2012《金榜奪冠》物理一輪第六章第三單元第4課時.ppt

高考總復習物理 第三單元 能量守恒定律 第4課時 機械能守恒定律及其應應用 必修2 第六章 機械能和能源 高考總復習物理 高考總復習物理 基礎回顧 考點一 重力勢能和彈性勢能 1重力勢能 (1)重力做功的特點 重力做功跟物體運動的_無關，只跟始末位置 的_有關 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_有關的能，叫重力勢能 表達式：Ep_. 高考總復習物理 重力勢能有正負，由于重力勢能是_，其正負 表示勢能的大小 (3)重力做功與重力勢能變化的關系 定性關系：重力對物體做正功，重力勢能就_ ；重力對物體做負功，重力勢能就_ 定量關系：重力對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 高考總復習物理 答案： 1(1)路徑 高度差 機械能 (2)高度 mgh 標量 (3)減少 增加 減少量 Ep1Ep2 2(1)彈性形變 (2)勁度系數(shù) 形變量 高考總復習物理 要點深化 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，是個狀態(tài)量當h在參考面的上方時，h為正， 重力勢能也為正當h在參考面的下方時，h為負，重力勢能 也為負在自由落體運動中，由h gt2可知h是指在時間t內 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系統(tǒng)所共有，但 我們習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”實際 上是彈簧與相連的物體所共同具有的勢能 高考總復習物理 (3)相對性：重力勢能具有相對性，處于同一位 置的一個物體，如果選擇的參考面在物體的上方， 則重力勢能為負，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，與參 考面的選擇無關 彈性勢能一般取形變量x0為參考面 高考總復習物理 基礎回顧 考點二 機械能守恒定律 1機械能：_、_(或彈簧的_) 統(tǒng)稱為機械能物體的機械能為 _之和 2機械能守恒定律的內容：在只有_(或彈簧 的_)做功的情況下，物體的_(或_)和 動能發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持_ 3表達式 (1)Ek1Ep1_(要選零勢能參考面) (2)Ek_(不用選零勢能參考面) 高考總復習物理 (3)EA增_(不用選零勢能參考面) 4機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動能 重力勢能 彈性勢能 其動能與重 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 高考總復習物理 要點深化 1判斷機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)從能量轉化角度：只有動能和勢能的相互轉化，系統(tǒng) 和外界沒有發(fā)生機械能的轉移，機械能也沒有轉變成其他形式 的能 2機械能守恒的幾種表達式說明 (1)守恒的觀點：Ek1Ep1Ek2Ep2.利用該式列方程時要 選定零勢能參考面，一般選地面或物體運動過程中經過的最低 點為零勢能面 高考總復習物理 (2)轉化的觀點：EkEp.利用該式列方程時一般不 必選零勢面，但要明確物體勢能減少(或增加)多少，動能增 加(或減少)多少 (3)轉移的觀點：EA增EB減利用該式列方程時一般 不必選零勢面，但要明確哪個物體機械能減少，減少多少， 哪個物體機械能增加，增加多少 3機械能守恒的適應范圍 只要符合機械能守恒的條件，無論物體(或系統(tǒng))做直線 運動還是曲線運動，什么樣的運動性質，機械能守恒定律都 適應 高考總復習物理 4機械能守恒定律與動能定理的關系 (1)區(qū)別：機械能守恒定律反映的是物體初、末狀態(tài) 的機械能之間的關系，其守恒是有條件的，而動能定理 揭示的是物體動能的變化跟引起這種變化的合外力的功 之間的關系，既要關心初、末狀態(tài)的動能，也必須認真 分析對應這兩個狀態(tài)間經歷過程中做功的情況 (2)統(tǒng)一性：能使用機械能守恒定律來解決的問題， 動能定理一定能解決，但要注意兩個規(guī)律中功和能的不 同涵義和表達式 高考總復習物理 高考總復習物理 題型一 機械能守恒條件的理解 關于機械能守恒的敘述，下列說法正確的是( ) A做勻速直線運動的物體機械能一定守恒 B做變速運動的物體機械能可能守恒 C外力對物體做功為零，則物體的機械能守恒 D若只有重力對物體做功，則物體的機械能守恒 高考總復習物理 解析：A、C錯，由物體沿粗糙斜面勻速滑下說明 物體所受合力為零，物體做勻速運動，但其勢能減少， 動能卻不變，因為通過摩擦力做功，減少的機械能轉化 為內能 B、D對，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動，由于僅有重力做功，其他力 沒有做功，故機械能守恒 