浙江高考物理总复习机械能守恒定律时机械能守恒定律及其应用.pptx

第第3课时机械能守恒定律及其应用课时机械能守恒定律及其应用基础过关基础过关一、重力势能一、重力势能1.重力做功的特点重力做功的特点(1)重力做功与重力做功与_无关，只与始、末位置的无关，只与始、末位置的_有关。有关。(2)重力做功不引起物体重力做功不引起物体_的变化。的变化。考点一重力势能考点一重力势能(c/c)路径路径高度差高度差机械能机械能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(1)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做负功，重力势能就体做负功，重力势能就_。(2)定量关系：重力对物体做的功定量关系：重力对物体做的功_物体重力势能的物体重力势能的_量。即量。即WG(Ep2Ep1)Ep1Ep2_。(3)重力势能的相对性和系统性重力势能的相对性和系统性重重力力势势能能的的具具体体大大小小与与零零势势能能面面的的选选取取是是有有关关的的，即即具具有有相相对性。对性。重力势能是物体和地球共有的，即具有系统性。重力势能是物体和地球共有的，即具有系统性。减小减小增大增大等于等于减小减小Ep二、弹性势能二、弹性势能1.概念：物体由于发生概念：物体由于发生_而具有的能。而具有的能。2.大大小小：弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能的的大大小小与与形形变变量量及及劲劲度度系系数数有有关关，弹弹簧簧的形变量的形变量_，劲度系数，劲度系数_，弹簧的弹性势能越大。，弹簧的弹性势能越大。3.弹弹力力做做功功与与弹弹性性势势能能变变化化的的关关系系：类类似似于于重重力力做做功功与与重重力力势势能能变化的关系，用公式表示：变化的关系，用公式表示：W_。弹性形变弹性形变越大越大越大越大Ep【过关演练】【过关演练】1.篮篮球球场场上上，运运动动员员练练习习投投篮篮，篮篮球球划划过过一一条条漂漂亮亮的的弧弧线线落落入入篮篮筐筐，球球的的轨轨迹迹如如图图中中虚虚线线所所示示。从从篮篮球球出出手手到到落落入入篮篮筐筐的的过过程程中，篮球的重力势能中，篮球的重力势能()A.一直增大一直增大B.一直减小一直减小C.先减小后增大先减小后增大D.先增大后减小先增大后减小解解析析篮篮球球出出手手后后先先上上升升后后下下降降，故故重重力力势势能能先先增增大大后后减减小小，D正确。正确。答案答案D2.质质量量为为m的的小小球球从从离离桌桌面面高高度度为为H处处由由静静止止下下落落，桌桌面面离离地地高高度度为为h，如如图图所所示示。若若以以桌桌面面为为参参考考平平面面，那那么么小小球球落落地地时时的的重重力力势能及整个过程中小球重力势能的变化分别为势能及整个过程中小球重力势能的变化分别为()A.mgh，减少，减少mg(Hh)B.mgh，增加，增加mg(Hh)C.mgh，增加，增加mg(Hh)D.mgh，减少，减少mg(Hh)解解析析以以桌桌面面为为参参考考平平面面，小小球球落落地地时时的的重重力力势势能能Epmgh，故故A、B错错；整整个个过过程程中中小小球球重重力力势势能能减减少少了了mg(Hh)，C错错误误，D正确。正确。答案答案D要点突破要点突破1.对重力做功和重力势能的几点理解对重力做功和重力势能的几点理解(1)重重力力做做功功的的大大小小与与物物体体的的运运动动状状态态无无关关，与与物物体体是是否否受受其其他他力无关；力无关；(2)重力做功，一定会引起重力势能的变化；重力做功，一定会引起重力势能的变化；(3)重重力力势势能能是是标标量量，但但有有正正负负，其其意意义义表表示示物物体体的的重重力力势势能能比比它在参考平面的重力势能大还是小；它在参考平面的重力势能大还是小；(4)WGEP中中的的负负号号表表示示重重力力做做的的功功与与重重力力势势能能变变化化的的绝绝对对值相等，符号相反。