2022版高考物理配套课件：第五章-第3讲-机械能守恒定律-.pptx

第五章机械能守恒定律第3讲机械能守恒定律第一页，编辑于星期六：二点 二十六分。考试标准知识内容必考要求 加试要求说明重力势能cc1.不要求掌握物体做曲线运动时重力做功表达式的推导方法.2.运用机械能守恒定律进行计算时，不涉及弹性势能的表达式.3.不要求用机械能守恒定律求解两个及两个以上物体(包括需要确定重心的链条、绳子、流体等)的问题.弹性势能bb机械能守恒定律dd第二页，编辑于星期六：二点 二十六分。必考考点自清课时训练加试题型突破内容索引第三页，编辑于星期六：二点 二十六分。必考考点自清第四页，编辑于星期六：二点 二十六分。一、重力势能和弹性势能一、重力势能和弹性势能1.重力做功与路径无关，只与初、末位置的 有关.2.重力做功与重力势能变化的关系：重力做功与重力势能变化的关系：重力对物体做正功，重力势能就减少；重力对物体做负功，重力势能就 ；物体从位置A到位置B时，重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量，即WG .3.弹弹力力做做功功与与弹弹性性势势能能的的关关系系：弹力对物体做正功，弹性势能减少，弹力对物体做负功，弹性势能增加，弹力对物体做的功等于弹性势能的减少量.考点逐项排查1答案高度差增加Ep第五页，编辑于星期六：二点 二十六分。二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律1.内内容容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能 .2.条件条件(1)系统只受重力或弹簧弹力的作用，不受其他外力.(2)系统除受重力或弹簧弹力作用外，还受其他内力和外力，但这些力对系统 .(3)系统内除重力或弹簧弹力做功外，还有其他内力和外力做功，但这些力做功的代数和 .(4)系统跟外界没有发生机械能的传递，系统内外也没有机械能与其他形式的能发生转化.答案保持不变不做功为零第六页，编辑于星期六：二点 二十六分。深度思考深度思考判断下列说法是否正确.(1)物体速度增大时，其机械能可能在减小.()(2)物体所受合外力为零时，机械能一定守恒.()(3)物体受到摩擦力作用时，机械能一定要变化.()(4)物体只发生动能和势能的相互转化时，物体的机械能一定守恒.()答案第七页，编辑于星期六：二点 二十六分。必考题组专练21.关于重力做功，下列说法不正确的是()A.重力做正功，物体的重力势能一定减小B.重力做负功，重力势能一定增加C.重力做负功，可以说成物体克服重力做功D.重力做正功，物体的动能一定增加12345第八页，编辑于星期六：二点 二十六分。123452.关于弹性势能，下列说法中正确的是()A.当弹簧变长时弹性势能一定增大B.当弹簧变短时弹性势能一定减小C.在拉伸长度相同时，k越大的弹簧的弹性势能越大D.弹簧在拉伸时弹性势能一定大于压缩时的弹性势能第九页，编辑于星期六：二点 二十六分。123453.如图1所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态，当撤去力F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是()A.弹簧的弹性势能逐渐减少B.弹簧的弹性势能逐渐增加C.弹簧的弹性势能先增加再减少D.弹簧的弹性势能先减少再增加图1第十页，编辑于星期六：二点 二十六分。123454.下列运动中，物体机械能守恒的是()A.做平抛运动的物体B.被气球吊着加速上升的物体C.在斜面上匀速下滑的物体D.以 g的加速度在竖直方向上匀加速下降的物体第十一页，编辑于星期六：二点 二十六分。返回123455.运动会中的投掷链球、铅球、铁饼和标枪等体育比赛项目都是把物体斜向上抛出的运动，如图2所示，若不计空气阻力，这些物体从被抛出到落地的过程中()A.物体的机械能先减小后增大B.物体的机械能先增大后减小C.物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大D.物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小图2第十二页，编辑于星期六：二点 二十六分。加试题型突破第十三页，编辑于星期六：二点 二十六分。命题点一机械能守恒的判断和应用例1 如图3所示，小球质量为m，大小不计，右边圆轨道半径为R，小球从h3R处沿斜面滑下后，又沿圆轨道滑到最高点P处，不计任何摩擦.求：(1)小球通过P点的速度大小.解析答案图3第十四页，编辑于星期六：二点 二十六分。