2019年高考物理大一轮复习-第05章-机械能-第3讲-机械能守恒定律-新人教版.ppt

机械能机械能第第 五五 章章第三讲机械能守恒定律第三讲机械能守恒定律0202核心考点探究突破0303模拟演练稳基提能栏目导航0101基础再现双击落实0404课后回顾高效练习0101基础再现双击落实1.重力做功与重力势能重力做功与重力势能(1)重力做功的特点重力做功的特点重力做功与重力做功与_无关，只与初、末位置的无关，只与初、末位置的_有关有关路径路径一一 机械能机械能 竖直高度竖直高度(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定定性性关关系系：重重力力对对物物体体做做正正功功，重重力力势势能能就就_；重重力力对对物物体体做做负负功功，重力势能就重力势能就_定定量量关关系系：物物体体从从位位置置A到到位位置置B时时，重重力力对对物物体体做做的的功功等等于于物物体体重重力力势势能能的的_，即，即WG_重力势能的变化量是绝对的，与参考面的选取重力势能的变化量是绝对的，与参考面的选取_减少减少增加增加变化量变化量EpAEpB 无关无关2弹性势能弹性势能(1)定义定义发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能(2)弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重力势能变化的关系弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重力势能变化的关系对于弹性势能，一般物体的弹性形变量越大，弹性势能对于弹性势能，一般物体的弹性形变量越大，弹性势能_(3)同一根弹簧伸长量和压缩量相同时，弹簧的弹性势能相同吗？同一根弹簧伸长量和压缩量相同时，弹簧的弹性势能相同吗？提示：提示：相同相同越大越大1.推导机械守恒定律的理论？推导机械守恒定律的理论？提提示示：物物体体沿沿光光滑滑曲曲面面下下滑滑，某某时时刻刻处处于于位位置置A时时，它它的的动能为动能为Ek1，重力势能为，重力势能为Ep1，总机械能，总机械能E1Ek1Ep1二二 机械能守恒定律机械能守恒定律 运动到位置运动到位置B时，它的动能是时，它的动能是Ek2，重力势能为，重力势能为Ep2，总机械能是，总机械能是E2Ek2Ep2由由动动能能定定理理知知，由由A到到B的的过过程程中中，只只有有重重力力做做功功，所所以以重重力力所所做做的的功功WGmg(h1h2)，由由重重力力做做的的功功与与重重力力势势能能的的关关系系知知WGEp1Ep2，所所以以有有Ek2Ek1Ep1Ep2，即，即Ek1Ep1Ek2Ep2，即，即E1E2重力势能重力势能动能动能不变不变不做功不做功5思考：思考：(1)物体所受合外力为零，物体的机械能一定守恒吗？举例说明物体所受合外力为零，物体的机械能一定守恒吗？举例说明提示：提示：不一定如物体在竖直方向上做匀速直线运动不一定如物体在竖直方向上做匀速直线运动(2)物体所受合力不为零，其机械能一定不守恒吗？举例说明物体所受合力不为零，其机械能一定不守恒吗？举例说明提示：提示：不一定如光滑水平面上的物体做匀速圆周运动时不一定如光滑水平面上的物体做匀速圆周运动时(3)物体所受合外力做功不为零，其机械能一定不守恒吗？物体所受合外力做功不为零，其机械能一定不守恒吗？