机械能守恒定律及其应用.ppt

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1、2014届物理高三一轮复习备考届物理高三一轮复习备考机械能守恒定律及其应用机械能守恒定律及其应用浠水一中浠水一中浠水一中严瑞希严瑞希严瑞希内容提要内容提要解读考纲透析考向把脉学生寻求突破攻克难点体验成功考纲点击考纲点击1.功和功率功和功率()2.动能和动能定理动能和动能定理()3.重力做功与重力势能重力做功与重力势能()4.功能关系、机械能守恒定律及其应用功能关系、机械能守恒定律及其应用()实验五：探究动能定理实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律实验六：验证机械能守恒定律一一、解解读读考考纲纲透透析析考考向向20132013年各地高考试题（横向年各地高考试题（横向解读解读）省市省市题

2、号及考点内容题号及考点内容题型、分数题型、分数全国课全国课标标第第3535题题，碰碰撞撞过过程程中中的的机机械械能能守守恒恒 （选选修修3-3-5 5）计算题计算题，9 9分分第第2020题题，判断卫星运动过程中的机械能是否守恒判断卫星运动过程中的机械能是否守恒选择题，选择题，6 6分分山东山东第第1616题，题，定性判断系统机械能是否守恒定性判断系统机械能是否守恒选择题，选择题，5 5分分江苏江苏第第5 5题，题，碰撞前后的动能变化碰撞前后的动能变化选择题选择题，3 3分分第第9 9题，题，弹簧振子运动过程中弹性势能变化情况弹簧振子运动过程中弹性势能变化情况选择选择题，题，4 4分分重庆重庆

3、第第9 9题题，碰撞过程中的机械能守恒，碰撞过程中的机械能守恒计算计算题，题，1818分分北京北京第第1919，平抛运动过程中机械能守恒的条件，平抛运动过程中机械能守恒的条件选择题，选择题，6 6分分天津天津第第2 2题题，定性判断动能是否守恒，定性判断动能是否守恒选择题，选择题，6 6分分第第6 6题，判断电场中的机械能变化情况题，判断电场中的机械能变化情况选择题，选择题，6 6分分全国大纲全国大纲第第2020题，判断物体运动过程中机械能损失大小题，判断物体运动过程中机械能损失大小选择题，选择题，6 6分分安徽安徽第第1717题，卫星运动过程中因摩擦生热而损失机械能题，卫星运动过程中因摩擦生

4、热而损失机械能选择题，选择题，6 6分分四川福建四川福建浙江广东浙江广东无无一一、解解读读考考纲纲透透析析考考向向2011年新课标15一一质质点点开开始始时时做做匀匀速速直直线线运运动动，从从某某时时刻刻起起受受到到一一恒恒力力作作用用。此此后后，该该质质点的动能可能点的动能可能A一直增大一直增大B先逐渐减小至零，再逐渐增大先逐渐减小至零，再逐渐增大C先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小D先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大16一一蹦蹦极极运运动动员员身身系系弹弹性性蹦蹦极极绳绳从从水水面面上上方方的的高高台台下下落落

5、，到到最最低低点点时时距距水水面面还还有有数数米米距距离离。假假定定空空气气阻阻力力可可忽忽略略，运运动动员员可可视视为为质质点点，下下列列说说法法正正确确的的是是A运动员到达最低点前重力势能始终减小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蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关ABC35.（9分）分）如如图图，A、B、C三个

6、木三个木块块的的质质量均量均为为m。置于光滑的水平面。置于光滑的水平面上，上，B、C之之间间有一有一轻质弹轻质弹簧，簧，弹弹簧的两端与木簧的两端与木块块接触而不固接触而不固连连。将。将弹弹簧簧压压紧紧到不能再到不能再压缩时压缩时用用细线细线把把B和和C紧连紧连，使，使弹弹簧不能伸展，以至于簧不能伸展，以至于B、C可可视为视为一个整体。一个整体。现现A以初速以初速v0沿沿B、C的的连线连线方向朝方向朝B运运动动，与，与B相碰并粘合相碰并粘合在一起。以后在一起。以后细线细线突然断开，突然断开，弹弹簧伸展，从而使簧伸展，从而使C与与A、B分离。已知分离。已知C离离开开弹弹簧后的速度恰簧后的速度恰为为