(2)小球通过圆轨道最低点时对轨道的压力.答案答案 7mg，方向竖直向下方法感悟解析答案第十五页，编辑于星期六：二点 二十六分。题组阶梯突破题组阶梯突破1.如图4所示，一小球从光滑圆弧轨道顶端由静止开始下滑，进入光滑水平面又压缩弹簧.在此过程中，小球重力势能和动能的最大值分别为Ep和Ek，弹簧弹性势能的最大值为Ep(以水平面为零势能面)，则它们之间的关系为()A.EpEkEp B.EpEkEpC.EpEkEp D.EpEkEp图41234第十八页，编辑于星期六：二点 二十六分。2.如图5所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧压缩到最短的整个过程中，不计空气阻力，下列关于能量的叙述中正确的是()A.重力势能和动能之和总保持不变B.重力势能和弹性势能之和总保持不变C.动能和弹性势能之和保持不变D.重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变图5解析1234第十九页，编辑于星期六：二点 二十六分。3.如图6所示，在水平桌面上的A点有一个质量为m的物体，以初速度v0被抛出，不计空气阻力，当它到达B点时，其动能为()解析1234图6第二十一页，编辑于星期六：二点 二十六分。4.(2016温州期末)如图7所示，把质量为0.5 kg的石块从离地面10 m高处以30角斜向上方抛出，初速度为v08 m/s.不计空气阻力，以地面为零势能参考平面，g取10 m/s2.求：(1)石块抛出时的动能；图71234答案答案16 J解析答案第二十三页，编辑于星期六：二点 二十六分。(2)石块落地时的机械能；1234答案答案66 J解析答案第二十四页，编辑于星期六：二点 二十六分。(3)石块的动能恰好等于重力势能时，石块离地的高度.1234答案答案6.6 m解析答案第二十五页，编辑于星期六：二点 二十六分。例2 如图8所示，半径为R的光滑半圆形轨道CDE在竖直平面内与光滑水平轨道AC相切于C点，水平轨道AC上有一轻质弹簧，弹簧左端连接在固定的挡板上，弹簧自由端B与轨道最低点C的距离为4R，现用一个小球压缩弹簧(不拴接)，当弹簧的压缩量为l时，释放小球，小球在运动过程中恰好通过半圆形轨道的最高点E；之后再次从B点用该小球压缩弹簧，释放后小球经过BCDE轨道抛出后恰好落在B点，已知弹簧压缩时弹性势能与压缩量的二次方成正比，弹簧始终处在弹性限度内，求第二次压缩时弹簧的压缩量.命题点二含弹簧类机械能守恒问题图8方法感悟解析答案第二十六页，编辑于星期六：二点 二十六分。5.(2015浙江9月选考11)如图9所示，轻质弹簧下悬挂一个小球，手掌托小球使之缓慢上移，弹簧恢复原长时迅速撤去手掌使小球开始下落.不计空气阻力，取弹簧处于原长时的弹性势能为零.撤去手掌后，下列说法正确的是()A.刚撤去手掌瞬间，弹簧弹力等于小球重力B.小球速度最大时，弹簧的弹性势能为零C.弹簧的弹性势能最大时，小球速度为零D.小球运动到最高点时，弹簧的弹性势能最大题组阶梯突破题组阶梯突破567图98第三十页，编辑于星期六：二点 二十六分。6.如图10所示，置于足够长斜面上的盒子A内放有光滑球B，B恰与A前、后壁接触，斜面光滑且固定于水平地面上.一轻质弹簧的一端与固定在斜面上的木板P拴接，另一端与A相连，整个装置处于静止状态.今用外力沿斜面向下推A使弹簧处于压缩状态，然后由静止释放，则从释放盒子直至其获得最大速度的过程中()A.弹簧弹性势能的减少量大于A和B的机械能的增加量B.弹簧的弹性势能一直减小直至为零C.A所受重力和弹簧弹力做功的代数和小于A的动 能的增加量D.A对B做的功等于B的机械能的增加量图10解析5678第三十一页，编辑于星期六：二点 二十六分。7.如图11所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h.若将小球A换为质量为2m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，已知重力加速度为g，不计空气阻力，则小球B下降h时的速度为()图11解析5678第三十三页，编辑于星期六：二点 二十六分。8.如图12所示，在某竖直平面内，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径r0.2 m的四分之一细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为k100 N/m的轻弹簧，弹簧一端固定，另一端恰好与管口D端平齐.