提提示示：不不一一定定物物体体所所受受合合外外力力做做功功不不为为零零但但除除重重力力以以外外的的其其他他力力做做功功的的代代数和为零时，机械能守恒数和为零时，机械能守恒1判断正误判断正误(1)重力势能的变化与零势能参考面的选取无关重力势能的变化与零势能参考面的选取无关()(2)克服重力做功，物体的重力势能减小克服重力做功，物体的重力势能减小()(3)发生弹性形变的物体都具有弹性势能发生弹性形变的物体都具有弹性势能()(4)物体的速度增大时，其机械能可能减小物体的速度增大时，其机械能可能减小()(5)物物体体除除受受重重力力外外，还还受受其其他他力力，但但其其他他力力不不做做功功，则则物物体体的的机机械械能能一一定定守守恒恒()答案：答案：(1)(2)(3)(4)(5)2(粤粤教教版版必必修修2P82第第2题题)(多多选选)忽忽略略空空气气阻阻力力，下下列列物物体体运运动动过过程程中中满满足足机机械械能守恒的是能守恒的是()A电梯匀速下降电梯匀速下降B物体自由下落物体自由下落C物体由光滑斜面顶端滑到斜面底端物体由光滑斜面顶端滑到斜面底端D物体沿着斜面匀速下滑物体沿着斜面匀速下滑E铅球运动员抛出的铅球从抛出到落地前铅球运动员抛出的铅球从抛出到落地前答案：答案：BCE答案：答案：ADA甲图中，物体甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体将弹簧压缩的过程中，物体A机械能守恒机械能守恒B乙图中，物体乙图中，物体A固定，物体固定，物体B沿斜面匀速下滑，物体沿斜面匀速下滑，物体B的机械能守恒的机械能守恒C丙丙图图中中，不不计计任任何何阻阻力力和和定定滑滑轮轮质质量量时时，A加加速速下下落落，B加加速速上上升升过过程程中中，A、B组成的系统机械能守恒组成的系统机械能守恒D丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒答案：答案：CD5(人人教教版版必必修修2P80第第2题题改改编编)如如图图所所示示是是某某公公园园设设计计的的一一种种惊惊险险刺刺激激的的娱娱乐乐设设施施管管道道除除D点点右右侧侧水水平平部部分分粗粗糙糙外外，其其余余部部分分均均光光滑滑若若挑挑战战者者自自斜斜管管上上足足够够高高的的位位置置滑滑下下，将将无无能能量量损损失失的的连连续续滑滑入入第第一一个个、第第二二个个圆圆管管轨轨道道A、B内内部部(圆圆管管A比比圆圆管管B高高)某某次次一一挑挑战战者者自自斜斜管管上上某某处处滑滑下下，经经过过第第一一个个圆圆管管轨轨道道A内内部部最最高高位位置置时，对管壁恰好无压力则这名挑战者时，对管壁恰好无压力则这名挑战者()A经过管道经过管道A最高点时的机械能大于经过管道最高点时的机械能大于经过管道B最低点时的机械能最低点时的机械能B经过管道经过管道A最低点时的动能大于经过管道最低点时的动能大于经过管道B最低点时的动能最低点时的动能C经过管道经过管道B最高点时对管外侧壁有压力最高点时对管外侧壁有压力D不能经过管道不能经过管道B的最高点的最高点答案：答案：C1.做做功功判判断断法法：若若物物体体系系统统内内只只有有重重力力和和弹弹簧簧弹弹力力做做功功，其其他他力力均均不不做做功功或或其其他力做功的代数和为零，则系统的机械能守恒他力做功的代数和为零，则系统的机械能守恒2能能量量转转化化判判断断法法：若若只只有有系系统统内内物物体体间间动动能能和和重重力力势势能能及及弹弹性性势势能能的的相相互互转转化化，系系统统跟跟外外界界没没有有发发生生机机械械能能的的传传递递，机机械械能能也也没没有有转转变变成成其其他他形形式式的的能能(如如没没有内能增加有内能增加)，则系统的机械能守恒，则系统的机械能守恒3利用机械能的定义判断：利用机械能的定义判断：若若物物体体在在水水平平面面上上匀匀速速运运动动，则则其其动动能能、势势能能均均不不变变，机机械械能能守守恒恒若若一一个个物物体沿斜面匀速下滑，则其动能不变，重力势能减少，机械能减少体沿斜面匀速下滑，则其动能不变，重力势能减少，机械能减少0202核心考点探究突破考点一考点一 机械能守恒的判断机械能守恒的判断 