值相等，符号相反。2.对弹性势能的理解对弹性势能的理解(1)弹性势能是由物体的相对位置决定的能。弹性势能是由物体的相对位置决定的能。(2)当当弹弹簧簧形形变变量量的的长长度度为为零零时时，弹弹性性势势能能计计为为零零，弹弹簧簧被被拉拉长长或压缩后，都具有弹性势能。或压缩后，都具有弹性势能。(3)表表达达式式适适用用范范围围：在在弹弹簧簧的的弹弹性性限限度度之之内内，该该式式成成立立，与与其其他受力无关，与运动状态无关。他受力无关，与运动状态无关。【例例题题】如如图图所所示示，在在光光滑滑水水平平面面上上有有一一物物体体，它它的的左左端端连连一一弹弹簧簧，弹弹簧簧的的另另一一端端固固定定在在墙墙上上，在在力力F作作用用下下物物体体处处于于静静止止状状态态，当当撤撤去去F后后，物物体体将将向向右右运运动动，在在物物体体向向右右运运动动的的过过程程中中，下下列列说法正确的是说法正确的是()A.弹簧的弹性势能逐渐减少弹簧的弹性势能逐渐减少B.弹簧的弹性势能逐渐增加弹簧的弹性势能逐渐增加C.弹簧的弹性势能先增加再减少弹簧的弹性势能先增加再减少D.弹簧的弹性势能先减少再增加弹簧的弹性势能先减少再增加解解析析当当力力F作作用用在在物物体体上上时时，弹弹簧簧处处于于压压缩缩状状态态，具具有有弹弹性性势势能能，当当撤撤去去力力F后后，物物体体向向右右运运动动。随随着着物物体体向向右右运运动动，弹弹簧簧的的压压缩缩量量逐逐渐渐减减小小，弹弹性性势势能能减减少少，当当弹弹簧簧恢恢复复原原长长时时，弹弹性性势势能能为为零零，但但物物体体的的运运动动速速度度仍仍然然向向右右，继继续续向向右右运运动动，弹弹簧簧被被拉拉长长，弹性势能增加，所以选项弹性势能增加，所以选项D正确。正确。答案答案D精练题组精练题组1.关于重力势能，下列说法中正确的是关于重力势能，下列说法中正确的是()A.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定B.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大C.一个物体的重力势能从一个物体的重力势能从5 J变化到变化到3 J，重力势能减少了，重力势能减少了D.重力势能的变化量与零势能面的选取无关重力势能的变化量与零势能面的选取无关解解析析物物体体的的重重力力势势能能与与零零势势能能面面的的选选取取有有关关，同同一一物物体体在在同同一一位位置置相相对对不不同同的的零零势势能能面面的的重重力力势势能能不不同同，选选项项A错错误误；物物体体在在零零势势能能面面以以上上，距距零零势势能能面面的的距距离离越越大大，重重力力势势能能越越大大；物物体体在在零零势势能能面面以以下下，距距零零势势面面的的距距离离越越大大，重重力力势势能能越越小小，选选项项B错错误误；重重力力势势能能中中的的正正、负负号号表表示示大大小小，5 J的的重重力力势势能能小小于于3 J的的重重力力势势能能，选选项项C错错误误；重重力力做做的的功功量量度度了了重重力力势势能能的的变变化化，选项选项D正确。正确。答案答案D2.关于重力势能的几种理解，正确的是关于重力势能的几种理解，正确的是()A.重力势能的值与参考平面的选择有关重力势能的值与参考平面的选择有关B.放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零C.不同质量的物体，由于在同一地点，所以重力势能相等不同质量的物体，由于在同一地点，所以重力势能相等D.因为重力势能是标量，所以只能取正值因为重力势能是标量，所以只能取正值解解析析重重力力势势能能的的值值与与参参考考平平面面有有关关，选选定定了了参参考考平平面面后后，物物体处于参考平面低处重力势能为负值，体处于参考平面低处重力势能为负值，A正确。正确。答案答案A3.将将质质量量为为100 kg的的物物体体从从地地面面提提升升到到10 m高高处处，在在这这个个过过程程中中，下列说法中正确的是下列说法中正确的是(取取g10 m/s2)()A.