《高考物理 機(jī)械能守恒定律 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理 機(jī)械能守恒定律 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律課件（71頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 課時(shí)3機(jī)械能守恒定律能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 知識(shí)點(diǎn)一重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能 知識(shí)回顧 1重力勢(shì)能 (1)重力做功的特點(diǎn) 重力做功與 無關(guān)，只與始末位置的 有關(guān) 重力做功不引起物體 的變化路徑路徑高度差高度差機(jī)械能機(jī)械能 (2)重力勢(shì)能 概念：物體由于 而具有的能 表達(dá)式：Ep . 矢標(biāo)性：重力勢(shì)能是 ，正、負(fù)表示其 (3)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 定性關(guān)系：重力對(duì)物體做正功，重力勢(shì)能就 ；重力對(duì)物體做負(fù)功，重力勢(shì)能就 定量關(guān)系：重力對(duì)物體做的功 物體重力勢(shì)能的減少量即WG(EP2EP1)EP1EP2.被舉高被舉高mgh標(biāo)量標(biāo)量大小大小減少減少增加增加等于等于 2彈性勢(shì)能 (1)概念：物體由于發(fā)生

2、 而具有的能 (2)大?。簭椈傻膹椥詣?shì)能的大小與形變量及勁度系數(shù)有關(guān)，彈簧的形變量 ，勁度系數(shù) ，彈簧的彈性勢(shì)能越大 (3)彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系類似于重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，用公式表示：W .彈性形變彈性形變?cè)酱笤酱笤酱笤酱驟P 要點(diǎn)深化 1重力勢(shì)能公式中h的含義要特別注意 重力勢(shì)能公式EPmgh中的h表示高度，用來表示物體所在的位置，是個(gè)狀態(tài)量，是由規(guī)定的高度零點(diǎn)(如地面)開始量度的，向上為正 2勢(shì)能屬于系統(tǒng)所共有 重力勢(shì)能是物體和地球組成的系統(tǒng)所共有的，而不是物體單獨(dú)具有的，“物體的重力勢(shì)能”只是一種簡(jiǎn)化的說法，彈性勢(shì)能屬于系統(tǒng)所有，即由彈簧各部分組成的系統(tǒng)所共有，而與外界物

3、體無關(guān) 3勢(shì)能的相對(duì)性 重力勢(shì)能具有相對(duì)性，同一物體位于同一位置時(shí)，由于選擇不同的水平面作為零勢(shì)能面，其重力勢(shì)能的數(shù)值(包括正、負(fù))也不同因而，要確定重力勢(shì)能，須首先確定零勢(shì)能面但是，同一物體在兩個(gè)不同位置時(shí)重力勢(shì)能之差是確定的，只與兩位置的高度差h有關(guān)，與零勢(shì)能面的選取無關(guān)彈性勢(shì)能一般取形變量x0處為零勢(shì)能點(diǎn) 4勢(shì)能是標(biāo)量，正負(fù)具有大小的含義 基礎(chǔ)自測(cè) 如圖1所示，質(zhì)量為m的小球，從離桌面H高處由靜止下落，桌面離地高度為h.若以桌面為參考平面，那么小球落地時(shí)的重力勢(shì)能及整個(gè)過程中重力勢(shì)能的變化分別是() Amgh減少mg(Hh) Bmgh增加mg(Hh) Cmgh增加mg(Hh) Dmgh減

4、少mg(Hh)圖圖1 解析：以桌面為參考平面，落地時(shí)物體的重力勢(shì)能為mgh.末狀態(tài)的重力勢(shì)能為mgh，初狀態(tài)的重力勢(shì)能為mgH，重力勢(shì)能的變化即為mghmgHmg(Hh)，重力勢(shì)能減少了mg(Hh) 答案：D 知識(shí)點(diǎn)二機(jī)械能守恒定律 知識(shí)回顧 1機(jī)械能 和 統(tǒng)稱為機(jī)械能，即E ，其中勢(shì)能包括 和 動(dòng)能動(dòng)能勢(shì)能勢(shì)能EkEP重力勢(shì)能重力勢(shì)能彈性勢(shì)能彈性勢(shì)能 2機(jī)械能守恒定律 (1)內(nèi)容：在只有 做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能 (2)表達(dá)式： Ek1EP1Ek2EP2.(要選零勢(shì)能參考平面) Ek .(不用選零勢(shì)能參考平面) EA增 (不用選零勢(shì)能參考平面)重力或彈力重力或彈

5、力保持不變保持不變EPEB減減 思考：物體所受合外力為零，物體的機(jī)械能一定守恒嗎？舉例說明 不一定，例如重物在豎直向上的外力作用下，沿豎直方向勻速上升的過程，其機(jī)械能逐漸增加 要點(diǎn)深化 1對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解 “只有重力做功”不等于“只受重力作用”在該過程中，物體可以受其他力的作用，只要這些力不做功，或所做的功的代數(shù)和為零，就可以認(rèn)為是“只有重力做功” 2機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)形式和用法 (1)E2E1或Ek1EP1Ek2EP2，表示系統(tǒng)在初狀態(tài)的機(jī)械能等于其末狀態(tài)的機(jī)械能一般來說，當(dāng)始、末狀態(tài)的機(jī)械能的總和相等，運(yùn)用這種形式表達(dá)時(shí)，應(yīng)選好零勢(shì)能面，且初、末狀態(tài)的高度已知，系統(tǒng)除地球外，只