1(2018河南洛阳模拟河南洛阳模拟)关于机械能守恒，下列说法正确的是关于机械能守恒，下列说法正确的是()A做自由落体运动的物体，机械能一定守恒做自由落体运动的物体，机械能一定守恒B人乘电梯加速上升的过程，机械能守恒人乘电梯加速上升的过程，机械能守恒C物体必须在只受重力作用的情况下，机械能才守恒物体必须在只受重力作用的情况下，机械能才守恒D合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒A解解析析：做做自自由由落落体体运运动动的的物物体体只只有有重重力力做做功功，机机械械能能守守恒恒，故故A正正确确；人人乘乘电电梯梯加加速速上上升升过过程程，动动能能与与重重力力势势能能都都增增加加，机机械械能能增增加加，机机械械能能不不守守恒恒，故故B错错误误；只只有有重重力力做做功功，则则机机械械能能守守恒恒，除除重重力力外外物物体体还还受受其其他他力力，物物体体机机械械能能也也可可能能守守恒恒，如如沿沿光光滑滑斜斜面面下下滑滑的的物物体体除除受受重重力力外外还还受受支支持持力力，但但物物体体机机械械能能守守恒恒，故故C错错误误；合合外外力力对对物物体体做做功功为为零零，机机械械能能不不一一定定守守恒恒，如如在在竖竖直直方方向向匀匀速速下下落落的的物物体体合合外外力力做功为零，但机械能减少，机械能不守恒，故做功为零，但机械能减少，机械能不守恒，故D错误错误2(2018天天津津一一中中模模拟拟)固固定定的的倾倾斜斜光光滑滑杆杆上上套套有有一一个个质质量量为为m的的圆圆环环，圆圆环环与与竖竖直直放放置置的的轻轻质质弹弹簧簧一一端端相相连连，弹弹簧簧的的另另一一端端固固定定在在地地面面上上的的A点点，弹弹簧簧处处于于原原长长h.让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零，则让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零，则()A在下滑过程中圆环的机械能守恒在下滑过程中圆环的机械能守恒B在下滑过程中弹簧的弹性势能先减小后增大在下滑过程中弹簧的弹性势能先减小后增大C弹簧的弹性势能在整个过程中增加了弹簧的弹性势能在整个过程中增加了mghD在下滑过程中在下滑过程中(含始末位置含始末位置)有两个位置弹簧弹力的功率为零有两个位置弹簧弹力的功率为零C 解解析析：圆圆环环沿沿杆杆滑滑下下，滑滑到到杆杆的的底底端端的的过过程程中中有有两两个个力力对对圆圆环环做做功功，即即环环的的重重力力和和弹弹簧簧的的弹弹力力，所所以以圆圆环环的的机机械械能能不不守守恒恒，A错错误误；弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能随随弹弹簧簧的的形形变变量量的的变变化化而而变变化化，由由题题图图知知弹弹簧簧先先压压缩缩再再伸伸长长，故故弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能先先增增大大后后减减小小再再增增大大，B错错误误；系系统统整整体体的的机机械械能能守守恒恒，圆圆环环的的机机械械能能减减少少了了mgh，则则弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能增增大大了了mgh，C正正确确；在在A点点时时弹弹簧簧处处于于原原长长，弹弹力力为为零零，故故A点点弹弹力力的的功功率率为为零零，当当弹弹簧簧与与速速度度方方向向垂垂直直时时，弹弹力力的的功功率率为为零零，当当弹弹簧簧再再次次恢恢复复原原长长时时，弹弹力力为为零零，弹弹力力的的功功率率为为零零，到到最最底底端端时时圆圆环环的的速速度度为为零零，所所以以弹弹力力的的功功率率为为零零，在在下下滑过程中滑过程中(含始末位置含始末位置)有四个位置弹簧弹力的功率为零，有四个位置弹簧弹力的功率为零，D错误错误.