第六章 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用高考物理一輪復(fù)習(xí)課件

1.會(huì)判斷研究對象在某一過程機(jī)械能是否守恒.2.能應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決具體問題.【目標(biāo)要求】第3講

機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用1.重力做功與重力勢能的關(guān)系(1)重力做功的特點(diǎn)①重力做功與

無關(guān)，只與始末位置的

有關(guān).②重力做功不引起物體

的變化.(2)重力勢能①表達(dá)式：Ep＝

.②重力勢能的特點(diǎn):重力勢能是物體和

所共有的，重力勢能的大小與參考平面的選取

，但重力勢能的變化與參考平面的選取

.基礎(chǔ)回扣路徑高度差機(jī)械能mgh地球有關(guān)無關(guān)第3講

機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用(3)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系重力對物體做正功，重力勢能

；重力對物體做負(fù)功，重力勢能

.即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp.2.彈性勢能(1)定義：發(fā)生

的物體之間，由于有彈力的相互作用而具有的勢能.(2)彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系：彈力做正功，彈性勢能

；彈力做負(fù)功，彈性勢能

.即W＝

.減小增大彈性形變減小增加－ΔEp3.機(jī)械能守恒定律(1)內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，

與

可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能

.(2)表達(dá)式：mgh1＋

mv12＝

.動(dòng)能勢能保持不變

單個(gè)物體守恒其實(shí)指物體與地球組成的系統(tǒng)。第3講

機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用思考：小球在壓縮彈簧至最底部過程中，小球是否機(jī)械能守恒？1.只針對系統(tǒng)，一、機(jī)械能守恒模型2.重力、彈力必須是所選體統(tǒng)的內(nèi)力。AB思考：各接觸面光滑，松手后在A接觸地面前，A、B這兩個(gè)單物體機(jī)械能是否守恒？N1mAgN2A不守恒。它的機(jī)械能如何變化？sAAB思考：各接觸面光滑，松手后在A接觸地面前，A、B這兩個(gè)單物體機(jī)械能是否守恒？N3mBgB不守恒。它的機(jī)械能如何變化？N3sBN1mAgN2思考：A、B作為一個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒？sAWN1=-N1s⊥s⊥s⊥/WN3=N3s⊥/A、B系統(tǒng)機(jī)械能守恒3.系統(tǒng)內(nèi)力中直接接觸的彈力或繩、桿的彈力對系統(tǒng)機(jī)械能無影響。

單個(gè)物體守恒其實(shí)指物體與地球組成的系統(tǒng)。第3講

機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用1.只針對系統(tǒng)，一、機(jī)械能守恒模型2.重力、彈力必須是所選體統(tǒng)的內(nèi)力。思考：一塊長木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物體A，現(xiàn)給B一個(gè)初速度，由于A、B間摩擦力的作用，A將在B上滑動(dòng)，則A、B以及系統(tǒng)機(jī)械能如何變化?ABXBXAffV0A:機(jī)械能增加B:機(jī)械能減小?XVAVB系統(tǒng):機(jī)械能減小Q=f?X=

3.系統(tǒng)內(nèi)力中直接接觸的彈力或繩、桿的彈力對系統(tǒng)機(jī)械能無影響。

單個(gè)物體守恒其實(shí)指物體與地球組成的系統(tǒng)。第3講

機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用1.只針對系統(tǒng)，一、機(jī)械能守恒模型2.重力、彈力必須是所選體統(tǒng)的內(nèi)力。4.系統(tǒng)內(nèi)力中F滑做功使系統(tǒng)機(jī)械能減小,F靜無影響ABffV0二、牽連守恒模型5.系統(tǒng)外力對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的增加量。第3講

機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用二、牽連守恒模型1.速率相等模型:E機(jī)在兩物體之間轉(zhuǎn)移ΔEk＝－ΔEp或ΔEA＝－ΔEBA上升的高度與B下降的高度是否相等?R

mAg·2R+

第3講

機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用二、牽連守恒模型1.速率相等模型:E機(jī)在兩物體之間轉(zhuǎn)移2.角速度相等模型:2llll

mAgl+

第3講

機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用二、牽連守恒模型1.速率相等模型:E機(jī)在兩物體之間轉(zhuǎn)移2.角速度相等模型:2llll

3.某一分速度相等模型:第3講

機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用二、牽連守恒模型1.速率相等模型:2.角速度相等模型:lθ