重力做正功，重力势能增加重力做正功，重力势能增加1.0104 JB.重力做正功，重力势能减少重力做正功，重力势能减少1.0104 JC.重力做负功，重力势能增加重力做负功，重力势能增加1.0104 JD.重力做负功，重力势能减少重力做负功，重力势能减少1.0104 J解解析析WGmgh1.0104 J，EpWG1.0104 J，C项正确。项正确。答案答案C4.如如图图所所示示，小小明明玩玩蹦蹦蹦蹦杆杆，在在小小明明将将蹦蹦蹦蹦杆杆中中的的弹弹簧簧向向下下压压缩缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是()A.重力势能减少，弹性势能增大重力势能减少，弹性势能增大B.重力势能增大，弹性势能减少重力势能增大，弹性势能减少C.重力势能减少，弹性势能减少重力势能减少，弹性势能减少D.重力势能不变，弹性势能增大重力势能不变，弹性势能增大解解析析弹弹簧簧向向下下压压缩缩的的过过程程中中，弹弹簧簧压压缩缩量量增增大大，弹弹性性势势能能增增大；重力做正功，重力势能减少，故大；重力做正功，重力势能减少，故A正确。正确。答案答案A5.(多多选选)物物体体在在运运动动过过程程中中，克克服服重重力力做做功功50 J，则则下下列列说说法法中中正正确的是确的是()A.物体的高度一定降低了物体的高度一定降低了B.物体的高度一定升高了物体的高度一定升高了C.物体的重力势能一定是物体的重力势能一定是50 JD.物体的重力势能一定增加物体的重力势能一定增加50 J解解析析克克服服重重力力做做功功，即即重重力力做做负负功功，重重力力势势能能增增加加，高高度度升升高高，克克服服重重力力做做多多少少功功，重重力力势势能能就就增增加加多多少少，但但重重力力势势能能的的大小是相对的，故大小是相对的，故A、C错误，错误，B、D正确。正确。答案答案BD【方法总结】【方法总结】(1)物体的重力势能大小与参考面的选择有关。物体的重力势能大小与参考面的选择有关。(2)重重力力做做功功过过程程是是重重力力势势能能改改变变的的过过程程，重重力力势势能能的的改改变变只只与与重重力做功有关，与其他力做功无关。力做功有关，与其他力做功无关。基础过关基础过关1.机械能：机械能：_和和_统称为机械能，其中势能包括统称为机械能，其中势能包括_和和_。2.机械能守恒定律机械能守恒定律(1)内内容容：在在只只有有_做做功功的的物物体体系系统统内内，动动能能与与势势能能可以相互转化，而总的机械能可以相互转化，而总的机械能_。(2)表达式：表达式：mgh1 _。考点二机械能守恒定律及应用考点二机械能守恒定律及应用(d/d)动能动能势能势能弹性势能弹性势能重力势能重力势能重力或弹力重力或弹力保持不变保持不变3.守恒条件：守恒条件：只有重力或弹簧的弹力做功。只有重力或弹簧的弹力做功。【过关演练】【过关演练】1.(2016浙浙江江10月月学学考考)如如图图所所示示，无无人人机机在在空空中中匀匀速速上上升升时时，不不断增加的能量是断增加的能量是()A.动能动能B.动能、重力势能动能、重力势能C.重力势能、机械能重力势能、机械能D.动能、重力势能、机械能动能、重力势能、机械能解解析析无无人人机机匀匀速速上上升升，所所以以动动能能保保持持不不变变，所所以以选选项项A、B、D均均错错；高高度度不不断断增增加加，所所以以重重力力势势能能不不断断增增加加，在在上上升升过过程程中中升升力力对对无无人人机机做做正正功功，所所以以无无人人机机机机械械能能不不断断增增加加，所所以以选选项项C正确。正确。答案答案C2.下列运动过程中，机械能一定守恒的是下列运动过程中，机械能一定守恒的是()A.做自由落体运动的小球做自由落体运动的小球B.在竖直平面内做匀速圆周运动的物体在竖直平面内做匀速圆周运动的物体C.在粗糙斜面上匀加速下滑的物块在粗糙斜面上匀加速下滑的物块D.