2011屆高考物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案精品集53機(jī)械能守恒定律

1、第三課時(shí)機(jī)械能守恒定律考點(diǎn)剖析【教學(xué)要求】1 1 .理解和掌握機(jī)械能守恒定律。2 2能熟練地運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決實(shí)際問(wèn)題?！局R(shí)再現(xiàn)】一.重力勢(shì)能1 1.概念：物體由于被舉高而具有的能叫重力勢(shì)能。2 2.表達(dá)式：_ ，單位：_。3 3矢標(biāo)性： _，但有正負(fù)，正負(fù)的意義是表示。4 4重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系重力對(duì)物體做多少正功，物體的重力勢(shì)能就多少；重力對(duì)物體做多少負(fù)功，物體的重力勢(shì)能就多少.重力對(duì)物體所做的功，等于物體 _ 的減少思考齊力做功有什么特點(diǎn)?二.彈性勢(shì)能1 1定義：物體由于發(fā)生 _而具有的能叫彈性勢(shì)能。2 2.大小：彈性勢(shì)能的大小與 _及_ 有關(guān)，彈簧的形變量越大，勁度系數(shù)

2、越大，彈贊的彈性勢(shì)能越_ 。3 3彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系彈性勢(shì)能的改變量?jī)H與彈力做功有關(guān)，彈力做多 少正功，彈性勢(shì)能就減少多少；彈力做多少負(fù)功， 彈性勢(shì)能就增加。三機(jī)械能守恒定律1.1. 機(jī)械能：動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能。2.2. 機(jī)械能守恒定律內(nèi)容：在只有重力（或彈簧的彈力）做功的 情況下，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能（或彈性勢(shì)能）發(fā) 生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，這個(gè)結(jié)論 叫做機(jī)械能守恒定律。（2 2）表達(dá)式：a.a. _b.b. _c.c. _幣重點(diǎn)突破知識(shí)點(diǎn)一 |勢(shì)能的理解1 1重力勢(shì)能會(huì)式中 h h 表示物體相對(duì)于參考平面的 高度，是個(gè)狀態(tài)量。2 2 勢(shì)能屬于系統(tǒng)所共有。重力勢(shì)能是

3、物體和地球 組成的系統(tǒng)所共有的，而不是物體單獨(dú)具有的，“物體的重力勢(shì)能”只是一種簡(jiǎn)化的說(shuō)法同樣彈 性勢(shì)能也是彈簧各部分組成的系統(tǒng)所共有。3 3勢(shì)能的相對(duì)性4 4重力做了多少正功，重力勢(shì)能就減小了多少， 重力做了多少負(fù)功，重力勢(shì)能就增加了多少?gòu)椓?做多少功，彈性勢(shì)能就增加多少，彈力做多少正功, 彈性勢(shì)能就減小多少.【應(yīng)用 1】如圖 4-3-34-3-3 所示，質(zhì)量為 m m 的物體靜 止在地面上，物體上面連著一個(gè)輕彈簧，用手拉住 彈簧上端將物體緩緩提高h(yuǎn),h,不計(jì)彈簧的質(zhì)量，則人）B.B. 大于 mghmghD.D.無(wú)法確定導(dǎo)示：人所做的功等于物體重力勢(shì)能的增加量 mghmgh 和彈簧彈性勢(shì)能的

4、增加量總和。故選 B B知識(shí)點(diǎn)二機(jī)械能守恒條件的理解做的功應(yīng)（A.A.等于 mghmghC.C.小于 mghmgh機(jī)械能守恒定律的條件：(1)對(duì)單個(gè)物體，只有重力或彈力做功.(2)對(duì)某一系統(tǒng)，物體間只有動(dòng)能和重力勢(shì)能F2先對(duì)系統(tǒng)做正功，當(dāng)兩物塊速度減為零時(shí)， 彈簧的彈力大于Fi、F2,之后，兩物塊再加速相向運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)i、F2對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能開(kāi)始減少，D D 錯(cuò)及彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)跟外界沒(méi)有發(fā)生機(jī)械能的傳遞，機(jī)械能也沒(méi)有轉(zhuǎn)變成其它形式的能( (如沒(méi)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(gè)物體( (實(shí)為一個(gè)物體與地球組成的系統(tǒng)) )，又適用于幾個(gè)物體組成的物體系，誤