3.某一分速度相等模型:第3講

機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用二、牽連守恒模型1.速率相等模型:2.角速度相等模型:4.彈簧系統(tǒng)模型:壓縮量和伸長量相等時(shí)EP相等1.(單個(gè)物體機(jī)械能守恒的判斷)(2020·黑龍江哈師大青岡實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二開學(xué)考試)忽略空氣阻力，下列物體運(yùn)動(dòng)過程中滿足機(jī)械能守恒的是()A.電梯勻速下降B.物體由光滑斜面頂端滑到斜面底端C.物體沿著斜面勻速下滑D.拉著物體沿光滑斜面勻速上升跟進(jìn)訓(xùn)練B2.(系統(tǒng)機(jī)械能守恒的判斷)如圖所示，斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止在水平面上.現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放，不計(jì)一切摩擦，則在小球從釋放到落至地面的過程中，下列說法中正確的是()A.斜劈對小球的彈力不做功B.斜劈與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C.斜劈的機(jī)械能守恒D.小球重力勢能的減少量等于斜劈動(dòng)能的增加量B3.(含彈簧系統(tǒng)的機(jī)械能守恒的判斷)如圖所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，彈簧一直保持豎直，空氣阻力不計(jì)，那么小球從接觸彈簧開始到將彈簧壓縮到最短的過程中，下列說法中正確的是()A.小球的動(dòng)能一直減小B.小球的機(jī)械能守恒C.克服彈力做功大于重力做功D.最大彈性勢能等于小球減少的動(dòng)能C解析小球開始下落時(shí)，只受重力作用做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)與彈簧接觸時(shí)，受到彈簧彈力作用，開始時(shí)彈簧壓縮量小，因此重力大于彈力，速度增大，隨著彈簧壓縮量的增加，彈力增大，當(dāng)重力等于彈力時(shí)，速度最大，然后彈簧繼續(xù)被壓縮，彈力大于重力，小球開始減速運(yùn)動(dòng)，所以整個(gè)過程中小球先加速后減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)Ek＝

mv2，動(dòng)能先增大然后減小，故A錯(cuò)誤；在向下運(yùn)動(dòng)的過程中，小球受到的彈力對它做了負(fù)功，小球的機(jī)械能不守恒，故B錯(cuò)誤；在向下運(yùn)動(dòng)過程中，重力勢能減小，最終小球的速度為零，動(dòng)能減小，彈簧的壓縮量增大，彈性勢能增大，根據(jù)能量守恒，最大彈性勢能等于小球減少的動(dòng)能和減小的重力勢能之和，即克服彈力做功大于重力做功，故D錯(cuò)誤，C正確.例1

(2017·全國卷Ⅱ·17)如圖，半圓形光滑軌道固定在水平地面上，半圓的直徑與地面垂直.一小物塊以速度v從軌道下端滑入軌道，并從軌道上端水平飛出，小物塊落地點(diǎn)到軌道下端的距離與軌道半徑有關(guān)，此距離最大時(shí)對應(yīng)的軌道半徑為(重力加速度大小為g)()B小物塊做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)落地點(diǎn)到軌道下端的距離為x，則有x＝v1t，4.(單個(gè)物體機(jī)械能守恒問題)(多選)(2020·廣東南海中學(xué)月考)如圖4所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上，若以地面為參考平面且不計(jì)空氣阻力，則下列說法中正確的是()A.物體落到海平面時(shí)的重力勢能為mghB.物體從拋出到落到海平面的過程重力

對物體做功為mghC.物體在海平面上的動(dòng)能為

mv02＋mghD.物體在海平面上的機(jī)械能為

mv02跟進(jìn)訓(xùn)練BCD例2

(2019·內(nèi)蒙古巴彥淖爾杭錦后旗奮斗中學(xué)高三二模)質(zhì)量均為m的物體A和B分別系在一根不計(jì)質(zhì)量的細(xì)繩兩端，繩子跨過固定在傾角為30°的斜面頂端的定滑輪上，斜面固定在水平地面上，開始時(shí)把物體B拉到斜面底端，這時(shí)物體A離地面的高度為0.8m，如圖所示.若摩擦力均不計(jì)，從靜止開始放手讓它們運(yùn)動(dòng).(斜面足夠長，g取10m/s2)求：考向1繩連接兩物體速度大小相等(1)物體A著地時(shí)的速度大??；答案2m/s

