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2022届高考物理一轮复习-第六章-机械能守恒-第五节-机械能守恒定律和能量守恒学案-新人教版.doc

1、2022届高考物理一轮复习 第六章 机械能守恒 第五节 机械能守恒定律和能量守恒学案 新人教版2022届高考物理一轮复习 第六章 机械能守恒 第五节 机械能守恒定律和能量守恒学案 新人教版年级:姓名:- 11 -第五节机械能守恒定律和能量守恒1动能与势能(包括重力势能与弹性势能)的和叫做机械能。2在只有重力(或者弹力)做功的情形下,物体的动能与势能可以相互转化,但机械能的总量保持不变,这个定律叫做机械能守恒定律。3能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会产生,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。例1AB是竖直平面内的四分之一

2、圆弧轨道,在下端B与水平直轨相切,如图所示。一小球自A点起由静止开始沿轨道下滑。已知圆轨道半径为R,小球的质量为m,不计各处摩擦。求:(1)小球经过圆弧轨道的B点和水平轨道的C点时,所受轨道支持力NB、NC各是多大?(2)小球下滑到距水平轨道的高度为R/2时所受轨道支持力N为多大?【解析】 由A到B的过程中,四分之一圆弧轨道对球不做功,只有重力做功,所以这个过程中机械能守恒mgRmv对B点受力分析可知重力G和支持力两者的合力提供球做圆周运动的向心力NBG当运动到C点时,竖直方向受力平衡即NCG所以:NB3mgNCmg(2)当运动到距水平轨道的高度为R/2时,设此时的速度为v,所受轨道支持力为N

3、,只有重力做功,机械能守恒,由机械能守恒定律得mgmv2受力分析可得N sin30mgNmg即所受轨道支持力为mg【答案】 (1)3mgmg(2)mg例2山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动,一滑雪坡由AB和BC组成,AB是倾角为37的斜坡,BC是半径R5 m的圆弧面,圆弧面和斜面相切于B,与水平面相切于C,如图所示,AB竖直高度差h8.8 m,运动员连同滑雪装备总质量为80 kg,从A点由静止滑下通过C点后飞落(不计空气阻力和摩擦阻力,g取10 m/s2, sin 370.6,cos 370.8)。求:(1)运动员到达C点的速度大小;(2)运动员经过C点时轨道受到的压力大小。【解析】 (1)由A

4、C过程,应用机械能守恒定律得mg(hh)mv,又hR(1cos 37),可解得vC14 m/s。(2)在C点,由牛顿第二定律得FCmgm解得FC3 936 N。由牛顿第三定律知,运动员在C点时对轨道的压力大小为3 936 N。【答案】 (1)14 m/s(2)3 936 N1蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动。北京青龙峡蹦极跳塔高度为68米,身系弹性蹦极绳的蹦极运动员从高台跳下,下落高度大约为50米。假设空气阻力可忽略,运动员可视为质点。下列说法正确的是()A运动员到达最低点前加速度先不变后增大B蹦极过程中,运动员的机械能守恒C蹦极绳张紧后的下落过程中,动能一直减小D蹦极绳张紧后的下落过程中,弹

5、力一直增大2如图所示,用一轻绳系一小球悬于O点。现将小球拉至水平位置,然后释放,不计阻力。小球下落到最低点的过程中,下列表述正确的是()A小球的机械能守恒B小球所受的合力不变C小球的动能不断减小D小球的重力势能增加3某物体做自由落体运动,下落的时间为总时间的一半时,动能为Ek1,下落的距离为总高度的一半时,动能为Ek2,那么Ek1和Ek2的大小关系是()AEk1Ek2BEk1Ek2CEk1vmin,故小球能够到达B点,且从B点做平抛运动,在竖直方向上:2Rgt2, 在水平方向上: sACvBt,计算得出sAC1.2 m,故AC之间的距离为1.2 m。课后练习1D2.B3.C4.BD5.C6.C

6、D7.AC8.C9【答案】(1)(2)0(3)见解析【解析】(1)系统机械能守恒,mAgRmBgRmAvmBv,又因为vAvB得,vB。(2)根据动能定理,mAgRWmAv0,而vA,计算得出W0。(3)设B球到右侧最高点时,OB与竖直方向夹角为,圆环圆心处为零势能面。系统机械能守恒,mAgRmBgRcos mAgRsin 。代入数据得30。所以B球在圆环右侧区域内能达到的最高点与竖直方向夹角为30。10【答案】(1)4.0108 J2.41012 J(2)9.7108 J【解析】(1)飞船着地前瞬间的机械能为E1mv式中,m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速度大小。代入数据得E14.0108 J设地面附近的重力加速度大小为g,飞船进入大气层时的机械能为Ehmvmgh式中,vh是飞船在高度1.60105 m处的速度大小代入数据得Eh2.41012 J。(2)此时速度大小v7.51030.03 m/s,由动能定理,mghWmvmv12式中,W是飞船从高度600 m处至着地瞬间的过程中克服阻力所做的功。代入数据解得W9.7108 J。

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