5、。的條件、 力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系等較多知識(shí)。題目情景比 較復(fù)雜，全面考查考生理解、分析、解決問(wèn)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岀 現(xiàn)得較多，復(fù)習(xí)中要加以重視。但前提必須滿(mǎn)足機(jī)械能守恒的條件.【應(yīng)用 2】(山東省平邑一中 20072007 年 1010 月階段考 試)如圖所示，一輕彈簧左端固定在長(zhǎng)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(jì)開(kāi)始時(shí)，m和M均靜止，現(xiàn)同時(shí)對(duì)m M施加等大反向的水平恒力Fi和F2,設(shè)兩物體開(kāi)始運(yùn) 動(dòng)以后的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧形變不超過(guò)其彈性 限度。對(duì)于m Mn和彈簧組成的系用WW冋“.岐.統(tǒng) ()A.由于Fi、F2等大反向，故系統(tǒng)機(jī)械能

6、守恒B.當(dāng)彈簧彈力大小與F、F2大小相等時(shí)，m M各自的動(dòng)能最大C.由于F、F2大小不變，所以m M各自一直 做勻加速運(yùn)動(dòng)D.由于Fi、F2均能做正功，故系統(tǒng)的機(jī)械能一 直增大導(dǎo)示：由于Fi、F2對(duì)系統(tǒng)做功之和不為零，故系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，A A 錯(cuò)誤；當(dāng)彈簧彈力大小與Fi、方法探究類(lèi)型一單個(gè)物體機(jī)械能守恒守恒問(wèn)題【例i】(江蘇省海門(mén)市 20072007 年高三物理模擬試卷) 為R, A端與圓心O等高AD為水平面，B點(diǎn)在O的正上方，一個(gè)小球 | 在A點(diǎn)以一豎直向下初速度 進(jìn)入圓軌道并恰能到達(dá)B點(diǎn)。 求: 小球在A點(diǎn)的初速度為多少？落點(diǎn)C與A點(diǎn)的水平距離？導(dǎo)示:(i i)A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 B B 點(diǎn)，則

7、丄mVA2=LmVB2+ +mgR R 2 2 2 22恰能通過(guò)最高點(diǎn) B B 時(shí)mg= =mXBR解得VA= =3gRF2大小相等時(shí)，速度達(dá)到最大值，故各自的動(dòng)能最 大，B B正確；由于彈力是變化的，m、M所受合力(2)由 B B 到 C C 平拋運(yùn)動(dòng)只=丄gt22Soc= =VBt是變化的，不會(huì)做勻加速運(yùn)動(dòng)，C C 錯(cuò)誤；由于Fi、解得SAc= =SocR= =(i i)R答案：B B本題涉及到彈簧，功、機(jī)械能守恒如圖所示，豎直平面內(nèi)的3/43/4 圓弧形光滑軌道半徑守恒。從初始狀態(tài)到左右支管水面相平為止，相當(dāng)成功體驗(yàn)?zāi)橙藢①|(zhì)量為m的石塊從距地面h高處斜向上方拋 岀，石塊拋岀時(shí)的速度大小為

8、v。，不計(jì)空氣阻力，仍然是用_.Ep=K建立方程，在計(jì)算系統(tǒng)重力 勢(shì)能變化時(shí)用了等效方法。需要注意的是：研究對(duì) 象仍然是整個(gè)水柱，到兩個(gè)支管水面相平時(shí)，整個(gè) 水柱中的每一小部分的速率都是相同的。類(lèi)型三用機(jī)械能守恒定律定律解決多體類(lèi)【例 3】（南京外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高三年級(jí)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(zhǎng) 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 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(kāi)球面,2 2物體從高為H處自由落下，以地面為零勢(shì)能面， 當(dāng)它的動(dòng)能和勢(shì)能相等時(shí)， 物體離地面的高度為h， 它的瞬時(shí)速度大小是v，則h和v