解析以地面為參考平面，A、B系統(tǒng)機(jī)械能守恒，因?yàn)関A＝vB，所以vA＝vB＝2m/s.(2)物體A著地后物體B繼續(xù)沿斜面上滑的最大距離.答案0.4m解析A著地后，B機(jī)械能守恒，則B上升到最大高度過程中，解得Δs＝0.4m.例3

(多選)(2019·云南昆明市4月質(zhì)檢)如圖6所示，質(zhì)量為m的小環(huán)(可視為質(zhì)點(diǎn))套在固定的光滑豎直桿上，一足夠長且不可伸長的輕繩一端與小環(huán)相連，另一端跨過光滑的定滑輪與質(zhì)量為M的物塊相連，已知M＝2m.與定滑輪等高的A點(diǎn)和定滑輪之間的距離為d＝3m，定滑輪大小及質(zhì)量可忽略.現(xiàn)將小環(huán)從A點(diǎn)由靜止釋放，小環(huán)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)速度為0，重力加速度取g＝10m/s2，則下列說法正確的是(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)()考向2兩關(guān)聯(lián)物體速度大小不等ADA.A、C間距離為4mB.小環(huán)最終靜止在C點(diǎn)C.小環(huán)下落過程中減少的重力勢能始終等于物塊增

加的機(jī)械能D.當(dāng)小環(huán)下滑至繩與桿的夾角為60°時(shí)，小環(huán)與物

塊的動(dòng)能之比為2∶1由機(jī)械能守恒可知，小環(huán)下落過程中減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為物塊增加的機(jī)械能和小環(huán)增加的動(dòng)能，故C錯(cuò)誤；例4

(2019·安徽巢湖市質(zhì)檢)如圖7所示，光滑水平軌道AB與光滑半圓形軌道BC在B點(diǎn)相切連接，半圓軌道半徑為R，軌道AB、BC在同一豎直平面內(nèi).一質(zhì)量為m的物塊在A處壓縮彈簧，并由靜止釋放，物塊恰好能通過半圓軌道的最高點(diǎn)C.已知物塊在到達(dá)B點(diǎn)之前已經(jīng)與彈簧分離，重力加速度為g.求：(1)物塊由C點(diǎn)平拋出去后在水平軌道上的落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離；考向3含彈簧系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問題解得x＝2R即物塊在水平軌道上的落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為2R；(2)物塊在B點(diǎn)時(shí)對半圓軌道的壓力大?。唤馕鑫飰K由B到C過程中機(jī)械能守恒，設(shè)物塊在B點(diǎn)時(shí)受到的半圓軌道的支持力大小為FN，解得FN＝6mg由牛頓第三定律可知，物塊在B點(diǎn)時(shí)對半圓軌道的壓力大小為FN′＝FN＝6mg.(3)物塊在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢能.解析由機(jī)械能守恒定律可知，物塊在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢能為5.(關(guān)聯(lián)物體的機(jī)械能守恒問題)(2020·山東煙臺(tái)二中期末)如圖8，滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定豎直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上.a、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運(yùn)動(dòng).不計(jì)摩擦，a、b可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度大小為g，則()A.a落地前，輕桿對b一直做正功B.a落地時(shí)速度大小為C.a下落過程中，其加速度大小始終不大于gD.a落地前，當(dāng)a的機(jī)械能最小時(shí)，b對地面的

壓力大小為mgD跟進(jìn)訓(xùn)練圖85656b的速度在整個(gè)過程中先增大后減小，桿對b的作用力先是動(dòng)力后是阻力，所以桿對a的作用力就先是阻力后是動(dòng)力，所以在b減速的過程中，桿對a是斜向下的拉力，此時(shí)a的加速度大于重力加速度，C錯(cuò)誤；解析當(dāng)a到達(dá)底端時(shí)，b的速度為零，b的速度在整個(gè)過程中先增大后減小，動(dòng)能先增大后減小，所以輕桿對b先做正功，后做負(fù)功，A錯(cuò)誤；a運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，b的速度為零，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能56a、b及桿系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，當(dāng)a的機(jī)械能最小時(shí)，b的速度最大，此時(shí)b受到桿的推力為零，b只受到重力和支持力的作用，結(jié)合牛頓第三定律可知，b對地面的壓力大小為mg，D正確.6.(含彈簧系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問題)(2020·江蘇如皋中學(xué)高三月考)如圖9所示，A、B兩小球由繞過輕質(zhì)定滑輪的細(xì)線相連，A放在固定的光滑斜面上，B