【三維設(shè)計(jì)】高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第3單元 機(jī)械能守恒定律課件 新人教（安徽 北京專(zhuān)）

理知識(shí)第五章提能力第3單元明考向課堂考題領(lǐng)悟課下綜合提升

[思維啟動(dòng)]如圖5－3－1所示，小球m從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下落到C點(diǎn)速度為零，則在此過(guò)程中，小球重力做________功(填“正”或“負(fù)”)，重力勢(shì)能________(填“增大”或“減小”)，重力勢(shì)能變化量為_(kāi)_______，圖5－3－1小球由B到C階段，彈簧彈力做________功，彈性勢(shì)能________。(填“增大”或“減小”)提示：重力做正功，重力勢(shì)能減小，變化量為mg(h＋x)，彈簧彈力對(duì)小球做負(fù)功，彈性勢(shì)能增大。

[應(yīng)用升級(jí)]1．將質(zhì)量為100kg的物體從地面提升到10m高處，在這個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是(取g＝10m/s2)(

)A．重力做正功，重力勢(shì)能增加1.0×104JB．重力做正功，重力勢(shì)能減少1.0×104JC．重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加1.0×104JD．重力做負(fù)功，重力勢(shì)能減少1.0×104J解析：重力方向向下而物體向上運(yùn)動(dòng)，則重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加mgh＝100×10×10J＝1.0×104J，C對(duì)。答案：C[思維啟動(dòng)動(dòng)]如圖5－3－2中的四幅幅圖表示示不同的的物理情情景，試試判斷物物體或系系統(tǒng)的機(jī)機(jī)械能是是否守恒恒。圖5－3－2圖甲：把把物體斜斜向上拋拋出到落落至海平平面，不不計(jì)空氣氣阻力物物體機(jī)械械能________(填“守恒”或“不守恒”，下同)。圖乙：物物體從靜靜止開(kāi)始始以8m/s2的加速度度豎直下下落的過(guò)過(guò)程中機(jī)機(jī)械能________。圖丙：斜斜面體放放在光滑滑的水平平面上，，沖上光光滑斜面面頂端的的滑塊，，在上升升過(guò)程中中機(jī)械能能________。圖?。河糜幂p質(zhì)桿桿連接質(zhì)質(zhì)量不等等的兩個(gè)個(gè)小球，，當(dāng)桿繞繞光滑軸軸O從水平位位置轉(zhuǎn)到到豎直位位置的過(guò)過(guò)程中，，兩球組組成的系系統(tǒng)機(jī)械械能________。提示：圖甲中物物體只有有重力做做功，機(jī)機(jī)械能守守恒。圖乙中物物體下落落的加速速度a＝8m/s2，一定有向上上的阻力做負(fù)負(fù)功，機(jī)械能能不守恒。圖丙中斜面放放在光滑水平平面上，滑塊塊沖上斜面后后，斜面體在在水平面上加加速運(yùn)動(dòng)，滑滑塊機(jī)械能不不守恒。圖丁中，將兩兩球看成一個(gè)個(gè)系統(tǒng)，只有有重力做功，，系統(tǒng)機(jī)械能能守恒。4．機(jī)械能守恒恒的三種表達(dá)達(dá)式[應(yīng)用升級(jí)]2.如圖5－3－3所示，某人以以平行斜面的拉力將物體體沿斜面拉下下，拉力大小等于摩擦力力大小。則下下列說(shuō)法正確的是()圖5－3－3A．物體勻速下下滑B．合外力對(duì)物物體做的功等等于零C．物體的機(jī)械械能減少D．物體的機(jī)械械能保持不變變解析：由于物體所受受合外力不為為零，所以A、B均錯(cuò)誤；又因因?yàn)槲矬w下滑滑過(guò)程中，除除重力做功外外，拉力與摩摩擦力做功之之和為零，所所以物體的機(jī)機(jī)械能保持不不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。答案：D[知識(shí)檢索]機(jī)械能是否守守恒的幾種判判斷方法(1)利用機(jī)械能的的定義判斷(直接判斷)：若物體動(dòng)能能、勢(shì)能均不變，機(jī)機(jī)械能不變。。