匀速下落的跳伞运动员匀速下落的跳伞运动员解解析析判判断断机机械械能能是是否否守守恒恒有有两两种种方方法法，一一是是根根据据条条件件判判断断；二二是是直直接接判判断断动动能能和和势势能能的的总总和和是是否否保保持持不不变变。做做自自由由落落体体运运动动的的小小球球，只只有有重重力力做做功功，机机械械能能守守恒恒，选选项项A正正确确；做做竖竖直直面面上上的的匀匀速速圆圆周周运运动动的的物物体体，在在运运动动中中重重力力势势能能改改变变，而而动动能能不不变变，机机械械能能不不守守恒恒，故故选选项项B错错误误；沿沿粗粗糙糙斜斜面面加加速速下下滑滑的的物物块块，由由于于摩摩擦擦力力做做功功，所所以以机机械械能能一一定定不不守守恒恒，选选项项C错错误误；跳跳伞伞运运动动员员带带着着张张开开的的降降落落伞伞匀匀速速下下降降，动动能能不不变变，重重力力势势能能减减小小，所所以以机机械能减小，故选项械能减小，故选项D错误。错误。答案答案A要点突破要点突破要点一机械能守恒的判断要点一机械能守恒的判断只要满足下列条件之一，机械能一定守恒。只要满足下列条件之一，机械能一定守恒。(1)物物体体只只受受重重力力，只只发发生生动动能能和和重重力力势势能能的的相相互互转转化化。如如自自由由落体运动、抛体运动等。落体运动、抛体运动等。(2)只只有有系系统统内内弹弹力力做做功功，只只发发生生动动能能和和弹弹性性势势能能的的相相互互转转化化。如如在在光光滑滑水水平平面面上上运运动动的的物物体体碰碰到到一一个个弹弹簧簧，和和弹弹簧簧相相互互作作用用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒。的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒。(3)物物体体既既受受重重力力，又又受受弹弹力力，只只有有重重力力和和系系统统内内弹弹力力做做功功，只只发发生生动动能能、弹弹性性势势能能、重重力力势势能能的的相相互互转转化化。如如自自由由下下落落的的物物体体落落到到竖竖直直的的弹弹簧簧上上，和和弹弹簧簧相相互互作作用用的的过过程程中中，对对物物体体和和弹弹簧簧组组成成的系统来说，机械能守恒。的系统来说，机械能守恒。(4)除除受受重重力力(或或系系统统内内弹弹力力)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，或或其其他他力力做做功功的的代代数数和和为为零零。如如物物体体在在沿沿斜斜面面向向下下的的拉拉力力F的的作作用用下下沿沿斜斜面面向向下下运运动动，其其拉拉力力的的大大小小与与摩摩擦擦力力的的大大小小相相等等，在在此此运动过程中，其机械能守恒。运动过程中，其机械能守恒。答案答案B要点二用机械能守恒定律解题的基本思路要点二用机械能守恒定律解题的基本思路【例例2】(2015浙浙江江9月月学学考考测测试试)如如图图所所示示是是跳跳台台滑滑雪雪的的示示意意图图，雪雪道道由由倾倾斜斜的的助助滑滑雪雪道道AB、水水平平平平台台BC、着着陆陆雪雪道道CD及及减减速速区区DE组组成成，各各雪雪道道间间均均平平滑滑连连接接，A处处与与水水平平平平台台间间的的高高度度差差h45 m，CD的的倾倾角角为为30。运运动动员员自自A处处由由静静止止滑滑下下，不不计计其其在在雪雪道道ABC滑滑行行和和空空中中飞飞行行时时所所受受的的阻阻力力。运运动动员员可可视视为为质质点点。(g取取10 m/s2)(1)求运动员滑离平台求运动员滑离平台BC时的速度；时的速度；(2)为保证运动员落在着陆雪道为保证运动员落在着陆雪道CD上，雪道上，雪道CD长度至少为多少？长度至少为多少？(3)若若实实际际的的着着陆陆雪雪道道CD长长为为150 m，运运动动员员着着陆陆后后滑滑到到D点点时时具具有有的的动动能能是是着着陆陆瞬瞬间间动动能能的的80%。在在减减速速区区DE，滑滑行行s100 m后后停下，运动员在减速区所受平均阻力是其重力的多少倍？停下，运动员在减速区所受平均阻力是其重力的多少倍？