高中物理 第3單元　機(jī)械能　機(jī)械能守恒定律 新人教必修2

一、重力勢(shì)能1．重力做功的特點(diǎn)重力做功與

無(wú)關(guān)，只與物體初末位置的

有關(guān)．重力

做功的大小WG＝

.2．重力勢(shì)能的表達(dá)式：Ep＝

.第3單元機(jī)械能機(jī)械能守恒定律路徑高度差mghmgh整理ppt3．重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系(1)定性關(guān)系：重力對(duì)物體做正功，重力勢(shì)能就

；重力對(duì)物體做負(fù)功，重力勢(shì)能就

．(2)定量關(guān)系：重力對(duì)物體做的功

物體重力勢(shì)能的減少量．即WG＝－(Ep2－Ep1)＝Ep1－Ep2.[溫馨提示]重力勢(shì)能是標(biāo)量，但有正負(fù)，其意義表示物體的重力勢(shì)能比它在零勢(shì)能面大還是?。黾拥扔跍p小整理ppt二、彈性勢(shì)能1．大?。簭椥詣?shì)能的大小與形變量及勁度系數(shù)有關(guān)，彈簧的形變量

，勁度系數(shù)

，彈簧的彈性勢(shì)能越大．2．彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系彈力做正功彈性勢(shì)能

，彈力做負(fù)功彈性勢(shì)能

．即彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)過(guò)程中彈力做

，彈性勢(shì)能

，形變量變大的過(guò)程中

彈力做

，彈性勢(shì)能

．越大越大減小增加正功減小負(fù)功增加整理ppt三、機(jī)械能守恒定律1．內(nèi)容：在只有

做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持

．2．表達(dá)式Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2重力或彈力不變[溫馨提示]由于動(dòng)能和勢(shì)能都是相對(duì)量，故機(jī)械能也是相對(duì)量，在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時(shí)，等號(hào)左右兩邊的動(dòng)能必須相對(duì)同一參考系，勢(shì)能必須相對(duì)同一零勢(shì)能面．整理ppt1．關(guān)于彈性勢(shì)能的大小，下列說(shuō)法正確的是(

)A．當(dāng)彈簧變長(zhǎng)時(shí)，它的彈性勢(shì)能一定增大B．當(dāng)彈簧變短時(shí)，它的彈性勢(shì)能一定變小C．在拉伸長(zhǎng)度相同時(shí)，k越大的彈簧，它的彈性勢(shì)能越大D．彈簧拉伸時(shí)的彈性勢(shì)能一定大于壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能解析：彈簧彈性勢(shì)能的大小，除了跟勁度系數(shù)k有關(guān)外，還跟它的形變量有關(guān)．如果彈簧原來(lái)處在壓縮狀態(tài)，當(dāng)它變長(zhǎng)時(shí)，它的彈性勢(shì)能減小，在原長(zhǎng)處時(shí)其彈性勢(shì)能最小，所以A、B、D均不對(duì)．答案：C整理ppt2．下列運(yùn)動(dòng)中滿(mǎn)足機(jī)械能守恒的是(

)A．鉛球從手中拋出后的運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力)B．子彈射穿木塊C．細(xì)繩一端固定，另一端拴著一個(gè)小球，使小球在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D．吊車(chē)將貨物勻速吊起解析：鉛球從手中拋出后，在不計(jì)空氣阻力的情況下只有重力做功，沒(méi)有其他力做功，機(jī)械能守恒，A正確；子彈穿過(guò)木塊的過(guò)程中，子彈受到木塊施加的摩擦力的作用，摩擦力對(duì)子彈做負(fù)功，子彈的動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能不守恒，B不正確；

整理ppt小球在光滑的水平面上做圓周運(yùn)動(dòng)，受到重力，水平面對(duì)小球的支持力，還有細(xì)繩對(duì)小球的拉力作用，這些力皆與小球的運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功，所以小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)能量轉(zhuǎn)化，保持原有的動(dòng)能不變，即機(jī)械能守恒，C正確；吊車(chē)將貨物勻速吊起的過(guò)程中，貨物受到與其重力大小相等、方向相反的拉力作用，上升過(guò)程中除重力做功外還有拉力對(duì)物體做正功，貨物的機(jī)械能增加，運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能不守恒，D不正確．答案：AC整理ppt3.(2011年高考江蘇卷)如圖所示，演員正在進(jìn)行雜技表演．由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過(guò)程中對(duì)雞蛋所做的功最接近于(