若一個(gè)物體體動(dòng)能不變、、重力勢(shì)能變變化，或重力力勢(shì)能不變、、動(dòng)能變化或或動(dòng)能和重力力勢(shì)能同時(shí)增增加(減小)，其機(jī)械能一一定變化。(2)用做功判斷斷：若物體體或系統(tǒng)只只有重力(或彈簧的彈彈力)做功，雖受受其他力，，但其他力力不做功，，機(jī)械能守守恒。(3)用能量轉(zhuǎn)化化來(lái)判斷：：若物體系系統(tǒng)中只有有動(dòng)能和勢(shì)勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而而無(wú)機(jī)械能能與其他形形式的能的的轉(zhuǎn)化，則則物體系統(tǒng)統(tǒng)機(jī)械能守守恒。(4)對(duì)多個(gè)物體體組成的系系統(tǒng)，除考考慮外力是是否只有重重力做功外，還要要考慮系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)力做功功，如有滑滑動(dòng)摩擦力力做功時(shí)，，因有摩擦擦熱產(chǎn)生，，系統(tǒng)機(jī)械械能將有損損失。[典題例析][例1](2011·新課標(biāo)全國(guó)國(guó)卷改編)一蹦極運(yùn)動(dòng)動(dòng)員身系彈彈性蹦極繩繩從水面上上方的高臺(tái)臺(tái)下落，到到最低點(diǎn)時(shí)時(shí)距水面還還有數(shù)米距距離。假定定空氣阻力力可忽略，，運(yùn)動(dòng)員可可視為質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)，下列說(shuō)說(shuō)法錯(cuò)誤的的是()A．運(yùn)動(dòng)員到到達(dá)最低點(diǎn)點(diǎn)前重力勢(shì)勢(shì)能始終減減小B．蹦極繩張張緊后的下下落過(guò)程中中，彈性力力做負(fù)功，，彈性勢(shì)能增加C．蹦極過(guò)程程中，運(yùn)動(dòng)動(dòng)員、地球球和蹦極繩繩所組成的的系統(tǒng)機(jī)械能守恒恒D．蹦極過(guò)程程中，重力力勢(shì)能的改改變與重力力勢(shì)能零點(diǎn)點(diǎn)的選取有關(guān)[審題指導(dǎo)]解答本題時(shí)時(shí)應(yīng)注意以以下三點(diǎn)：：(1)重力做功、、彈力做功功與對(duì)應(yīng)勢(shì)勢(shì)能變化的的關(guān)系。(2)重力勢(shì)能及及其變化量量與零勢(shì)點(diǎn)點(diǎn)選取的關(guān)關(guān)系。(3)判斷機(jī)械能能守恒時(shí)所所選取的系系統(tǒng)。[解析]重力做功決決定重力勢(shì)勢(shì)能的變化化，隨著高高度的降低低，重力一一直做正功功，重力勢(shì)勢(shì)能一直減減小，故A選項(xiàng)正確；；彈性勢(shì)能能的變化取取決于彈力力做功，當(dāng)當(dāng)蹦極繩張張緊后，隨隨著運(yùn)動(dòng)員員的下落彈彈力一直做做負(fù)功，彈彈性勢(shì)能一一直增大，，故B選項(xiàng)正確；；在蹦極過(guò)過(guò)程中，由由于只有重重力和蹦極極繩的彈力力做功，故故由運(yùn)動(dòng)員員、地球及及蹦極繩組組成的系統(tǒng)統(tǒng)機(jī)械能守守恒，故選選項(xiàng)C正確；重力力勢(shì)能的大大小與勢(shì)能能零點(diǎn)的選選取有關(guān)，，而勢(shì)能的的改變與勢(shì)勢(shì)能零點(diǎn)選選取無(wú)關(guān)，，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。[答案]D[拓展訓(xùn)練]1.如圖5－3－4所示，斜劈劈劈尖頂著著豎直墻壁靜止止于水平面面上，現(xiàn)將將一小球從圖示位位置靜止釋釋放，不計(jì)計(jì)一切摩擦，則在在小球從釋釋放到落至至地面圖圖5－3－4的過(guò)程中，，下列說(shuō)法法正確的是是()A．斜劈對(duì)小小球的彈力力不做功B．斜劈與小小球組成的的系統(tǒng)機(jī)械械能守恒C．斜劈的機(jī)機(jī)械能守恒恒D．