一个质量为1 kg的小球放在曲面AB上，现从距BC的高度h处静止释放小球，小球进入管口C端时，它对上管壁有FN2.5mg的相互作用力，通过CD后，在压缩弹簧过程中小球速度最大时弹簧的弹性势能为Ep0.5 J.取重力加速度g10 m/s2.求：5678图12第三十五页，编辑于星期六：二点 二十六分。(1)小球到达C点时的速度大小；解析答案5678第三十六页，编辑于星期六：二点 二十六分。(2)在压缩弹簧过程中小球的最大动能Ekm.返回解析答案答案答案 6 J5678第三十七页，编辑于星期六：二点 二十六分。课时训练第三十八页，编辑于星期六：二点 二十六分。1.下列关于机械能守恒的说法中正确的是()A.做匀速运动的物体，其机械能一定守恒B.物体只受重力，机械能才守恒C.做匀速圆周运动的物体，其机械能一定守恒D.除重力做功外，其他力不做功，物体的机械能一定守恒12345678910111213解析1415第三十九页，编辑于星期六：二点 二十六分。2.(2016衢州市调研)如图1所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是()A.重力势能减少，弹性势能增大B.重力势能增大，弹性势能减少C.重力势能减少，弹性势能减少D.重力势能不变，弹性势能增大解析图1解解析析弹簧向下压缩的过程中，弹簧压缩量增大，弹性势能增大；重力做正功，重力势能减少，故A正确.12345678910 11 12 13 1415第四十一页，编辑于星期六：二点 二十六分。3.(2015温州十校联合体联考)如图2所示，质量均为m的两个物体甲和乙从同一水平面下降相同高度h，甲物体竖直向下运动，乙物体沿斜面下滑l.下列说法正确的是()A.重力对甲做功mghB.重力对乙做功mglC.甲的重力势能增加mghD.乙的重力势能减少mgl解析图2123456789101112131415第四十二页，编辑于星期六：二点 二十六分。4.在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出，不计空气阻力，则落在同一水平地面时的速度大小()A.一样大 B.水平抛的最大C.斜向上抛的最大 D.斜向下抛的最大解析12345678910111213 1415第四十四页，编辑于星期六：二点 二十六分。5.如图3所示，A、B两球质量相等，A球用不能伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O点，O与O点在同一水平面上，分别将A、B球拉到与悬点等高处，使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则()A.两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等B.两球到达各自悬点的正下方时，A球动能较大C.两球到达各自悬点的正下方时，B球动能较大D.两球到达各自悬点的正下方时，受到的拉力相等解析图3123456789101112131415第四十五页，编辑于星期六：二点 二十六分。6.如图4是娱乐场所中的一种滑梯，滑梯在最底端是处于水平切线方向，质量为M、可看成质点的一名滑梯爱好者从高为h的滑梯顶端静止下滑，忽略所有摩擦及阻力，则下列关于滑梯爱好者在下滑过程中的说法正确的是()A.机械能不守恒B.滑梯爱好者滑到底层末端时的速度 大小为vC.滑梯爱好者滑到底层末端时对滑梯的压力为MgD.滑梯爱好者到达底层末端时处于失重状态解析图412345678910111213 14 15第四十七页，编辑于星期六：二点 二十六分。7.物体做自由落体运动，Ek代表动能，Ep代表势能，h代表下落的距离，以水平地面为零势能面(不计一切阻力)，下列图象能正确反映各物理量之间关系的是()解析12345678910111213 1415第四十九页，编辑于星期六：二点 二十六分。8.如图5，一棵树上与A等高处有两个质量均为0.2 kg的苹果，其中一个落入B处的篮子里，另一个落到沟底的D处.若以B处为零势能参考面，则下列说法正确的是(g10 m/s2)()A.落入篮子时苹果的重力势能为2.8 J B.落入沟底时苹果的重力势能为6.0 JC.刚落入篮子时的苹果动能等于刚落入沟底时的 苹果动能D.刚落入篮子时的苹果机械能等于刚落入沟底时 的苹果机械能解析图512345678910 11 12131415第五十一页，编辑于星期六：二点 二十六分。9.(2015浙江10月选考8)质量为30 kg的小孩坐在秋千板上，秋千板离系绳子的横梁的距离是2.5 m.