答案答案(1)30 m/s(2)120 m(3)0.84倍倍精练题组精练题组1.如如图图所所示示，一一轻轻弹弹簧簧一一端端固固定定在在O点点，另另一一端端系系一一小小球球，将将小小球球从从与与悬悬点点O在在同同一一水水平平面面且且使使弹弹簧簧保保持持原原长长的的A点点无无初初速速度度地地释释放放，让让小小球球自自由由摆摆下下，不不计计空空气气阻阻力力，在在小小球球由由A点点摆摆向向最最低低点点B的过程中，下列说法中正确的是的过程中，下列说法中正确的是()A.小球的机械能守恒小球的机械能守恒B.小球的机械能增加小球的机械能增加C.小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变D.小球与弹簧组成的系统机械能守恒小球与弹簧组成的系统机械能守恒解解析析小小球球由由A点点下下摆摆到到B点点的的过过程程中中，弹弹簧簧被被拉拉长长，弹弹簧簧的的弹弹力力对对小小球球做做了了负负功功，所所以以小小球球的的机机械械能能减减少少，故故选选项项A、B错错误误；在在此此过过程程中中，由由于于有有重重力力和和弹弹簧簧的的弹弹力力做做功功，所所以以小小球球与与弹弹簧簧组组成成的的系系统统机机械械能能守守恒恒，即即小小球球减减少少的的重重力力势势能能，等等于于小小球球获获得得的的动动能与弹簧增加的弹性势能之和，故选项能与弹簧增加的弹性势能之和，故选项C错误，错误，D正确。正确。答案答案D2.总总质质量量约约为为3.8吨吨“嫦嫦娥娥三三号号”探探测测器器在在距距月月面面3 m 处处关关闭闭反反推推发发动动机机，让让其其以以自自由由落落体体方方式式降降落落在在月月球球表表面面。4条条着着陆陆腿腿触触月月信信号号显显示示，“嫦嫦娥娥三三号号”完完美美着着陆陆月月球球虹虹湾湾地地区区。月月球球表表面面附附近近重重力力加加速速度度约约为为1.6 m/s2，4条条着着陆陆腿腿可可视视作作完完全全相相同同的的四四个个轻弹簧，在软着陆后，每个轻弹簧获得的弹性势能大约是轻弹簧，在软着陆后，每个轻弹簧获得的弹性势能大约是()A.28 500 J B.4 560 J C.18 240 J D.9 120 J答案答案B3.(2016温温州州十十校校期期中中)如如图图所所示示，桌桌面面高高为为h，质质量量为为m的的小小球球从从离离桌桌面面高高H处处自自由由落落下下，不不计计空空气气阻阻力力，假假设设地地面面为为参参考考平平面面，则小球落到地面前瞬间的机械能为则小球落到地面前瞬间的机械能为()A.0 B.mghC.mgH D.mg(Hh)解解析析物物体体做做自自由由落落体体运运动动，只只受受到到重重力力的的作作用用，所所以以机机械械能能守守恒恒，可可知知物物体体落落地地前前的的机机械械能能等等于于物物体体最最初初的的机机械械能能，物物体体最最初初静静止止于于距距离离地地面面高高为为Hh的的位位置置，也也即即物物体体最最初初的的机机械械能能为为mg(Hh)，则物体落地前机械能为，则物体落地前机械能为mg(Hh)，选项，选项D正确。正确。答案答案D(1)小球初速度小球初速度v0的大小；的大小；(2)小球滑过小球滑过C点时的速率点时的速率vC；(3)要要使使小小球球不不离离开开轨轨道道，则则竖竖直直圆圆弧弧轨轨道道的的半半径径R应应该该满满足足什什么么条件。条件。(1)一小环套在轨道上从一小环套在轨道上从a点由静止滑点由静止滑下，当其在下，当其在bc段轨道运动时，与轨道段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道的半径；之间无相互作用力，求圆弧轨道的半径；(2)若若环环从从b点点由由静静止止因因微微小小扰扰动动而而开开始始滑滑下下，求求环环到到达达c点点时速度的水平分量的大小。时速度的水平分量的大小。【方法总结】【方法总结】机械能守恒定律与圆周运动的结合机械能守恒定律与圆周运动的结合绳杆圆管m的受力情况重力、绳的拉力重力、杆的拉力或支持力重力、外管壁的支持力或内管壁的支持力