小球重力力勢(shì)能減小小量等于斜斜劈動(dòng)能的的增加量解析：答案：B[知識(shí)檢索]應(yīng)用用機(jī)機(jī)械械能能守守恒恒定定律律的的基基本本思思路路(1)選取取研研究究對(duì)對(duì)象象。。(2)根據(jù)據(jù)研研究究對(duì)對(duì)象象所所經(jīng)經(jīng)歷歷的的物物理理過(guò)過(guò)程程，，進(jìn)進(jìn)行行受受力力、、做做功功分分析，，判判斷斷機(jī)機(jī)械械能能是是否否守守恒恒。。(3)恰當(dāng)當(dāng)?shù)氐剡x選取取參參考考平平面面，，確確定定研研究究對(duì)對(duì)象象在在過(guò)過(guò)程程的的初初、、末末狀態(tài)態(tài)時(shí)時(shí)的的機(jī)機(jī)械械能能。。(4)選[典題題例例析析][例2]如圖圖5－3－5所示示，，斜斜面面軌軌道AB與水水平平面面之之間間的的夾夾角角θ＝53°°，BD為半半徑徑R＝4m的圓圓弧弧形形軌軌道道，，且且B點(diǎn)與與D點(diǎn)在在同同一一水水平平面面上上，，在在B點(diǎn)，圖圖5－3－5斜面軌道AB與圓弧形軌道道BD相切，整個(gè)軌軌道處于豎直直平面內(nèi)且處處處光滑，在在A點(diǎn)處有一質(zhì)量量m＝1kg的小球由靜止止滑下，經(jīng)過(guò)過(guò)B、C兩點(diǎn)后從D點(diǎn)斜拋出去，，最后落在地地面上的S點(diǎn)時(shí)的速度大大小vS＝8m/s，已知A點(diǎn)距地面的高高度H＝10m，B點(diǎn)距地面的高高度h＝5m，設(shè)以MDN為分界線，其其左邊為一阻阻力場(chǎng)區(qū)域，，右邊為真空(1)小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為為多大？(2)小球經(jīng)過(guò)圓弧弧軌道最低處處C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的的壓力多大？？(3)小球從D點(diǎn)拋出后，受受到的阻力Ff與其瞬時(shí)速度度方向始終相相反，求小球球從D點(diǎn)至S點(diǎn)的過(guò)程中阻阻力Ff所做的功。[審題指導(dǎo)]解答本題時(shí)應(yīng)應(yīng)注意以下三三點(diǎn)：(1)軌道ABCD光滑，只有重重力對(duì)小球做做功。(2)MN左側(cè)阻力場(chǎng)區(qū)區(qū)域，有阻力力對(duì)小球做負(fù)負(fù)功。(3)B、D等高，兩處小小球速度大小小相等。[答案](1)10m/s(2)43N(3)－68J[拓展訓(xùn)練]2．光滑曲面軌軌道置于高度度為H＝1.8m的平臺(tái)上，其其末端切線水平；另另有一長(zhǎng)木板板兩端分別擱擱在軌道末端端點(diǎn)和水平地地面間，構(gòu)成成傾角為θ＝37°的斜面，如圖圖5－3－6所示。一個(gè)可可視作質(zhì)點(diǎn)的的質(zhì)量為m＝1kg的小球，從光光滑曲面上由由靜止開(kāi)始下下滑(不計(jì)空氣阻力力，圖5－3－6(1)若小球從高h(yuǎn)＝0.2m處下滑，則小小球離開(kāi)平臺(tái)臺(tái)時(shí)速度v0的大小是多少少？(2)若小球下滑后后正好落在木木板的末端，，則釋放小球球的高度h為多大大？(3)試推導(dǎo)導(dǎo)小球球下滑滑后第第一次次撞擊擊木板板時(shí)的的動(dòng)能能與它它下滑滑高度h的關(guān)系系表達(dá)達(dá)式。。答案：(1)2m/s(2)0.8m(3)Ek＝32.5h[知識(shí)檢檢索](1)對(duì)多個(gè)個(gè)物體體組成成的系系統(tǒng)要要注意意判斷斷物體體運(yùn)動(dòng)動(dòng)過(guò)程程中，，系統(tǒng)的的機(jī)械械能是是否守守恒。。(2)注意尋尋找用用繩或或桿相相連接接的物物體間間的速速度關(guān)關(guān)系和和位移關(guān)系系。(3)列機(jī)械械能守守恒方方程時(shí)時(shí)，一一般選選用ΔEk＝－ΔEp的形式式。