7、v0。求。求弹弹簧簧释释放的放的势势能。能。一一、解解读读考考纲纲透透析析考考向向2012年新课标abO35、（2）（）（9分）如分）如图，小球，小球a、b用等用等长细线悬挂于同一固定挂于同一固定点点O。让球球a静止下垂，将球静止下垂，将球b向右拉起，使向右拉起，使细线水平。从静止水平。从静止释放球放球b，两球碰后粘在一起向左，两球碰后粘在一起向左摆动，此后，此后细线与与竖直方向直方向之之间的最大偏角的最大偏角为60。忽略空气阻力，求。忽略空气阻力，求（i）两球）两球a、b的的质量之比；量之比；（ii）两球在碰撞）两球在碰撞过程中程中损失的机械能与球失的机械能与球b在碰前的最大在碰前的最大动能

8、能之比。之比。一一、解解读读考考纲纲透透析析考考向向高考对本课题考查的特点和未来高考对本课题考查的特点和未来趋势趋势考查热点考查热点1.机械能是否守恒的判断机械能是否守恒的判断2.应用机械能守恒定律分析解决动力学问题应用机械能守恒定律分析解决动力学问题考查角度考查角度从近从近3年新课标高年新课标高考题来看，该部分的内容每年必考，且综合性强、过程考题来看，该部分的内容每年必考，且综合性强、过程多多，能力，能力要求高，分值大。考查的情景多要求高，分值大。考查的情景多与直线运动、平抛运动、圆周运与直线运动、平抛运动、圆周运动相动相关联，侧重考查学生获取信息、整合信息关联，侧重考查学生获取信息、整合信

9、息、综合、综合应用力学规律解题的应用力学规律解题的能力。该部分命题方式多样，题型全，能力。该部分命题方式多样，题型全，既有选择题既有选择题也有计算题，压轴题也也有计算题，压轴题也与此部分内容有关。与此部分内容有关。命题趋势命题趋势本本专题与专题与力学运动力学运动学联系紧密，预计在学联系紧密，预计在2014年的高考中，对本专题的考查年的高考中，对本专题的考查将是热点之一，题型还将以综合考查为主将是热点之一，题型还将以综合考查为主，以弹簧、天体运动、圆周运动，以弹簧、天体运动、圆周运动的临界问题模型为情景，的临界问题模型为情景，多种题型并存多种题型并存。还应注意能量与图像的问题。还应注意能量与图像

10、的问题。二二、把把脉脉学学生生寻寻求求突突破破学生新学生新课学习课学习后状况展示后状况展示机机械械能能守守恒恒定定律条件错误。律条件错误。二二、把把脉脉学学生生寻寻求求突突破破学生新学生新课学习课学习后状况展示后状况展示没没有有进进行行受受力力分析。分析。二二、把把脉脉学学生生寻寻求求突突破破学生新学生新课学习课学习后状况展示后状况展示研研究究对对象象的的选取错误。选取错误。二二、把把脉脉学学生生寻寻求求突突破破学生新学生新课学习课学习后状况展示后状况展示研研究究对对象象的的选选取错误。取错误。二二、把把脉脉学学生生寻寻求求突突破破学生新学生新课学习课学习后状况展示后状况展示弹弹力力突突变变机

11、机械械能不守恒。能不守恒。二二、把把脉脉学学生生寻寻求求突突破破学生新学生新课学习课学习后状况展示后状况展示功功能能关关系系问问题题，除除重重力力之之外外的的力力做做功功改改变变物物体体的的机械能。机械能。一、机械能守恒定律的内容的回顾一、机械能守恒定律的内容的回顾对对机械能守恒条件的理解机械能守恒条件的理解只有重力及系统内的弹力做功，可以从以下三方面理解：只有重力及系统内的弹力做功，可以从以下三方面理解：(1)(1)只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒。能守恒。(2)(2)受其他力，但其

