2012《金榜奪冠》物理一輪第六章第三單元第4課時(shí).ppt

高考總復(fù)習(xí)物理 第三單元 能量守恒定律 第4課時(shí) 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)應(yīng)用 必修2 第六章 機(jī)械能和能源 高考總復(fù)習(xí)物理 高考總復(fù)習(xí)物理 基礎(chǔ)回顧 考點(diǎn)一 重力勢能和彈性勢能 1重力勢能 (1)重力做功的特點(diǎn) 重力做功跟物體運(yùn)動(dòng)的_無關(guān)，只跟始末位置 的_有關(guān) 重力做功不引起物體_的變化 (2)重力勢能 概念：地球上的物體由于受到重力的作用而具有的跟 它的_有關(guān)的能，叫重力勢能 表達(dá)式：Ep_. 高考總復(fù)習(xí)物理 重力勢能有正負(fù)，由于重力勢能是_，其正負(fù) 表示勢能的大小 (3)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 定性關(guān)系：重力對(duì)物體做正功，重力勢能就_ ；重力對(duì)物體做負(fù)功，重力勢能就_ 定量關(guān)系：重力對(duì)物體做的功等于重力勢能的 _物體克服重力做的功等于重力勢能的增加量 即：WG(Ep2Ep1)_. 2彈性勢能 (1)概念：彈簧由于發(fā)生_而具有的能叫彈性勢能 (2)大?。簭椥詣菽艿拇笮∨c彈簧的_和_有關(guān) 高考總復(fù)習(xí)物理 答案： 1(1)路徑 高度差 機(jī)械能 (2)高度 mgh 標(biāo)量 (3)減少 增加 減少量 Ep1Ep2 2(1)彈性形變 (2)勁度系數(shù) 形變量 高考總復(fù)習(xí)物理 要點(diǎn)深化 重力勢能的理解 (1)重力勢能公式中h的含義 重力勢能公式Epmgh中的h是物體的重心到參考面(零勢 能面)的高度，是個(gè)狀態(tài)量當(dāng)h在參考面的上方時(shí)，h為正， 重力勢能也為正當(dāng)h在參考面的下方時(shí)，h為負(fù)，重力勢能 也為負(fù)在自由落體運(yùn)動(dòng)中，由h gt2可知h是指在時(shí)間t內(nèi) 下降的高度，是過程量故二者不能混為一談 (2)共有性：重力勢能為物體和地球這個(gè)系統(tǒng)所共有，但 我們習(xí)慣上都說成物體具有多少重力勢能；彈性勢能也是系 統(tǒng)共同具有的，一般情況我們所說“彈簧的彈性勢能”實(shí)際 上是彈簧與相連的物體所共同具有的勢能 高考總復(fù)習(xí)物理 (3)相對(duì)性：重力勢能具有相對(duì)性，處于同一位 置的一個(gè)物體，如果選擇的參考面在物體的上方， 則重力勢能為負(fù)，如果選擇的參考面在物體的下方 ，則重力勢能為正因而，要確定重力勢能須首先 確定參考面選擇地面為參考面不用說明 但是，同一物體在兩個(gè)不同位置的重力勢能之 差卻是不變的，只與兩位置的高度差h有關(guān)，與參 考面的選擇無關(guān) 彈性勢能一般取形變量x0為參考面 高考總復(fù)習(xí)物理 基礎(chǔ)回顧 考點(diǎn)二 機(jī)械能守恒定律 1機(jī)械能：_、_(或彈簧的_) 統(tǒng)稱為機(jī)械能物體的機(jī)械能為 _之和 2機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容：在只有_(或彈簧 的_)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_ 3表達(dá)式 (1)Ek1Ep1_(要選零勢能參考面) (2)Ek_(不用選零勢能參考面) 高考總復(fù)習(xí)物理 (3)EA增_(不用選零勢能參考面) 4機(jī)械能守恒定律的條件 (1)只有_(或彈簧的_)做功 (2)所受其他外力不做功或做功的代數(shù)和_ 答案：1動(dòng)能 重力勢能 彈性勢能 其動(dòng)能與重 力勢能甚至彈簧的彈性勢能 2重力 彈力 重力勢能 彈性勢能 不變 3(1)Ek2Ep2 (2)Ep (3)EB減 4(1)重力 彈力 (2)等于零 高考總復(fù)習(xí)物理 要點(diǎn)深化 1判斷機(jī)械能守恒的兩種角度 (1)從做功的角度：只有重力(或彈簧彈力)做功，雖受其他 力，但其他力不做功或做功的代數(shù)和為零 (2)從能量轉(zhuǎn)化角度：只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng) 和外界沒有發(fā)生機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，機(jī)械能也沒有轉(zhuǎn)變成其他形式 的能 2機(jī)械能守恒的幾種表達(dá)式說明 (1)守恒的觀點(diǎn)：Ek1Ep1Ek2Ep2.利用該式列方程時(shí)要 選定零勢能參考面，一般選地面或物體運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過的最低 點(diǎn)為零勢能面 高考總復(fù)習(xí)物理 (2)轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)：EkEp.