考点二考点二 单个物体的机械能守恒单个物体的机械能守恒 答案：答案：(1)5 1(2)恰好能到达恰好能到达C点点机械能守恒定律公式的选用技巧机械能守恒定律公式的选用技巧1在在处处理理单单个个物物体体机机械械能能守守恒恒问问题题时时通通常常应应用用守守恒恒观观点点和和转转化化观观点点，转转化化观观点不用选取零势能面点不用选取零势能面2在在处处理理连连接接体体问问题题时时，通通常常应应用用转转化化观观点点和和转转移移观观点点，都都不不用用选选取取零零势势能能面面(2017天天津津高高三三期期末末)(多多选选)如如图图所所示示，竖竖直直平平面面内内有有一一光光滑滑圆圆环环，半半径径为为R，圆圆心心为为O，B为为最最低低点点，C为为最最高高点点，圆圆环环左左下下方方开开一一个个小小口口与与光光滑滑斜斜面面相相切切于于A点点，AOB37，小小球球从从斜斜面面上上D点点由由静静止止释释放放，经经A点点进进入入圆圆轨轨道道，不不计计小小球球由由D到到A的的机机械械能能损损失失，sin 370.6，cos 370.8，则则要要保保证证运运动动过过程程中中小小球球不不离离开开轨轨道道，小小球球释释放放的的位位置置到到A点点的的距距离离可可能能是是()ARB2RC3R D4RAD 3(2018哈哈尔尔滨滨高高三三模模拟拟考考试试)如如图图所所示示，质质量量为为m的的小小球球用用OB和和OB两两根根轻轻绳绳悬悬挂挂，两两轻轻绳绳与与水水平平天天花花板板的的夹夹角角分分别别为为30和和60，此此时时OB绳绳的的拉拉力力大大小小为为F1.若若烧烧断断OB绳，当小球运动到最低点绳，当小球运动到最低点C时，时，OB绳的拉力大小为绳的拉力大小为F2，则，则F1 F2等于等于()A1 4 B1 3C1 2 D1 1A D 1.首首先先分分析析多多个个物物体体组组成成的的系系统统所所受受的的外外力力是是否否只只有有重重力力或或弹弹力力做做功功，内内力力是是否造成了机械能与其他形式能的转化，从而判断系统机械能是否守恒否造成了机械能与其他形式能的转化，从而判断系统机械能是否守恒2若若系系统统机机械械能能守守恒恒，则则机机械械能能从从一一个个物物体体转转移移到到另另一一个个物物体体，E1E2，一个物体机械能增加，则一定有另一个物体机械能减少，一个物体机械能增加，则一定有另一个物体机械能减少考点三考点三 多个物体组成的系统机械能守恒多个物体组成的系统机械能守恒(1)应用机械能守恒定律解题时，要正确选择系统和过程应用机械能守恒定律解题时，要正确选择系统和过程(2)对对于于通通过过绳绳或或杆杆连连接接的的多多个个物物体体组组成成的的系系统统，注注意意找找物物体体间间的的速速度度关关系系和和高高度变化关系度变化关系(3)链条、液柱类不能看作质点的物体，要按重心位置确定高度链条、液柱类不能看作质点的物体，要按重心位置确定高度5(2018山山东东菏菏泽泽联联考考)(多多选选)如如图图所所示示，质质量量相相同同的的两两物物体体a、b，用用不不可可伸伸长长的的轻轻绳绳跨跨接接在在一一轻轻质质定定滑滑轮轮两两侧侧，a在在水水平平桌桌面面的的上上方方，b在在水水平平桌桌面面上上，初初始始时时用用手手拉拉住住b，使使a、b静静止止，撤撤去去此此拉拉力力后后，a开开始始运运动动在在a下下降降的的过过程程中中，b始始终终未未离离开桌面开桌面(忽略一切摩擦阻力和空气阻力忽略一切摩擦阻力和空气阻力)在此过程中在此过程中()Aa的动能小于的动能小于b的动能的动能Ba的动能等于的动能等于b的动能的动能C两物体所组成的系统机械能增加两物体所组成的系统机械能增加D物体物体a克服绳拉力做的功等于物体克服绳拉力做的功等于物体a机械能的减少量机械能的减少量AD 