9、大小為：（）A 31 ,-；A.A.hH，v 6gH；42B.B.h JH，vgH；2C.C.h=丄H，v =2j2gH；2 2Ln1 1 -D .h H，v 2gH42 3 3如圖所示，一長(zhǎng)為L(zhǎng),質(zhì)量為m的勻質(zhì)柔軟鏈對(duì)研究單個(gè)物體機(jī)械能守恒問(wèn)導(dǎo)示7 7（ 1 1 ）設(shè)A球沿圓柱面滑至最低點(diǎn)時(shí)速題從能量守恒觀點(diǎn)和轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)進(jìn)行列式解題。類(lèi)型二利用機(jī)械能守恒定律解決流體問(wèn)題【例 2】如圖所示，粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有總長(zhǎng) 為4 4L的水。開(kāi)始時(shí)閥門(mén)K閉合，左右支管內(nèi)水面 高度差為L(zhǎng)。打開(kāi)閥門(mén)K后，左右水面剛好相平時(shí) 左管液面的速度是多時(shí)大？（管的內(nèi)部橫截面很：:：- I H 11小，摩擦阻力忽略不計(jì)

10、）:!J ?度的大小為v，則據(jù)機(jī)械能守恒定律可得: 12122mgR_i 2mgR = 2mv +mvp2 2又因?yàn)関 = 2VB解得v=22一2gR（2 2）當(dāng)A球的速度為 0 0 時(shí)，A球沿圓柱面運(yùn)動(dòng)的位移最大，設(shè)為s，則據(jù)機(jī)械能守恒定律可得:S222mg . 4R . s .mgs = 0 2R導(dǎo)示：由于不考慮摩擦阻力,故整個(gè)水柱的機(jī)械能解得s=.：；3R于有長(zhǎng)L/2/2 的水柱由左管移到右管。系統(tǒng)的重力勢(shì)1 1 .（南通市 20082008 屆高三基礎(chǔ)調(diào)研測(cè)試）如圖所示,少量等效于高L/2/2 的水柱降低L/2/2 重力勢(shì)能的減少石塊落地時(shí)的動(dòng)能為A A.L 12不妨設(shè)水柱總質(zhì)量為 8

11、 8m，則mg8m v，2 2得vgL。v =- 8 8本題在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時(shí)B B.C C.mgh12mv021mv2-mgh7777777777777777777777能減少，動(dòng)能增加。該過(guò)程中，整個(gè)水柱勢(shì)能的減D D.mvmv：亠 mghmgh且細(xì)繩足夠長(zhǎng)，若不計(jì)一切摩擦（1 1 ）求A球沿圓柱面滑至最 低點(diǎn)時(shí)速度的大小。（2 2）求A球沿圓柱面運(yùn)動(dòng)的 最大位移。1條，放在光滑的水平桌面上，有-懸于桌外，求:3放手后鏈條由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至其左端剛要離開(kāi)桌面的瞬間鐵鏈條的速度是多少?4 4 （南京市秦淮中學(xué) 20072007 年物理高考模擬試卷） 如圖所示，B B 是質(zhì)量為 2m2m 半徑為 R R 的光滑半球形 碗，放在光滑的水平桌面上。A A 是質(zhì)量為 m m 的細(xì)長(zhǎng)直桿，光滑套管 D D 被固定在豎直方向，A A 可以自由 上下運(yùn)動(dòng)，物塊 C C 的質(zhì)量為 m m 緊靠半球形碗放置。 初始時(shí)，A A 桿被握住，使其下端正好與碗的半球面 的上邊緣接觸（如