答案：BD 點評：合外力為零不是判斷機械能守恒的條件，這 是同學們要注意的 高考總復習物理 題型訓練 1如下圖所示，木塊均在固定的斜面上運動，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中的木塊向下運動，圖C中的木塊向上運動，在這 四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是( ) 解析：因圖A、B中有外力做功，所以機械能不守恒，選項 A、B錯誤；圖D中有摩擦力做功，機械能減少，圖C中只有系統(tǒng) 內的重力做功，故機械能守恒 答案：C 高考總復習物理 題型二 機械能守恒的基本應用 應用機械能守恒定律解題的基本步驟 (1)分析題意，確定研究對象 (2)對研究對象進行受力分析，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)的機械能 (4)根據(jù)機械能守恒定律列方程求解，并對結果進 行必要的討論和說明 高考總復習物理 長度分別為La和Lb的輕繩a和 b分別系于一輕質木架上的A點和C 點，繩a沿豎直方向，繩b沿水平方 向，如圖所示當整個裝置繞軸BC 以一定的角速度勻速轉動時，小球 在水平面內做勻速圓周運動當小 球運動到圖示位置時，繩b被燒斷 ，同時木架停止轉動 (1)若整個裝置繞軸BC原來勻速轉動的角速度足夠大，試說明 繩b被燒斷，同時木架停止轉之后小球開始在什么平面上做圓周 運動？ (2)為了保證小球恰能繼續(xù)做圓周運動，求整個裝置繞軸BC原來 勻速轉動的角速度. (3)若 ，繩b被燒斷后，小球運動的最大高度為多大？ 高考總復習物理 解析：(1)根據(jù)慣性原理：當繩b被燒斷，同時木架停 止轉動瞬間，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的豎直平面內做圓周運動 (2)繩b未被燒斷，木架未停止轉動前，設小球運動的 線速度為v1， 則有v1Lb 要使小球恰能在此面上做圓周運動，則小球在最高點 的速度v2必須符合： 小球在此面上做圓周運動過程中機械能守恒，有： 高考總復習物理 (3)設角速度為0時，繩b被燒斷后，小球不會擺過桿 AB的水平面，根據(jù)機械能守恒定律，有： 故小球受繩子約束，擺至最高點速度 為零后可擺回來， 設運動的最大高度為h，根據(jù)機械能守恒定律，有： 答案：(1)在垂直于ABC面的豎直面上 高考總復習物理 題型訓練 2如下圖所示，A、B兩球質量 相等，A球用不能伸長的輕繩系于O 點，B球用輕彈簧系于O點，O與 O點在同一水平面上，分別將A、B 球拉到與懸點等高處，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，當兩球達到各自懸點的正下方時， 兩球仍處在同一水平面上，則( ) A兩球到達各自懸點的正下方時，B球減少的重力勢能較多 B兩球到達各自懸點的正下方時，A球速度較大 C兩球到達各自懸點的正下方時，B球速度較大 D兩球到達各自懸點的正下方時，兩球速度相等 高考總復習物理 解析：兩球到達各自懸點的正下方時，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 線時為零勢能參考面，則A球、B球與彈簧構成系統(tǒng)的 機械能為零，到達最低點時的機械能也為零在最低 處，對A球， 0mgL ，得 mgL；對B球與彈簧構成的系統(tǒng)，0mgLE彈 ，得 mgLE彈由此可知，v1v2. 答案：B 高考總復習物理 題型三 應用機械能守恒處理變質量的問題 物體在運動的過程中，有時會出現(xiàn)物體的各部分所處的位 置不同或狀態(tài)不同，此時可等效看做物體由多個不同的質點組成 ，再利用機械能守恒定律求解，問題將變得十分簡便 如右圖所示，總長為L 的光滑勻質鐵鏈，跨過一個光 滑的輕質小定滑輪，開始時底 端相平，當略有擾動時其一端 下落，則鐵鏈剛脫離滑輪的瞬 間，其速度為多大？ 高考總復習物理 解析：鐵鏈在運動過程中機械能守恒，選初態(tài)時總重心 為參考面(初態(tài)時總重心不是在整條鏈的中點，而是在兩段的 中點上)，設鐵鏈剛脫離滑輪的瞬間速度為v.由機械能守恒定 律得： 高考總復習物理 題型訓練 3如右圖所示， 一根質量為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 時的速度v. 解析：選桌面為零勢能參考平面，由機械能守恒定律得： 高考總復習物理 高考總復習物理 警示 用定勢思維錯誤解答圓周問題 如右圖所示， 一內壁光滑的環(huán)形細圓管，位于豎直 平面內，環(huán)的半徑為R(比細管的半徑大得 多)，在細管中有兩個直徑與細管內徑相同 的小球(可視為質點)，A球的質量為m1，B 球的質量為m2，它們沿環(huán)形圓管順時針運 動，經過最低點時的速度都為v0，設A球運 動到最低點時，B球恰好運動到最高點， 若要此時兩球作用于圓管的合力為零，試 用m1、m2、g、R表示v0. 高考總復習物理 在B點通過最高點時，根據(jù)牛頓第二定律，有： 對B球，根據(jù)機械能守恒定律，有： 由題意，有：NANB. 以上四式聯(lián)立解