12、他力不做功，只有重力或系统内的弹力做功。受其他力，但其他力不做功，只有重力或系统内的弹力做功。(3)(3)弹力做功伴随着弹性势能的变化，并且弹力做的功等于弹性势能的减少量。弹力做功伴随着弹性势能的变化，并且弹力做的功等于弹性势能的减少量。命题分析本考点是高考的热点，但单独考查本考点的机率不大，常被作为综合问题中的一个小问题进行考查，难度不大。三三 寻寻求求突突破破问题一问题一 机械能是否守恒的判断机械能是否守恒的判断三三 寻寻求求突突破破问题一问题一 机械能是否守恒的判断机械能是否守恒的判断 例例1 1如如图图所示，所示，质质量分量分别为别为m和和2m的两个小球的两个小球A和和B，中，中间间用

13、用轻质轻质杆相杆相连连，在杆的中点，在杆的中点O处处有一固定有一固定转动轴转动轴，把杆置于水平位置后把杆置于水平位置后释释放，在放，在B球球顺时针摆动顺时针摆动到最低位置到最低位置的的过过程中程中(不不计计一切摩擦一切摩擦)()AB球的重力球的重力势势能减少，能减少，动动能增加，能增加，B球和地球球和地球组组成成的系的系统统机械能守恒机械能守恒BA球的重力球的重力势势能增加，能增加，动动能也增加，能也增加，A球和地球球和地球组组成的系成的系统统机械能不守恒机械能不守恒CA球、球、B球和地球球和地球组组成的系成的系统统机械能守恒机械能守恒DA球、球、B球和地球球和地球组组成的系成的系统统机械能不

14、守恒机械能不守恒三三 寻寻求求突突破破问题一问题一 机械能是否守恒的判断机械能是否守恒的判断例例2、木、木块块A和和B用一只用一只轻弹轻弹簧簧连连接起来，放在光滑水平面接起来，放在光滑水平面上，上，A紧紧靠靠墙墙壁，壁，弹弹簧簧质质量不量不计计。在。在B上施加向左的水平上施加向左的水平力使力使弹弹簧簧压缩压缩，如，如图图所示，当撤去外力后，下列所示，当撤去外力后，下列说说法中正法中正确的是（确的是（）ABFA.A离开墙壁前，离开墙壁前，A的机械能守恒的机械能守恒B.A离开墙壁前，离开墙壁前，A、B及弹簧这一系统的机械能守恒及弹簧这一系统的机械能守恒C.A离开墙后，离开墙后，A的机械能守恒的机械

15、能守恒D.A离开墙后，离开墙后，A、B及弹簧这一系统的机械能守恒及弹簧这一系统的机械能守恒三三 寻寻求求突突破破问题一问题一 机械能是否守恒的判断机械能是否守恒的判断总结：判断机械能是否守恒的常用方法 用做功来判断用能量角 度来判断对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞，除题目特殊说明，机械能必定不守恒（子弹打击问题）a.直接看对象总机械能是否变化b.看对象是否存在机械能与其他形式能量转化或与其他对象机械能转移机械能守恒定律的三种表达形式及用法(1)E2E1或Ek2Ep2Ek1Ep1，表示系统末状态机械能的总和与初状态机械能的总和相等运用这种形式的表达式时，应选好参考面若初、末状态的高度已知，整

