2013届高考物理总复习（第1轮）福建专版课件：第5章第3讲 机械能守恒定律及其应用

nullnullnull机械能３机械能守恒定律及其应用第五章null1.重力势能 (1)重力做功的特点 ①重力做功与　　　无关，只与始末位置的　　　　有关. ②重力做功不引起物体　　　　的变化.路径高度差机械能null(2)重力势能 ①概念：物体由于　　　而具有的能. ② 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式：Ep=　　　. ③矢量性：重力势能是　　　，正负表示其　　　. 被举高mgh标量大小null(3)重力做功与重力势能变化的关系 ①定性关系：重力对物体做正功，重力势能就　　　；重力对物体做负功，重力势能就　　　. ②定量关系：重力对物体做的功　　物体重力势能的减少量. 即WG=-(Ep2-Ep1)=　　　　　. 减少增加等于Ep1-Ep2null　　2.弹性势能 　　(1)概念：物体由于发生　　　　而具有的能. 　　(2)大小：　弹性势能的大小与弹簧的 　　　　及　　　　　有关，　　弹簧的　 　　　　越大或　　　　　越大，弹簧的弹性势能越大.弹性形变形变量劲度系数形变量劲度系数null3.机械能守恒定律 (1)内容：在只有　　 (或弹簧　　　)做功的情况下，物体的 　　　　(或　　　　)和动能发生相互转化，但机械能的总量保持　　　. 重力弹力重力势能弹性势能不变null(3)机械能守恒的条件 ①只有　　　 (或弹簧的　　　)做功. ②受其他外力，但其他外力不做功或做功的代数和为零.—Ek1+Ep1= 　　　　(要选零势能参 　　　　　　　　　　　　考平面) —ΔEk=　　　 (不用选零势能参考 　　　　　　　　　　　平面) —ΔEA增=　　　　 (不用选零势能　 　　　　　　　　　　参考平面)表达式(2)Ek2+Ep2-ΔEpΔEB减重力弹力null　　　机械能守恒条件判断 　　如图5-3-1所示，轻质杆上固定着相同的A、B两个小球，AB=BO，将杆拉到水平位置后无初速度释放，杆在绕O点转到竖直位置的过程中(　　) A.A、B两球机械能各自守恒 B.A、B两球的总机械能守恒 C.A球机械能守恒，B球机械能不守恒 D.B球的机械能增加，A球的机械能减少图5-3-1null　　此题关键在于研究对象的选取，若分别研究A、B两小球，由于轻杆对小球的力不为我们所熟悉，很难判断是否有切向力，从而无法判断A、B两球机械能各自是否守恒. 以整个杆为研究对象，在转动过程中，对整体只有重力做功，总机械能守恒，杆的力即使做功，对A、B球分别为等大的正功和负功，相互抵消.最后再由所得数据判断A、B两球机械能各自是否守恒.null对于整体，以杆的最低点为零势能点.设杆全长为L，经过竖直位置时，vA=2vB=2v, mgL+mgL=0+mg　 +　　mv2+　　m(2v)2， 得　　　　.null　　再研究A球，初状态的机械能为mgL， 末状态的机械能为0+　m(2v)2=　　　，可见机械能增加了.同理以B球为研究对象，初状态的机械能为mgL，末状态的机械能为 　　+　mv2=　　　,机械能减少了.这是由于在下落的过程中，杆对小球的作用力并不是沿杆的方向.杆对A球做正功，对B球做负功，而机械能的增加量与减少量相等，总机械能守恒，故只有B选项正确.null　　判断系统机械能是否守恒常用能量判断的方式，即看系统间是否仅有动能和势能的转化而无其他形式的能量产生.若用系统外力(除重力或弹簧弹力)所做的总功是否为零来判断，则是错误的，如一对滑动摩擦力做的总功不为零时，会产生热量，而这对摩擦力又被视为系统内力.这种思路往往比较复杂.null 　　　　如图5-3-2所示的几种情况，系统的机械能守恒的是( ) A.