解解析析：将将b的的实实际际速速度度进进行行分分解解，如如图图所所示示由由图图可可知知vavbcos，即即a的的速速度度小小于于b的的速速度度，故故a的的动动能能小小于于b的的动动能能，A正正确确，B错错误误；由由于于只只有有重重力力做做功功，故故a、b组组成成的的系系统统机机械械能能守守恒恒，C错错误误；根根据据功功能能关关系系可可知知，物物体体a克克服服绳绳拉拉力力做做的的功功等等于物体于物体a机械能的减少量，机械能的减少量，D正确正确6(2018上上海海虹虹口口质质检检)如如图图所所示示，半半径径为为R1.5 m的的光光滑滑圆圆弧弧支支架架竖竖直直放放置置，圆圆心心角角60，支支架架的的底底部部CD离离地地面面足足够够高高，圆圆心心O在在C点点的的正正上上方方，右右侧侧边边缘缘P点点固固定定一一个个光光滑滑小小轮轮，可可视视为为质质点点的的小小球球A、B分分别别系系在在足足够够长长的的跨跨过过小小轮轮的的轻轻绳绳两两端端，两两球球的的质质量量分分别别为为mA0.3 kg、mB0.1 kg.将将A球从紧靠小轮处由静止释放，求：球从紧靠小轮处由静止释放，求：(1)当当A球运动到球运动到C点时，两球组成系统的重力势能的变化量；点时，两球组成系统的重力势能的变化量；(2)A球运动到球运动到C点时的速度大小；点时的速度大小；(3)若若A球球运运动动到到C点点时时轻轻绳绳突突然然断断裂裂，从从此此时时开开始始，需需经经过过多多少少时时间间两两球球重重力力功率的大小相等？功率的大小相等？1.由由于于弹弹簧簧的的形形变变会会具具有有弹弹性性势势能能，系系统统的的总总动动能能将将发发生生变变化化，若若系系统统所所受受的的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功，系统机械能守恒外力和除弹簧弹力以外的内力不做功，系统机械能守恒2在在相相互互作作用用过过程程特特征征方方面面，弹弹簧簧两两端端物物体体把把弹弹簧簧拉拉伸伸至至最最长长(或或压压缩缩至至最最短短)时，两端的物体具有相同的速度，弹性势能最大时，两端的物体具有相同的速度，弹性势能最大3如如果果系系统统每每个个物物体体除除弹弹簧簧弹弹力力外外所所受受合合力力为为零零，当当弹弹簧簧为为自自然然长长度度时时，系系统内弹簧某一端的物体具有最大速度统内弹簧某一端的物体具有最大速度(如绷紧的弹簧由静止释放如绷紧的弹簧由静止释放)考点四考点四 含弹簧的系统机械能守恒问题含弹簧的系统机械能守恒问题 涉涉及及弹弹簧簧的的综综合合问问题题在在高高考考试试题题中中也也屡屡见见不不鲜鲜，一一般般难难度度较较大大，甚甚至至作作为为压压轴轴题题出出现现其其特特点点是是出出题题形形式式灵灵活活、情情景景多多样样，需需要要考考生生在在平平时时勤勤于于总总结结、提提炼炼规规律律在在具具体体问问题题的的分分析析中中要要特特别别注注意意弹弹簧簧的的以以下下特特征征：弹弹簧簧所所处处始始末末状状态态是是否否有有形形变变，有有形形变变则则有有弹弹性性势势能能；弹弹簧簧可可以以作作为为施施力力者者出出现现对对研研究究对对象象做做功功，实实现现弹弹性性势势能能与与研研究究对对象象能能量量的的转转化化；弹弹簧簧也也可可以以和和物物体体一一起起构构成成系系统统，应应用用能能量量守守恒恒定定律律建建立立关关系式系式答案：答案：(1)10 m/s(2)4.8 m(3)2 mBD(1)细圆管的半径细圆管的半径R；(2)小球经过小球经过D点时对管壁的压力大小；点时对管壁的压力大小；(3)当当斜斜面面EF与与地地面面的的倾倾角角(在在090范范围围内内)为为何何值值时时，小小球球沿沿斜斜面面上上滑滑的的长长度最短？并求出最短长度度最短？并求出最短长度答案：答案：(1)0.2 m(2)7 N(3)0.39 m