16、个系统除地球外只有一个物体时，运用这种形式比较简单，即常说的“守恒观点”(2)Ek增Ep减或Ek减Ep增，表示系统减少(或增加)的动能等于系统增加(或减少)的势能运用这种形式时，一般针对初、末状态的高度未知，但高度变化已知的情况运用的关键在于弄清重力势能的增加(或减少)量，可不选取参考面而直接计算初、末状态的势能差，即常说的“转化观点”(3)EA增EB减或EA减EB增，表示若系统由A、B两部分组成，则A物体机械能的增加(或减少)与B物体机械能的减少(或增加)相等即常说的“转移观点”命题分析本考点属于高考中的重要考点，在历年高考中常被考查到，题型有选择和计算等，难度中等偏上，有时也会在压轴题中被

17、考查到。三三 寻寻求求突突破破问题二问题二 单个物体机械能守恒定律的应用单个物体机械能守恒定律的应用三三 寻寻求求突突破破问题二问题二 单个物体机械能守恒定律的应用单个物体机械能守恒定律的应用 例例33如如图图所示，将一所示，将一质质量量为为m m0.1 kg0.1 kg的小球自水平的小球自水平平台右端平台右端O O点以初速度点以初速度v0v0水平抛出，小球水平抛出，小球飞飞离平台后由离平台后由A A点点沿切沿切线线落入落入竖竖直光滑直光滑圆轨圆轨道道ABCABC，并沿，并沿轨轨道恰好通道恰好通过过最高最高点点C C，圆轨圆轨道道ABCABC的形状的形状为为半径半径R R2.5 m2.5 m的

18、的圆圆截去了左上角截去了左上角127127的的圆圆弧，弧，CBCB为为其其竖竖直直径，直直径，(sin 53(sin 530.80.8，cos cos 53530.60.6，重力加速度，重力加速度g g取取10 m/s2)10 m/s2)求：求：(1)1)小球小球经过经过C C点的速度大小；点的速度大小；(2)(2)小球运小球运动动到到轨轨道最低点道最低点B B时轨时轨道道对对小球的支持力大小；小球的支持力大小；(3)(3)平台末端平台末端O O点到点到A A点的点的竖竖直高度直高度H H。三三 寻寻求求突突破破问题二问题二 单个物体机械能守恒定律的应用单个物体机械能守恒定律的应用 例例44有

19、一个固定的光滑直杆，有一个固定的光滑直杆，该该直杆与水平面直杆与水平面的的夹夹角角为为5353，杆上套着一个，杆上套着一个质质量量为为m m2 kg2 kg的滑的滑块块(可可视为质视为质点点)。如。如图图所示，滑所示，滑块块从从O O点由静止点由静止释释放，放，下滑了位移下滑了位移x x1 m1 m后到达后到达P P点，求滑点，求滑块块此此时时的速率。的速率。三三 寻寻求求突突破破问题问题 三三 多个物体机械能守恒定律的应用多个物体机械能守恒定律的应用如果用不可伸长的细绳将滑块如果用不可伸长的细绳将滑块m m与另一个质量为与另一个质量为M M2.7 kg2.7 kg的物块通过光滑的定滑轮相连接

20、，细绳因悬挂的物块通过光滑的定滑轮相连接，细绳因悬挂M M而绷紧，而绷紧，此时滑轮左侧绳恰好水平，其长度此时滑轮左侧绳恰好水平，其长度L L m(m(如图乙所示如图乙所示)。再次将滑块从再次将滑块从O O点由静止释放，求滑块滑至点由静止释放，求滑块滑至P P点的速度大小。点的速度大小。(整个运动过程中整个运动过程中M M不会触地，不会触地，sin 53sin 530.80.8，cos 53cos 530.60.6，g g取取10 m/s10 m/s2 2)三三 寻寻求求突突破破问题三问题三 多个物体机械能守恒定律的应用多个物体机械能守恒定律的应用总结：应用机械能守恒定律解题的方法和步骤明确研究