利用該式列方程時(shí)一般不 必選零勢面，但要明確物體勢能減少(或增加)多少，動(dòng)能增 加(或減少)多少 (3)轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)：EA增EB減利用該式列方程時(shí)一般 不必選零勢面，但要明確哪個(gè)物體機(jī)械能減少，減少多少， 哪個(gè)物體機(jī)械能增加，增加多少 3機(jī)械能守恒的適應(yīng)范圍 只要符合機(jī)械能守恒的條件，無論物體(或系統(tǒng))做直線 運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，什么樣的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，機(jī)械能守恒定律都 適應(yīng) 高考總復(fù)習(xí)物理 4機(jī)械能守恒定律與動(dòng)能定理的關(guān)系 (1)區(qū)別：機(jī)械能守恒定律反映的是物體初、末狀態(tài) 的機(jī)械能之間的關(guān)系，其守恒是有條件的，而動(dòng)能定理 揭示的是物體動(dòng)能的變化跟引起這種變化的合外力的功 之間的關(guān)系，既要關(guān)心初、末狀態(tài)的動(dòng)能，也必須認(rèn)真 分析對(duì)應(yīng)這兩個(gè)狀態(tài)間經(jīng)歷過程中做功的情況 (2)統(tǒng)一性：能使用機(jī)械能守恒定律來解決的問題， 動(dòng)能定理一定能解決，但要注意兩個(gè)規(guī)律中功和能的不 同涵義和表達(dá)式 高考總復(fù)習(xí)物理 高考總復(fù)習(xí)物理 題型一 機(jī)械能守恒條件的理解 關(guān)于機(jī)械能守恒的敘述，下列說法正確的是( ) A做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒 B做變速運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能可能守恒 C外力對(duì)物體做功為零，則物體的機(jī)械能守恒 D若只有重力對(duì)物體做功，則物體的機(jī)械能守恒 高考總復(fù)習(xí)物理 解析：A、C錯(cuò)，由物體沿粗糙斜面勻速滑下說明 物體所受合力為零，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，但其勢能減少， 動(dòng)能卻不變，因?yàn)橥ㄟ^摩擦力做功，減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化 為內(nèi)能 B、D對(duì)，比如在繩子約束下，繩子一端的小球在 豎直平面做變速圓周運(yùn)動(dòng)，由于僅有重力做功，其他力 沒有做功，故機(jī)械能守恒 答案：BD 點(diǎn)評(píng)：合外力為零不是判斷機(jī)械能守恒的條件，這 是同學(xué)們要注意的 高考總復(fù)習(xí)物理 題型訓(xùn)練 1如下圖所示，木塊均在固定的斜面上運(yùn)動(dòng)，其中 圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖 A、B中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A 、B、D中的木塊向下運(yùn)動(dòng)，圖C中的木塊向上運(yùn)動(dòng)，在這 四個(gè)圖所示的運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒的是( ) 解析：因圖A、B中有外力做功，所以機(jī)械能不守恒，選項(xiàng) A、B錯(cuò)誤；圖D中有摩擦力做功，機(jī)械能減少，圖C中只有系統(tǒng) 內(nèi)的重力做功，故機(jī)械能守恒 答案：C 高考總復(fù)習(xí)物理 題型二 機(jī)械能守恒的基本應(yīng)用 應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的基本步驟 (1)分析題意，確定研究對(duì)象 (2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，弄清物體所受各力 的做功情況，判斷是否符合機(jī)械能守恒的條件 (3)選取合適的參考平面，明確初、末態(tài)的機(jī)械能 (4)根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程求解，并對(duì)結(jié)果進(jìn) 行必要的討論和說明 高考總復(fù)習(xí)物理 長度分別為La和Lb的輕繩a和 b分別系于一輕質(zhì)木架上的A點(diǎn)和C 點(diǎn)，繩a沿豎直方向，繩b沿水平方 向，如圖所示當(dāng)整個(gè)裝置繞軸BC 以一定的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小球 在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)小 球運(yùn)動(dòng)到圖示位置時(shí)，繩b被燒斷 ，同時(shí)木架停止轉(zhuǎn)動(dòng) (1)若整個(gè)裝置繞軸BC原來勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度足夠大，試說明 繩b被燒斷，同時(shí)木架停止轉(zhuǎn)之后小球開始在什么平面上做圓周 運(yùn)動(dòng)？ (2)為了保證小球恰能繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)，求整個(gè)裝置繞軸BC原來 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度. (3)若 ，繩b被燒斷后，小球運(yùn)動(dòng)的最大高度為多大？ 