一颗弹丸在粗制瓷碗内做复杂的曲线运动［图(a)］ B.运动员在蹦床上越跳越高［图(b)］ C.图(c)中小车上放一木块，小车的左侧有弹簧与墙壁相连.小车在左右振动时，木块相对于小车无滑动(车轮与地面摩擦力不计) D.图(c)中如果小车振动时，木块相对小车有滑动图5-3-2null弹丸在碗内运动受摩擦力，有机械能损失，A错．当运动员越跳越高时，在最高处重力势能在不断增加，机械能不守恒，B错．木块若相对小车有滑动，木块和小车间有摩擦生热，机械能损失，D错．null　　　 机械能守恒在抛体中的应用 　　如图5-3-3所示，在水平台面上的A点，一个质量为m的物体以初速度v0被抛出，不计空气阻力，求它到达台面下h处的B点时速度的大小.图5-3-3null　　物体在抛出后的运动过程中只受重力作用，机械能守恒，若选地面为参考面，则 mgH+　　　=mg(H-h)+　　　　， 解得　　　　　　　. 若选台面为参考面， 则　　　　=　-mgh+　　　　, 解得　　　　　　 若使用机械能守恒定律的另一种形式，即重力势能的减少量等于动能的增加量，则不需要选取参考面，有mgh=　　　-　　　　, 解得　　　　　　　　.null　　选择不同参考面重力势能的表达式不一样，因此同一物体在同一位置机械能的值不是唯一的，抛体运动在不计阻力的情形下，均可考虑从机械能守恒结合运动规律解题.null　　 跳台滑雪是勇敢者的运动，它是利用山势特别建造的跳台.运动员穿着专用滑雪板，不带雪杖在助滑路上获得高速后水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆，这项运动极为壮观.设一位运动员由山坡顶的A点沿水平方向飞出，到山坡上的B点着陆.如图5-3-4所示，已知运动员水平飞出的速度为v0=20m/s，山坡倾角为θ=37°，山坡可以看成一个斜面.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)null求： (1)运动员在空中飞行的时间t; (2)AB间的距离s； (3)运动员到B点时的机械能(以A点为零势能点，运动员的质量m=60kg).图5-3-4nullnullnull　　　　机械能守恒在圆周运动中的运用 　长为L的轻绳一端固定在O点，另一端拴一个小球，把绳拉成水平伸直，由静止释放小球，绳转过α角时，碰到A点的固定长钉，小球将以A为圆心继续在竖直平面内做圆周运动，如图5-3-5所示，求若要使小球能经过最高点B，OA之间的距离d应满足的条件. null图5-3-5null　　小球运动到B点时受重力mg和绳拉力F的作用，根据牛顿第二定律和圆周运动的知识得 F+mg=m· F=m·　　-mg 小球能经过B点的条件F≥0 则　m　 -mg≥0 解得小球通过B点时的速度应满足v≥null小球由绳处于水平位置到小球运动到B点过程中只有重力做功，系统机械能守恒，取过以A为圆心的圆周最低点处重力势能为零，根据机械能守恒得 mg［(L-r)sinα+r］=mg·2r+ mv2 v2=2g［Lsinα-r(1+ sinα)］，其中r=L-d因为2g［Lsinα-r(1+sinα)］≥g·r 2Lsina≥r(3+2sinα) 即2Lsinα≥(L-d)(3+2sinα) 解得d≥null 　物体做竖直面上的圆周运动时，要区分绳、杆、光滑圆轨道内、外侧运动的情形.要特别注意最高点速度的条件限制.null　　　如图5-3-6所示，是半径为r的竖直光滑环形轨道，将一玩具小车放到与轨道圆心O处于同一水平面的A点，并给小车竖直向下的初速度，使小车沿轨道内侧面做圆周运动.要使小车不脱离轨道，则在A处使小车获得竖直向下的最小初速度应为( 　 ) A.　　 　　B.　 C.　　　　 D.图5-3-6nullnull