21、对象(物体或者系统)明确研究对象的运动过程,分析研究对象的受力情况以及各力做功的情况,判断机械能是否守恒恰当地选取参考平面(零势能面),并确定研究对象在过程中的始末机械能根据机械能守恒定律列出方程进行求解，有时不够时再辅之以其它方程重力势能的变化与运动的过程无关，只与初、末状态重力势能的变化与运动的过程无关，只与初、末状态有关，对于不可视为质点的物体有关，对于不可视为质点的物体(常见于常见于“链条、液柱链条、液柱”模型模型)，可对物体分段找等效重心的位置变化来确定，可对物体分段找等效重心的位置变化来确定势能的变化，只要研究对象在变化过程中符合机械能势能的变化，只要研究对象在变化过程中符合机械能

22、守恒条件，即可用机械能守恒定律进行求解。这种思守恒条件，即可用机械能守恒定律进行求解。这种思想也是解决变力做功过程中势能变化的基本方法。想也是解决变力做功过程中势能变化的基本方法。三三 寻寻求求突突破破问题四问题四 用机械能守恒定律解决用机械能守恒定律解决”非质点非质点”模型模型三三 寻寻求求突突破破问题四问题四 用机械能守恒定律解决用机械能守恒定律解决”非质点非质点”模型模型例例5 5、长为、长为L L质量分布均匀的绳子质量分布均匀的绳子,对称地悬挂对称地悬挂在轻小的定滑轮上在轻小的定滑轮上,如图所示如图所示.轻轻地推动一下轻轻地推动一下,让绳子滑下让绳子滑下,那么当绳子离开滑轮的瞬间那么当

23、绳子离开滑轮的瞬间,绳绳子的速度为子的速度为 .解：由机械能守恒定律，取小滑轮处为解：由机械能守恒定律，取小滑轮处为零势能面零势能面.三三 寻寻求求突突破破问题四问题四 用机械能守恒定律解决用机械能守恒定律解决”非质点非质点”模型模型例例6 6、如图所示、如图所示,一粗细均匀的一粗细均匀的U U形管内装有同种液体竖直放置形管内装有同种液体竖直放置,右管口用盖板右管口用盖板A A密闭一部分气体密闭一部分气体,左管口开口左管口开口,两液面高度差两液面高度差为为h,Uh,U形管中液柱总长为形管中液柱总长为4h,4h,现拿去盖板现拿去盖板,液柱开始流动液柱开始流动.当两当两侧液面恰好相齐时右侧液面下降

24、的速度大小为侧液面恰好相齐时右侧液面下降的速度大小为 .Ah解解:应用应用“割补割补”法：法：液面相齐时等效于把右侧中液面相齐时等效于把右侧中h/2h/2的液柱移到左侧的液柱移到左侧管中管中,其减少的重力势能转变为整个液柱的动能其减少的重力势能转变为整个液柱的动能.根据机械能守恒定律得根据机械能守恒定律得:设液体密度为设液体密度为有有:所以所以:三三 寻寻求求突突破破问题四问题四 用机械能守恒定律解决用机械能守恒定律解决”非质点非质点”模型模型利用等效法计算势能变化时一定要注意等效部分的质利用等效法计算势能变化时一定要注意等效部分的质量关系，即根据物体的相对位置关系将物体分成若干量关系，即根据

25、物体的相对位置关系将物体分成若干段，在应用相关规律求解时要注意对应各部分的质量段，在应用相关规律求解时要注意对应各部分的质量关系。即在解决涉及重力势能变化的问题时，物体的关系。即在解决涉及重力势能变化的问题时，物体的位置变化要以重心位置变化为准。位置变化要以重心位置变化为准。问题五问题五 用机械能守恒定律用机械能守恒定律解决图像问题解决图像问题例例7 7物体做自由落体运动，物体做自由落体运动，EkEk表示其动能，表示其动能，EpEp表表示其势能，示其势能，h h表示其下落的距离，表示其下落的距离，t t、v v分别表示其分别表示其下落的时间和速度，以水平面为零势能面，能正下落的时间和速度，以水平面为零势能面，能正确反映各物理量之间关系的是图中的确反映各物理量之间关系的是图中的()图2四四、攻攻克克难难点点体体验验成成功功强化试题强化试题点击进入点击进入课课下强化试题下强化试题