[典題例例析][例3]如圖5－3－7所示，，長(zhǎng)為為L(zhǎng)的輕桿，一一端裝裝有固固定光光滑的的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)軸O，另一端及及中點(diǎn)點(diǎn)固定定著質(zhì)質(zhì)量相相同的的B球和A球，將將輕桿桿從水水平位位置由由靜止止釋放放，當(dāng)當(dāng)圖圖5－3－7輕桿擺擺至豎豎直位位置時(shí)時(shí)，A、B兩球的的速度度大小小各是是多少少？[審題指指導(dǎo)]A、B兩球各各自的的機(jī)械械能并并不守守恒，，所以以應(yīng)用用機(jī)械械能守守恒定定律時(shí)時(shí)，必必須選選A、B組成的的系統(tǒng)統(tǒng)為研研究對(duì)對(duì)象，，又由由于A、B[拓展訓(xùn)訓(xùn)練]3.如圖5－3－8所示，，在光光滑固固定的的曲面面上，放放有兩兩個(gè)質(zhì)質(zhì)量分分別為為1kg和2kg的可視為為質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的小小球A和B，兩球球之間間用一根輕輕質(zhì)彈彈簧相相連，，用手手拿著著A如圖所所圖圖5－3－8示豎直直放置置，AB間距離離L＝0.2m，小球球B剛剛與與曲面面接觸且距距水平平面的的高度度h＝0.1m。此時(shí)時(shí)彈簧簧的彈彈性勢(shì)勢(shì)能Ep＝1J，自由由釋放放后兩兩球以以及彈彈簧從從靜止止開(kāi)始始下滑滑到光光滑地地面上上，以以后一一直沿沿光滑滑地面面運(yùn)動(dòng)動(dòng)，不不計(jì)一一切碰碰撞時(shí)時(shí)機(jī)械械能的的損失失，g取10m/s2。則下列列說(shuō)法中中正確的的是()答案：B1.(2011·阜陽(yáng)模擬擬)如圖5－3－9所示，A、B兩球質(zhì)量量相等，，A球用不能伸伸長(zhǎng)的輕繩系于O點(diǎn)，B球用輕彈簧簧系于O′點(diǎn)，O與O′點(diǎn)在同一水水平面上，，分別將A、圖圖5－3－9B球拉到與懸懸點(diǎn)等高處處，使繩和和輕彈簧均均處于水平平，彈簧處于自然然狀態(tài)，將將兩球分別別由靜止開(kāi)開(kāi)始釋放，，當(dāng)兩球達(dá)到各自懸懸點(diǎn)的正下下方時(shí)，兩兩球仍處在在同一水平平面上，則()A．兩球到達(dá)達(dá)各自懸點(diǎn)點(diǎn)的正下方方時(shí)，兩球球動(dòng)能相等等B．兩球到達(dá)達(dá)各自懸點(diǎn)點(diǎn)的正下方方時(shí)，A球動(dòng)能較大大C．兩球到達(dá)達(dá)各自懸點(diǎn)點(diǎn)的正下方方時(shí)，B球動(dòng)能較大大D．兩球到達(dá)達(dá)各自懸點(diǎn)點(diǎn)的正下方方時(shí)，A球受到向上上的拉力較小解析：整個(gè)過(guò)程中中兩球減少少的重力勢(shì)勢(shì)能相等，，A球減少的重重力勢(shì)能完完全轉(zhuǎn)化為為A球的動(dòng)能，，B球減少的重重力勢(shì)能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為B球的動(dòng)能和和彈簧的彈彈性勢(shì)能，，所以A球的動(dòng)能大大于B球的動(dòng)能，，所以B正確；在O點(diǎn)正下方位位置根據(jù)牛牛頓第二定定律，小球球所受拉力力與重力的的合力提供供向心力，，則A球受到的拉拉力較大，，所以D錯(cuò)誤。答案：B2．(2012·徐州模擬)有一豎直放放置的“T”形架，表面面光滑，滑滑塊A、B分別套在水平桿與與豎直桿上上，A、B用一不可伸長(zhǎng)的輕輕細(xì)繩相連連，A、B質(zhì)量相等，且可看看做質(zhì)點(diǎn)，，如圖5－3－10所圖圖5－3－10示，，開(kāi)開(kāi)始始時(shí)時(shí)細(xì)細(xì)繩繩水水平平伸伸直直，，A、B靜止止。。由由靜靜止止釋釋放放B后，，已已知知當(dāng)當(dāng)細(xì)細(xì)繩繩與與豎豎直直方方向向的的夾夾角角為為60°°時(shí)，滑塊B沿著豎直桿下下滑的速度為為v，則連接A、B的繩長(zhǎng)為()答案：D答案：C4.(2011·福建高考)如圖5－3－11為某種魚(yú)餌自動(dòng)投放器中中的投餌管裝裝置示意圖，，其下半部AB是一長(zhǎng)為2R的豎直細(xì)管，，上半部BC是半徑為R