专题五 第讲 机械能守恒定律优秀PPT.ppt

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1、专题五 第讲 机械能守恒定律第1页，本讲稿共32页3弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量4弹力做功与弹性势能的关系：弹力做_，弹性势能减少；弹力做_，弹性势能增加弹力对物体做的功等于负功弹性势能的减少量，即 W弹(Ep2Ep1)5机械能：_和势能统称为机械能正功6机械能守恒定律重力弹力(1)内容：在只有_或_做功的物体系统内，动能与势能相互转化，而总的机械能保持不变(2)判断机械能是否守恒的方法根据力做功判断，系统内只有重力做功或弹力做功，机械能守恒动能第2页，本讲稿共32页根据能的转化判断，只发生系统内势能与动能的转化，机械能守恒考点2机械能守恒定律的应用1机械能守恒定律的三种表达式(

2、1)从守恒的角度：选取某一平面为零势能面，如果含有弹簧则弹簧处于原长时弹性势能为零，系统末状态的机械能和初状态的机械能相等，即 Ek2Ep2Ek1Ep1.(2)从能量转化的角度：系统的动能和势能发生相互转化时，若系统势能的减少量等于系统动能的增加量，系统机械能守恒，即EpEk.第3页，本讲稿共32页(3)从能量转移的角度：系统中有 A、B 两个物体(或更多物体)，若 A 机械能的减少量等于 B 机械能的增加量，系统机械能守恒，即EAEB.2利用机械能守恒定律解题的一般思路(1)选取研究对象物体或系统(2)根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒(3)恰当地选取参考平

3、面，确定研究对象在过程的初、末态时的机械能(4)选取方便的机械能守恒定律的方程形式(Ek2Ep2Ek1Ep1、EpEk或EAEB)进行求解第4页，本讲稿共32页题组1对应考点11(2010 年上海卷)高台滑雪运动员腾空跃下，如果不考虑空气阻力，则下落过程中该运动员机械能的转换关系是()A动能减少，重力势能减少 B动能减少，重力势能增加C动能增加，重力势能减少 D动能增加，重力势能增加解析：高度降低，重力做正功，重力势能减少，动能增加C 正确答案：C第5页，本讲稿共32页2(双选，2011 年执信、深外、中山一中联考)如图 531 所示，小球自 a 点由静止自由下落，到 b 点时与弹簧接触，到

4、c 点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在)图 531小球由 abc 的运动过程中(A小球的机械能守恒B小球和弹簧总机械能守恒C小球在 b 点时动能最大D小球 bc 的运动过程中加速度先减小后增加答案：BD第6页，本讲稿共32页题组2对应考点23如图 532 所示，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球 a 和 b.a 球质量为 m，静置于地面；b 球质量为 3m，用手托住，高度为 h，此时轻绳刚好)拉紧从静止开始释放 b 后，a 可能达到的最大高度为(AhB1.5hC2hD2.5h图 532第7页，本讲稿共32页答案：B第8页，本讲稿共32页4如图 533

5、所示，质量为 m1 的物体 A 经一轻质弹簧与下方地面上的质量为 m2 的物体 B 相连，弹簧的劲度系数为 k，A、B 都处于静止状态，一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体 A，另一端连一轻挂钩，开始时各段绳都处于伸直状态，A 上方的一段绳沿竖直方向现在挂钩上挂一质量为 m3 的物体C 并从静止状态释放，已知它恰好能使 B 离开地面但并不继续上升若将 C 换成另一质量为(m1m3)的物体 D，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次 B 刚离地时 D 的速度的大小是多少？已知重力加速度为 g.第9页，本讲稿共32页解：开始时，A、B 都静止，设弹簧压缩量为x1，有kx1m1g.挂上C 并释放

6、后，C 向下运动，A 向上运动，设B 刚离开地时弹簧伸长量为x2，则有kx2m2g.B 不再上升，表示此时A和C 的速度为零，C 已降到最低点，由机械能守恒定律可知，与初状态相比，弹簧弹性势能的增加量为Em3 g(x1x2)m1 g(x1x2)C 换成D后，当B 刚离地时弹簧弹性势能的增加量与前一次相同，由机械能守恒有图 533第10页，本讲稿共32页第11页，本讲稿共32页热点机械能守恒定律与曲线运动结合【例题】(2011 年福建卷)如图 534 为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部 AB 是一长为 2R 的竖直细管，上半部 BC 是半径为 R 的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方

7、向，AB 管内有一原长为 R、下端固定的轻质弹簧投饵时，每次总将弹簧长度压缩到 0.5R 后锁定，在弹簧上端放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去设质量为 m 的鱼饵到达管口 C 时，对管壁的作用力恰好为零不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能已知重力加速度为 g.求：第12页，本讲稿共32页(1)质量为 m 的鱼饵到达管口 C 时的速度大小 v1;(2)弹簧压缩到 0.5R 时的弹性势能Ep;(3)已知地面与水面相距 1.5R，若使该投饵管绕 AB 管的中轴线 OO在 90角的范围内来回缓慢转动，每次弹射时只放置一粒鱼饵，23水面持续投放足够长时间

8、后，鱼饵能够落到水面的最大面积S 是多少？图 534鱼饵的质量在m到m之间变化，且均能落到第13页，本讲稿共32页第14页，本讲稿共32页(3)不考虑因缓慢转动装置对鱼饵速度大小的影响，质量为m 的鱼饵离开管口C 后做平抛运动，设经过t 时间落到水面上，离OO的水平距离为x1，由平抛规律知第15页，本讲稿共32页第16页，本讲稿共32页备考策略：多过程的曲线运动，近年各地的高考中频繁出现，这一类问题也经常和机械能守恒定律相结合，处理这一类问题要认真分析题意，看清有哪些过程，分析过程中力以及力做功的情况，判断机械能是否守恒.一般运用机械能守恒定律求速度，再结合曲线运动规律求其他物理量.第17页，

