有重力（或彈簧的彈力）做功的情況下，物體的動能和重力勢能（或彈性勢能）發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，這個結(jié)論叫做機(jī)械能守恒定律。 （2)表達(dá)式：a b c 重點突破知識點一勢能的理解1重力勢能會式中h表示物體相對于參考平面的高度，是個狀態(tài)量。2勢能屬于系統(tǒng)所共有。重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)所共有的，而不是物體單獨具有的，“物體的重力勢能”只是一種簡化的說法同樣彈性勢能

3、也是彈簧各部分組成的系統(tǒng)所共有。3勢能的相對性4重力做了多少正功，重力勢能就減小了多少，重力做了多少負(fù)功，重力勢能就增加了多少彈力做多少功，彈性勢能就增加多少，彈力做多少正功，彈性勢能就減小多少【應(yīng)用1】如圖4-3-3所示，質(zhì)量為m的物體靜止在地面上，物體上面連著一個輕彈簧，用手拉住彈簧上端將物體緩緩提高h(yuǎn),不計彈簧的質(zhì)量，則人做的功應(yīng)（ ）A.等于mgh B.大于mghC.小于mgh D.無法確定導(dǎo)示: 人所做的功等于物體重力勢能的增加量mgh和彈簧彈性勢能的增加量總和。故選B。知識點二機(jī)械能守恒條件的理解機(jī)械能守恒定律的條件： （1）對單個物體，只有重力或彈力做功 （2）對某一系統(tǒng)，物體間

4、只有動能和重力勢能及彈性勢能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機(jī)械能的傳遞，機(jī)械能也沒有轉(zhuǎn)變成其它形式的能(如沒有內(nèi)能產(chǎn)生)，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 （3）定律既適用于一個物體(實為一個物體與地球組成的系統(tǒng))，又適用于幾個物體組成的物體系，但前提必須滿足機(jī)械能守恒的條件【應(yīng)用2】（山東省平邑一中2020年10月階段考試）如圖所示，一輕彈簧左端固定在長木板M的左端，右端與小木塊m連接，且m、M及M與地面間摩擦不計開始時，m和M均靜止，現(xiàn)同時對m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2，設(shè)兩物體開始運(yùn)動以后的整個運(yùn)動過程中，彈簧形變不超過其彈性限度。對于m、M和彈簧組成的系統(tǒng) （ ）A由于F1、F2等大反向，故

5、系統(tǒng)機(jī)械能守恒B當(dāng)彈簧彈力大小與F1、F2大小相等時，m、M各自的動能最大C由于F1、F2大小不變，所以m、M各自一直做勻加速運(yùn)動D由于F1、F2均能做正功，故系統(tǒng)的機(jī)械能一直增大導(dǎo)示:由于F1、F2對系統(tǒng)做功之和不為零，故系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，A錯誤；當(dāng)彈簧彈力大小與F1、F2大小相等時，速度達(dá)到最大值，故各自的動能最大，B正確；由于彈力是變化的，m、M所受合力是變化的，不會做勻加速運(yùn)動，C錯誤；由于F1、F2先對系統(tǒng)做正功，當(dāng)兩物塊速度減為零時，彈簧的彈力大于F1、F2，之后，兩物塊再加速相向運(yùn)動，F(xiàn)1、F2對系統(tǒng)做負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能開始減少，D錯誤。答案：B。本題涉及到彈簧，功、機(jī)械能守恒的條

6、件、力和運(yùn)動的關(guān)系等較多知識。題目情景比較復(fù)雜，全面考查考生理解、分析、解決問題的能力。功能關(guān)系與彈簧相結(jié)合的考題在近年高考中出現(xiàn)得較多，復(fù)習(xí)中要加以重視。方法探究類型一單個物體機(jī)械能守恒守恒問題ACDBO【例1】（江蘇省海門市2020年高三物理模擬試卷）如圖所示，豎直平面內(nèi)的3/4圓弧形光滑軌道半徑為R，A端與圓心O等高，AD為水平面，B點在O的正上方，一個小球在A點以一豎直向下初速度進(jìn)入圓軌道并恰能到達(dá)B點。求：小球在A點的初速度為多少？落點C與A點的水平距離？導(dǎo)示:（1）A點運(yùn)動到B點，則 m vA2=m vB2 +mg R 恰能通過最高點B時 mg=m 解得vA = （2）由B到C平拋