高考總復(fù)習(xí)物理 解析：(1)根據(jù)慣性原理：當(dāng)繩b被燒斷，同時(shí)木架停 止轉(zhuǎn)動(dòng)瞬間，小球具有垂直紙面向里的線速度v1，小球開 始在垂直平面ABC的豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng) (2)繩b未被燒斷，木架未停止轉(zhuǎn)動(dòng)前，設(shè)小球運(yùn)動(dòng)的 線速度為v1， 則有v1Lb 要使小球恰能在此面上做圓周運(yùn)動(dòng)，則小球在最高點(diǎn) 的速度v2必須符合： 小球在此面上做圓周運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，有： 高考總復(fù)習(xí)物理 (3)設(shè)角速度為0時(shí)，繩b被燒斷后，小球不會(huì)擺過桿 AB的水平面，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有： 故小球受繩子約束，擺至最高點(diǎn)速度 為零后可擺回來， 設(shè)運(yùn)動(dòng)的最大高度為h，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有： 答案：(1)在垂直于ABC面的豎直面上 高考總復(fù)習(xí)物理 題型訓(xùn)練 2如下圖所示，A、B兩球質(zhì)量 相等，A球用不能伸長的輕繩系于O 點(diǎn)，B球用輕彈簧系于O點(diǎn)，O與 O點(diǎn)在同一水平面上，分別將A、B 球拉到與懸點(diǎn)等高處，使繩和輕彈簧 均處于水平，彈簧處于自然狀態(tài)，將 兩球分別由靜止開始釋放，當(dāng)兩球達(dá)到各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)， 兩球仍處在同一水平面上，則( ) A兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，B球減少的重力勢能較多 B兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，A球速度較大 C兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，B球速度較大 D兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，兩球速度相等 高考總復(fù)習(xí)物理 解析：兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，由于下降高度 一樣，兩球減少的重力勢能一樣選取繩子拉至水平 線時(shí)為零勢能參考面，則A球、B球與彈簧構(gòu)成系統(tǒng)的 機(jī)械能為零，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能也為零在最低 處，對(duì)A球， 0mgL ，得 mgL；對(duì)B球與彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)，0mgLE彈 ，得 mgLE彈由此可知，v1v2. 答案：B 高考總復(fù)習(xí)物理 題型三 應(yīng)用機(jī)械能守恒處理變質(zhì)量的問題 物體在運(yùn)動(dòng)的過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)物體的各部分所處的位 置不同或狀態(tài)不同，此時(shí)可等效看做物體由多個(gè)不同的質(zhì)點(diǎn)組成 ，再利用機(jī)械能守恒定律求解，問題將變得十分簡便 如右圖所示，總長為L 的光滑勻質(zhì)鐵鏈，跨過一個(gè)光 滑的輕質(zhì)小定滑輪，開始時(shí)底 端相平，當(dāng)略有擾動(dòng)時(shí)其一端 下落，則鐵鏈剛脫離滑輪的瞬 間，其速度為多大？ 高考總復(fù)習(xí)物理 解析：鐵鏈在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，選初態(tài)時(shí)總重心 為參考面(初態(tài)時(shí)總重心不是在整條鏈的中點(diǎn)，而是在兩段的 中點(diǎn)上)，設(shè)鐵鏈剛脫離滑輪的瞬間速度為v.由機(jī)械能守恒定 律得： 高考總復(fù)習(xí)物理 題型訓(xùn)練 3如右圖所示， 一根質(zhì)量為m、長為L的鐵鏈 ， 放在光滑的水平桌面上，讓一 長度為a下垂在桌面下，由靜止 釋放，求鏈條剛好離開桌子邊緣 時(shí)的速度v. 解析：選桌面為零勢能參考平面，由機(jī)械能守恒定律得： 高考總復(fù)習(xí)物理 高考總復(fù)習(xí)物理 警示 用定勢思維錯(cuò)誤解答圓周問題 如右圖所示， 一內(nèi)壁光滑的環(huán)形細(xì)圓管，位于豎直 平面內(nèi)，環(huán)的半徑為R(比細(xì)管的半徑大得 多)，在細(xì)管中有兩個(gè)直徑與細(xì)管內(nèi)徑相同 的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，A球的質(zhì)量為m1，B 球的質(zhì)量為m2，它們沿環(huán)形圓管順時(shí)針運(yùn) 動(dòng)，經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度都為v0，設(shè)A球運(yùn) 動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，B球恰好運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)， 若要此時(shí)兩球作用于圓管的合力為零，試 用m1、m2、g、R表示v0. 高考總復(fù)習(xí)物理 在B點(diǎn)通過最高點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律，有： 對(duì)B球，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有： 由題意，有：NANB. 以上四式聯(lián)立解