9、本讲稿共32页1(2011 年清远清城区一模)在游乐节目中，选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对此进行了讨论如图 535 所示，他们将选手简化为质量 m60 kg 的质点，选手抓住绳由静止开始摆动，此时绳与竖直方向夹角53，绳的悬挂点O距水面的高度为H3 m不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深取重力加速度 g10 m/s2，sin530.8，cos530.6.(1)求选手摆到最低点时对绳拉力的大小 F；第18页，本讲稿共32页(2)若绳长 l2 m，选手摆到最高点时松手落入水中设水对选手的平均浮力 f1800 N，平均阻力 f2700 N，求选

10、手落入水中的深度 d；(3)若选手摆到最低点时松手，小明认为绳越长，在浮台上的落点距岸边越远；小阳认为绳越短，落点距岸边越远请通过推算说明你的观点图 535第19页，本讲稿共32页第20页，本讲稿共32页(3)选手从最低点开始做平抛运动，设落点距最低点的水平距离为x，有xvt因此，两人的看法均不正确当绳长越接近 1.5 m 时，落点距岸边越远第21页，本讲稿共32页易错点从能量转化观点解决机械能守恒问题【例题】(双选)如图 536，质量分别为 m 和 2m 的两个小球 A 和 B，中间用轻质杆相连，在杆的中点 O 处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在 B 球顺时针摆动到最低位置的过程中

11、()图 536第22页，本讲稿共32页AB 球的重力势能减少，动能增加，B 球和地球组成的系统机械能守恒BA 球的重力势能增加，动能也增加，A 球和地球组成的系统机械能不守恒CA 球、B 球和地球组成的系统机械能守恒DA 球、B 球和地球组成的系统机械能不守恒第23页，本讲稿共32页错解分析：B 球下摆过程中受重力、杆的拉力作用拉力不做功，只有重力做功，所以B 球重力势能减少，动能增加，机械能守恒，A 正确同理，A球机械能守恒，B 错误；因为A、B 系统只有重力做功，系统机械能守恒，故C 选项正确错因分析：B球摆到最低位置过程中，重力势能减少，动能增加，但不能由此确定机械能守恒错解中认为杆施的

12、力沿杆方向，这是造成错解的直接原因杆施力的方向并不总指向沿杆的方向，本题中就是如此杆对A、B 球既有沿杆的法向力，也有与杆垂直的切向力，所以杆对A、B 球施的力都做功，A 球、B 球的机械能都不守恒第24页，本讲稿共32页正确解析：B 球从水平位置下摆到最低位置的过程中，受重力和杆的作用力，杆的作用力方向待定下摆过程中重力势能减少，动能增加，但机械能是否守恒不确定A 球在B 球下摆过程中，重力势能增加，动能增加，机械能增加由于A、B 系统只有重力做功，系统机械能守恒，A 球机械能增加，B 球机械能一定减少所以B、C 选项正确第25页，本讲稿共32页指点迷津：在分析机械能是否守恒时可以看力做功和

13、能的转化.本题中 B 球下落初看起来重力势能减少，动能增加，似乎B 球机械能守恒，但B 球除受重力以外还有杆的弹力，杆的弹力不像绳，方向并不一定沿杆的方向，即在做圆周运动时杆的弹力可能做功，所以B 球机械能不一定守恒.再看A 球的动能增加了，势能也增加了，A 球的能量哪里来的呢？只能是杆对 A球做功而来，所以B 球受到的杆的弹力也做功.所以对A、B 单个物体来说，机械能都不守恒.但杆并不存在弹性势能，所以对A、B 系统来说，只有动能与重力势能的转化，机械能守恒.第26页，本讲稿共32页1(双选)如图 537 所示，细绳跨过定滑轮悬挂两个物体 M 和 m，且 Mm，不计摩擦力及空气阻力，系统由静

14、止开始运动的过程中()AM、m 各自的机械能分别守恒BM 减少的机械能等于 m 增加的机械能CM 减少的重力势能等于 m 增加的重力势能DM 和 m 组成的系统机械能守恒图 537第27页，本讲稿共32页解析：M 和m 各自受重力和绳的拉力，且拉力大小相等，方向相反M 下落的过程中，绳的拉力对M 做负功，M 的机械能减少；m 上升的过程中，绳的拉力对m 做正功，机械能增加；由于绳在两侧上升下降的距离相等，即所做正负功绝对值相等，则M 和m 系统机械能守恒M 减少的重力势能一部分转化为m的重力势能，一部分转化为M 和m 的动能，所以AC 错误，选择 BD.答案：BD第28页，本讲稿共32页1(2

15、011 年新课标卷)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法中不正确的是()A运动员到达最低点前重力势能始终减小B蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加C蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关第29页，本讲稿共32页解析：运动员到达最低点前其高度一直降低，故重力势能始终减小，A 正确；蹦极绳张紧后的下落过程中，其弹力方向与运动方向相反，弹力做负功，弹性势能增加，B 正确；蹦极过程中，只有重力和弹力做功，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒，C 正确；重力势能的改变量Epmgh，只与初末位置的高度差有关，而与重力势能零点的选取无关，D 错误答案：D第30页，本讲稿共32页2(2011 年北京卷)如图 538 所示，长度为 l 的轻绳上端固定在 O 点，下端系一质量为 m 的小球(小球的大小可以忽略)(1)在水平拉力 F 的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为，小球保持静止画出此时小球的受力图，并求力 F 的大小；(2)由图示位置无初速度释放小球，求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力不计空气阻力图 538第31页，本讲稿共32页图 27第32页，本讲稿共32页