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高一物理竞赛班辅导资料机械能守恒定律专题专题课件 新课标.ppt

高一物理竞赛班辅导资料机械能守恒定律专题专题课件 新课标

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2019-06-15 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《高一物理竞赛班辅导资料机械能守恒定律专题专题课件 新课标ppt》,可适用于综合领域

--广州市育才中学届高一级物理培优班一、机械能守恒定律的守恒条件问题、对机械能守恒条件的理解①只受重力或系统内弹力。(如忽略空气阻力的抛体运动)②还受其他力但其他力不做功。(如物体沿光滑的曲面下滑尽管受到支持力但支持力不做功)③有其他力做功但做功的代数和为零。、判断机械能是否守恒的常用方法①用做功来判断②用能量角度来判断③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例、木块A和B用一只轻弹簧连接起来放在光滑水平面上A紧靠墙壁弹簧质量不计。在B上施加向左的水平力使弹簧压缩如图所示当撤去外力后下列说法中正确的是()AA离开墙壁前A的机械能守恒BA离开墙壁前A、B及弹簧这一系统的机械能守恒CA离开墙后A的机械能守恒DA离开墙后A、B及弹簧这一系统的机械能守恒二、应用机械能守恒定律解题的方法和步骤①明确研究对象(物体或者系统)②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③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④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三、机械能守恒定律的综合应用问题(一)一个物体的运动问题解:刚好被拉断瞬间向心力为所以从释放至刚好被拉断瞬间机械能守恒:所以断开后小球做平抛运动所以例、在高为h=m的光滑平台上有一个质量m为kg的小球被一细绳拴在墙上球与墙之间有一被压缩的轻弹簧弹簧的弹性势能Ep=J当细线被烧断后小球被弹出求:()小球被弹出后的速度v多大?()小球的落地速度v多大?(g=ms)解:小球被弹出的过程机械能守恒小球被弹出后的速度为:之后小球做平抛运动机械能守恒例、如图所示,用长为L的细绳悬挂一质量为m的小球,再把小球拉到A点,使悬线与水平方向成°夹角,然后松手。问:小球运动到悬点正下方B点时悬线对球的拉力多大解:小球释放后,首先在重力作用下自由下落至C点细绳再次伸直,由几何关系可知,此时细绳与水平方向夹角为°,小球下落高度h=L。根据机械能守恒定律得:在C点细绳突然张紧对小球施以沿细绳的冲量,使小球沿细绳方向的分运动立即消失,其速度由Vc变为Vc之后,小球沿圆弧运动至B点,在此过程中,只有重力做功,机械能守恒小球运动至B点时,细绳的拉力与重力提供向心力所以F=mg例、质量为m的小球由长为L的细线系住,细线的另一端固定在A点,AB是过A的竖直线,E为AB上的一点,且AE=L,过E做水平线EF,在EF上钉铁钉D,如图所示若线所能承受的最大拉力是mg,现将小球和悬线拉至水平,然后由静止释放,若小球能绕铁钉在竖直面内做圆周运动,求铁钉位置在水平线上的取值范围不计线与铁钉碰撞时的能量损失分析:首先需注意到题目中有两个约束条件,一个是细线承受的拉力最大不能超过mg,再就是必须通过最高点做竖直面上的完整的圆周运动这样铁钉在水平线上的取值范围就由相应的两个临界状态决定解:设铁钉在位置D时,球至最低点细线所承受的拉力刚好为mg,并设DE=X,由几何关系可求得碰钉子后球圆周运动的半径解以上各式得:球由C点至D点正下方的过程中,遵守机械能守恒定律,有球至D点正下方时,由细线拉力和球的重力的合力提供向心力根据向心力公式得:再设铁钉在D`点时,小球刚好能够绕铁钉通过最高点做完整的圆周运动,并设D`E=X,由几何关系可求得球的运动半径为解以上各式得:铁钉在水平线EF上的位置范围是:球由C至圆周最高点过程中,遵守机械能守恒定律,有:球至圆周最高时,其向心力由球的重力提供,根据向心力公式得:(二)“落链”问题例、长为L质量分布均匀的绳子,对称地悬挂