7、運(yùn)動 R=gt2 soc=vBt 解得sAc= socR=（1）R 對研究單個物體機(jī)械能守恒問題從能量守恒觀點和轉(zhuǎn)化觀點進(jìn)行列式解題。類型二利用機(jī)械能守恒定律解決流體問題K【例2】如圖所示，粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有總長為4L的水。開始時閥門K閉合，左右支管內(nèi)水面高度差為L。打開閥門K后，左右水面剛好相平時左管液面的速度是多大？（管的內(nèi)部橫截面很小，摩擦阻力忽略不計）導(dǎo)示:由于不考慮摩擦阻力，故整個水柱的機(jī)械能守恒。從初始狀態(tài)到左右支管水面相平為止，相當(dāng)于有長L/2的水柱由左管移到右管。系統(tǒng)的重力勢能減少，動能增加。該過程中，整個水柱勢能的減少量等效于高L/2的水柱降低L/2重力勢能的減少。不妨設(shè)

8、水柱總質(zhì)量為8m，則，得。本題在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時仍然是用 建立方程，在計算系統(tǒng)重力勢能變化時用了等效方法。需要注意的是：研究對象仍然是整個水柱，到兩個支管水面相平時，整個水柱中的每一小部分的速率都是相同的。類型三用機(jī)械能守恒定律定律解決多體類【例3】（南京外國語學(xué)校高三年級第一次月考）一半徑為R的半圓形豎直圓柱面，用輕質(zhì)不可伸長的細(xì)繩連接的A、B兩球，懸掛在圓柱面邊緣兩側(cè)，A球質(zhì)量為B球質(zhì)量的2倍，現(xiàn)將A球從圓柱邊緣處由靜止釋放，如圖所示，已知A始終不離開球面，且細(xì)繩足夠長，若不計一切摩擦. RAB（1）求A球沿圓柱面滑至最低點時速度的大小。（2）求A球沿圓柱面運(yùn)動的最大位移。導(dǎo)示:（1）

9、設(shè)A球沿圓柱面滑至最低點時速度的大小為v，則據(jù)機(jī)械能守恒定律可得： 又因為 解得 （2）當(dāng)A球的速度為0時，A球沿圓柱面運(yùn)動的位移最大，設(shè)為s，則據(jù)機(jī)械能守恒定律可得： 解得 成功體驗1（南通市2020屆高三基礎(chǔ)調(diào)研測試）如圖所示，某人將質(zhì)量為m的石塊從距地面h高處斜向上方拋出，石塊拋出時的速度大小為v0，不計空氣阻力，石塊落地時的動能為 mv0hA B C D2物體從高為H處自由落下，以地面為零勢能面，當(dāng)它的動能和勢能相等時，物體離地面的高度為h，它的瞬時速度大小是v，則h和v大小為：（ ） A，；B，；C，；D，。3如圖所示，一長為，質(zhì)量為的勻質(zhì)柔軟鏈條，放在光滑的水平桌面上，有懸于桌外，求：放手后鏈條由靜止開始運(yùn)動至其左端剛要離開桌面的瞬間鐵鏈條的速度是多少？4（南京市秦淮中學(xué)2020年物理高考模擬試卷）如圖所示，B是質(zhì)量為2m、半徑為R的光滑半球形碗，放在光滑的水平桌面上。A是質(zhì)量為m的細(xì)長直桿，光滑套管D被固定在豎直方向，A可以自由上下運(yùn)動，物塊C的質(zhì)量為m，緊靠半球形碗放置。初始時，A桿被