)A．0.3J

B．3JC．30J D．300J解析：由生活常識(shí)及題圖知，一只雞蛋的質(zhì)量接近0.05kg，上拋高度在0.6m左右，則人對(duì)雞蛋做的功W＝mgh＝0.3J，故A對(duì)，B、C、D錯(cuò)．答案：A整理ppt4.(2013年莆田一中段考)如圖所示，固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)，圓環(huán)與豎直放置的輕彈簧一端相連，彈簧的另一端固定在地面上的A點(diǎn)，彈簧處于原長(zhǎng)h.讓圓環(huán)沿桿滑下，滑到桿的底端時(shí)速度剛好為零，則在圓環(huán)下滑過(guò)程中(

)A．圓環(huán)機(jī)械能守恒B．彈簧的彈性勢(shì)能一定先增大后減小C．彈簧的彈性勢(shì)能變化了mghD．彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)圓環(huán)的動(dòng)能最大整理ppt解析：下滑過(guò)程中圓環(huán)、地球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故A錯(cuò)；由題意知，彈簧是先壓縮再伸長(zhǎng)，即彈性勢(shì)能是先增大，再減小，再增大，故B錯(cuò)；圓環(huán)初、末狀態(tài)的動(dòng)能都為零，則減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，故C對(duì)、D錯(cuò)．答案：C整理ppt要點(diǎn)一機(jī)械能守恒的判斷1．守恒條件：只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功．整理ppt2．判斷方法整理ppt[溫馨提示]

(1)當(dāng)物體所受的合力為零(或合力做功為零)時(shí)，物體的機(jī)械能不一定守恒．(2)對(duì)一些繩子突然繃緊、物體間非彈性碰撞等，除非題目特別說(shuō)明，否則機(jī)械能必定不守恒．整理ppt[例1]木塊靜止掛在繩子下端，一子彈以水平速度射入木塊并留在其中，再與木塊一起共同擺到一定高度如圖所示，從子彈開(kāi)始射入到共同上擺到最大高度的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(

)A．子彈的機(jī)械能守恒B．木塊的機(jī)械能守恒C．子彈和木塊總機(jī)械能守恒D．子彈和木塊上擺過(guò)程中機(jī)械能守恒整理ppt[思路點(diǎn)撥]

(1)分析子彈受力情況及各力所做的功；(2)分析系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化的情況．[自主解答]子彈射入木塊過(guò)程，系統(tǒng)中摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能減少，而共同上擺過(guò)程，系統(tǒng)只有重力做功，機(jī)械能守恒．綜上所述，整個(gè)過(guò)程機(jī)械能減少，減少部分等于克服摩擦力做功產(chǎn)生的熱量．[答案]

D整理ppt1．(2011年高考課標(biāo)全國(guó)卷)一蹦極運(yùn)動(dòng)員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺(tái)下落，到最低點(diǎn)時(shí)距水面還有數(shù)米距離．假定空氣阻力可忽略，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢(shì)能始終減小B．蹦極繩張緊后的下落過(guò)程中，彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加C．蹦極過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D．蹦極過(guò)程中，重力勢(shì)能的改變與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān)整理ppt解析：運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)前，重力一直做正功，重力勢(shì)能減小，選項(xiàng)A正確；彈力一直做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加，選項(xiàng)B正確；除重力、彈力之外無(wú)其他力做功，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選項(xiàng)C正確；重力勢(shì)能的改變與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：ABC整理ppt要點(diǎn)二機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式及應(yīng)用1．三種守恒表達(dá)式的比較整理ppt整理ppt2.應(yīng)用機(jī)械能守恒的方法步驟(2)根據(jù)受力分析和各力做功情況分析，確定是否符合機(jī)械能守恒條件．(3)確定初末狀態(tài)的機(jī)械能或運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體機(jī)械能的轉(zhuǎn)化情況．(4)選擇合適的表達(dá)式列出方程，進(jìn)行求解．(5)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行必要的討論和說(shuō)明．[溫馨提示]機(jī)械能守恒定律是一種“能—能轉(zhuǎn)化”關(guān)系，其守恒是有條件的，因此，應(yīng)用時(shí)首先要對(duì)研究對(duì)象在所研究的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒做出判斷．整理ppt[例2]