在轻小的定滑轮上,如图所示轻轻地推动一下,让绳子滑下,那么当绳子离开滑轮的瞬间,绳子的速度为解:由机械能守恒定律取小滑轮处为零势能面(三)“流体”问题例、如图所示,一粗细均匀的U形管内装有同种液体竖直放置,右管口用盖板A密闭一部分气体,左管口开口,两液面高度差为h,U形管中液柱总长为h,现拿去盖板,液柱开始流动当两侧液面恰好相齐时右侧液面下降的速度大小为解:应用“割补”法:液面相齐时等效于把右侧中h的液柱移到左侧管中,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:设液体密度为ρ有:所以:(四)系统机械能守恒的问题处理这类问题时,一是要注意应用系统机械能是否守恒的判断方法再是要灵活选取机械能守恒的表达式常用的是:例、如图所示,两小球mA、mB通过绳绕过固定的半径为R的光滑圆柱,现将A球由静止释放,若A球能到达圆柱体的最高点,求此时的速度大小(mB=mA)解:B球下落得高度为A球上升得高度为R由A→B根据能量转化守恒定律ΔEK=ΔEP得所以例、如图光滑圆柱被固定在水平平台上质量为m的小球甲用轻绳跨过圆柱与质量为m的小球乙相连开始时让小球甲放在平台上两边绳竖直两球均从静止开始运动当甲上升到圆柱最高点时绳子突然断了发现甲球恰能做平抛运动求甲、乙两球的质量关系。分析:与上题相似只是甲乙的末速度为所以例、如图所示质量分别为m和m的A和B物体用细绳连接并跨过装在斜面顶端的无摩擦滑轮上A放在倾角为°的光滑斜面上开始时将B按在地面上不动,然后放开手,让A沿斜面下滑而B上升,设当A沿斜面下滑s距离后,细线突然断了,求物块B上升的最大距离H。解:取A、B及地球为系统:对B:且所以例、如图所示长为L的轻杆OBO端装有转轴B端固定一个质量为m的小球BOB中点A固定一个质量为m的小球A若OB杆从水平位置静止开始释放转到竖直位置的过程中求A、B球摆到最低点的速度大小各是多少。解:选A、B及地球为一系统此系统中只有动能和重力势能发生转化系统机械能守恒有:又所以例、如图所示,半径为r,质量不计的圆盘与地面垂直,圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定轴O,在盘的最右边缘固定一个质量为m的小球A,在O点的正下方离O点r处固定一个质量也为m的小球B放开盘让其自由转动,求:()A球转到最低点时的线速度是多少?()在转动过程中半径OA向左偏离竖直方向的最大角度是多少?解:()该系统在自由转动过程中,只有重力做功,机械能守恒设A球转到最低点时的线速度为VA,B球的速度为VB,则据机械能守恒定律可得:据圆周运动的知识可知:VA=VB所以所以()设在转动过程中半径OA向左偏离竖直方向的最大角度是θ(如所示),则据机械能守恒定律可得:例、如图所示,将楔木块放在光滑水平面上靠墙边处并用手固定,然后在木块和墙面之间放入一个小球,球的下缘离地面高度为H,木块的倾角为θ,球和木块质量相等,一切接触面均光滑,放手让小球和木块同时由静止开始运动,求球着地时球和木块的速度解:因为球下落的垂直于斜面的分速度与斜面该方向的分速度相等即由机械能守恒定律可得联立方程可得例、如图所示,光滑的半圆曲面AB,其半径为R,在B端有一光滑小滑轮,通过滑轮用细绳连着两个物体P、Q,其质量分别为M和m,开始时,P在B处附近,Q悬在空中,现无初速地释放P,P沿半圆曲面滑下,试求P滑至最低点时,P、Q的速度各多大设绳足够长解:因系统内各物体间均无滑动摩擦力,所以系统遵守机械能守恒定律将速度VP分解,如图所示,得:联立两式得例、如图所示质量均为m的小球A、B、C用两条长均为L的细线相连置于高为h的光滑水平桌面上。L>hA球刚跨过桌面。若A球、B球下落着地后均不再反弹则C球离开桌边缘时的速度大小是多少?解:A球下落带动B、C球运动。A球着地前瞬间A、B、C三球速率相等且B、C球均在桌面上。因A球着地后不反弹故A、B两球间线松弛B球继续运动并下落带动小球C在B球着地前瞬间B、C两球速率相等。故本题的物理过程应划分为两个阶段:从A球开始下落到A球着地瞬间第二个阶段从A求着地后到B球着地瞬间。在第一个阶段选三个球及地球为系统机械能守恒则有:第二个阶段选B、C两球及地球为系统机械能守恒则有:解得:

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