小孩的父亲将秋千板从最低点拉起1.25 m高度后由静止释放，小孩沿圆弧运动至最低点时，她对秋千板的压力约为()A.0 B.200 N C.600 N D.1 000 N解析解析解析小孩运动到最低点的过程中，由机械能守恒定律：mgh mv2在最低点，有FNmgm 由得：FN600 N.由牛顿第三定律知，小孩对秋千板的压力FNFN600 N.123456789101112131415第五十三页，编辑于星期六：二点 二十六分。10.如图6所示，细绳一端固定于O点，另一端系一质量为m的小球.现将小球从离地h高处的A点由静止释放，运动到最低点B时，小球的速度大小为v.若以地面为参考平面，不计空气阻力，小球运动到最低点时的机械能为()图6解析123456789101112131415第五十四页，编辑于星期六：二点 二十六分。11.取水平地面为重力势能零面.一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等.不计空气阻力.该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为()解析解析解析设物块水平抛出的初速度为v0，高度为h，由题意知 mgh，即v0 .物块在竖直方向上的运动是自由落体运动，落地时的竖直分速度vy vxv0，则该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角 ，故选项B正确，选项A、C、D错误.123456789101112131415第五十六页，编辑于星期六：二点 二十六分。12.如图7所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态.现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中()A.圆环的机械能守恒B.弹簧弹性势能变化了 mgLC.圆环下滑到最大距离时，所受合力为零D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变图7解析123456789101112 131415第五十七页，编辑于星期六：二点 二十六分。13.(2016乐清市期末)如图8所示，平台离水平地面的高度为H5 m，一质量为m1 kg的小球从平台上A点以某一速度水平抛出，测得其运动到B点时的速度为vB10 m/s.已知B点离地面的高度为h1.8 m，不计空气阻力，取重力加速度g10 m/s2，以水平地面为零势能面.问：解析答案图8(1)小球从A点抛出时的机械能为多大？123456789101112131415第五十九页，编辑于星期六：二点 二十六分。(2)小球从A点抛出时的初速度v0为多大？解析答案答案答案6 m/s(3)B点离竖直墙壁的水平距离L为多大？答案答案4.8 m1234567891011 12131415第六十一页，编辑于星期六：二点 二十六分。14.如图9所示，质量为m的物体，以某一初速度从A点向下沿光滑的轨道运动，不计空气阻力，若物体通过轨道最低点B时的速度为3 ，求：(1)物体在A点时的速度大小；图9解析答案解析解析物体在运动的全过程中只有重力做功，机械能守恒，选取B点为零势能点.设物体在B处的速度为vB，则 ，得 .答案答案123456789101112131415第六十二页，编辑于星期六：二点 二十六分。(2)物体离开C点后还能上升多高.解析答案解析解析 设从B点上升到最高点的高度为HB，由机械能守恒可得mgHB ，HB4.5R所以离开C点后还能上升HCHBR3.5R.答案答案3.5R123456789101112131415第六十三页，编辑于星期六：二点 二十六分。15.如图10所示，一内壁光滑的细管弯成半径为R0.4 m的半圆形轨道CD，竖直放置，其内径略大于小球的直径，水平轨道与竖直半圆轨道在C点平滑连接.置于水平轨道上的弹簧左端与竖直墙壁相连，B处为弹簧的自然状态.将一个质量为m0.8 kg的小球放在弹簧的右侧后，用力水平向左推小球而压缩弹簧至A处，然后将小球由静止释放，小球运动到C处时对轨道的压力大小为F158 N.水平轨道以B处为界，左侧AB段长为x0.3 m，与小球间的动摩擦因数为0.5，右侧BC段光滑.g10 m/s2，求：123456789101112131415图10第六十四页，编辑于星期六：二点 二十六分。(1)弹簧在压缩时所储存的弹性势能；解析答案答案答案11.2 J12345678910111213 14 15第六十五页，编辑于星期六：二点 二十六分。(2)小球运动到轨道最高处D点时对轨道的压力.返回解析答案1234567891011 12 131415第六十六页，编辑于星期六：二点 二十六分。