(13分)如圖所示，斜面軌道AB與水平面之間的夾角θ＝53°，BD為半徑R＝4m的圓弧形軌道，且B點(diǎn)與D點(diǎn)在同一水平面上，在B點(diǎn)，斜面軌道AB與圓弧形軌道BD相切，整個(gè)軌道處于豎直平面內(nèi)且處處光滑，在A點(diǎn)處有一質(zhì)量m＝1kg的小球由靜止下滑，經(jīng)過(guò)B、C兩點(diǎn)后從D點(diǎn)斜拋出去，最后落在地面上的S點(diǎn)時(shí)的速度大小vS＝8m/s，已知A點(diǎn)距地面的高度H＝10m，B點(diǎn)距地面的高度h＝5m，設(shè)以MDN為分界線，其左邊為一阻力場(chǎng)區(qū)域，右邊為真空區(qū)域，g取10m/s2，cos53°＝0.6，求：整理ppt(1)小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為多大？(2)小球經(jīng)過(guò)圓弧軌道最低處C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力多大？(3)小球從D點(diǎn)拋出后，受到的阻力Ff與其瞬時(shí)速度方向始終相反，求小球從D點(diǎn)至S點(diǎn)的過(guò)程中阻力Ff所做的功．[思路點(diǎn)撥]解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)軌道ABCD光滑，只有重力對(duì)小球做功．(2)MN左側(cè)為阻力場(chǎng)區(qū)域，有阻力對(duì)小球做負(fù)功．(3)B、D等高，兩處小球速度大小相等．整理ppt整理ppt[答案]

(1)10m/s

(2)43N

(3)－68J整理ppt2.如圖所示，ABC和DEF是在同一豎直平面內(nèi)的兩條光滑軌道，其中ABC的末端水平，DEF是半徑為r＝0.4m的半圓形軌道，其直徑DF沿豎直方向，C、D可看作重合的點(diǎn)．現(xiàn)有一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球從軌道ABC上距C點(diǎn)高為H的地方由靜止釋放．(g取10m/s2)整理ppt(1)若要使小球經(jīng)C處水平進(jìn)入軌道DEF且能沿軌道運(yùn)動(dòng)，H至少要有多高？(2)若小球靜止釋放處離C點(diǎn)的高度h小于(1)中H的最小值，小球可擊中與圓心等高的E點(diǎn)，求h.整理ppt答案：(1)0.2m

(2)0.1m整理ppt要點(diǎn)三機(jī)械能守恒定律與動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用1．機(jī)械能守恒定律和動(dòng)能定理的相同點(diǎn)(1)思想方法相同：機(jī)械能守恒定律和動(dòng)能定理都是從做功和能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)研究物體在力的作用下?tīng)顟B(tài)的變化．(2)表達(dá)這兩個(gè)規(guī)律的方程都是標(biāo)量式．整理ppt2．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律和動(dòng)能定理解題的不同點(diǎn)整理ppt整理ppt[溫馨提示]動(dòng)能定理側(cè)重于解決一個(gè)研究對(duì)象受合力做功的影響而引起自身動(dòng)能變化的問(wèn)題．而機(jī)械能守恒定律是排除外界因素對(duì)系統(tǒng)的影響，研究系統(tǒng)內(nèi)研究對(duì)象之間動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律．整理ppt[例3]如圖所示，傾角為θ的光滑斜面上放有兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A和B，兩球之間用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿相連，下面的小球B離斜面底端的高度為h.兩球從靜止開(kāi)始下滑，不計(jì)球與地面碰撞時(shí)的機(jī)械能損失，且地面光滑，求：(1)兩球都進(jìn)入光滑水平面時(shí)兩小球運(yùn)動(dòng)的速度大??；(2)此過(guò)程中桿對(duì)B球所做的功．整理ppt[思路點(diǎn)撥]解答本題時(shí)要注意以下三點(diǎn)：(1)A和B組成的系統(tǒng)在下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒．(2)在水平面上，A、B的速度相等．(3)整個(gè)過(guò)程桿對(duì)B球的力為變力，變力所做的功