6、有一個(gè)物體時(shí)，用這種表達(dá)形式較方便 (2)EpEk，表示系統(tǒng)(或物體)機(jī)械能守恒時(shí)，系統(tǒng)減少(或增加)的勢(shì)能等于增加(或減少)的總動(dòng)能應(yīng)用時(shí)，關(guān)鍵在于分清重力勢(shì)能的增加量和減少量，可不選零勢(shì)能面而直接計(jì)算初、末狀態(tài)的勢(shì)能差這種表達(dá)方式一般用于始末狀態(tài)的高度未知，但高度變化已知的情況 (3)EA增EB減，表示若系統(tǒng)由A、B兩部分組成，則A部分物體機(jī)械能的增加量與B部分物體機(jī)械能的減少量相等 以上三種表達(dá)方式中，(1)是最基本的表達(dá)方式，易于理解和掌握，但始末狀態(tài)的動(dòng)能和勢(shì)能要分析全，防止遺漏某種形式的機(jī)械能應(yīng)用(2)(3)方式列出的方程簡(jiǎn)捷，是同學(xué)們應(yīng)該重點(diǎn)掌握的，但在分析勢(shì)能的變化時(shí)易出錯(cuò)，要

7、引起注意 基礎(chǔ)自測(cè) 如圖2所示，細(xì)繩跨過定滑輪懸掛兩物體M和m，且Mm，不計(jì)摩擦，系統(tǒng)由靜止開始運(yùn)動(dòng)過程中() AM、m各自的機(jī)械能分別守恒 BM減少的機(jī)械能等于m增加的機(jī)械能 CM減少的重力勢(shì)能等于m增加的重力勢(shì)能 DM和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒圖圖2 解析：M下落過程，繩的拉力對(duì)M做負(fù)功，M的機(jī)械能不守恒，減少；m上升過程，繩的拉力對(duì)m做正功，m的機(jī)械能增加，A錯(cuò)誤對(duì)M、m組成的系統(tǒng)，機(jī)械能守恒，易得B、D正確；M減少的重力勢(shì)能并沒有全部用于m重力勢(shì)能的增加，還有一部分轉(zhuǎn)變成M、m的動(dòng)能，所以C錯(cuò)誤 答案：BD 知識(shí)點(diǎn)三功能關(guān)系 知識(shí)回顧 一、能量轉(zhuǎn)化和守恒定律 能量既不會(huì)消失，也不會(huì)創(chuàng)生它

8、只能從一種形式 為另一種形式，或者從一個(gè)物體 到另一個(gè)物體，而 在 轉(zhuǎn) 化 和 轉(zhuǎn) 移 的 過 程 中 ， 能 量 的 總 量 保持 轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移不變不變 二、常見的幾種功與能的關(guān)系 1合外力對(duì)物體做功 物體動(dòng)能的改變 W合 ，即動(dòng)能定理 2重力做功對(duì)應(yīng)重力勢(shì)能的改變 WGEPEP1EP2 重力做多少正功，重力勢(shì)能 多少；重力做多少負(fù)功，重力勢(shì)能 多少等于等于Ek2Ek1減少減少增加增加 3彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能的 相對(duì)應(yīng) WFEpEp1EP2 彈力做多少正功，彈性勢(shì)能 多少；彈力做多少負(fù)功，彈性勢(shì)能 多少改變改變減少減少增加增加 4除重力或彈簧的彈力以外的其他力的功與物體 的增量相對(duì)應(yīng)，

9、即W其他E. (1)除重力或彈簧的彈力以外的其他力做多少正功，物體的機(jī)械能就 多少 (2)除重力或彈簧的彈力以外的其他力做多少 ，物體的機(jī)械能就減少多少 (3)除重力或彈簧的彈力以外的其他力不做功或做功的代數(shù)和為零，物體的機(jī)械能 機(jī)械能機(jī)械能增加增加負(fù)功負(fù)功守恒守恒 特別提醒 一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體系統(tǒng)所做總功，等于摩擦力與相對(duì)路程的乘積，即WfFfx相對(duì)，即系統(tǒng)損失機(jī)械能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能，QFfx相對(duì) 基礎(chǔ)自測(cè) 從地面豎直上拋一個(gè)質(zhì)量為m的小球，小球上升的最大高度為H.設(shè)上升過程中空氣阻力F阻恒定則對(duì)于小球的整個(gè)上升過程，下列說法中錯(cuò)誤的是() A小球動(dòng)能減少了mgH B小球機(jī)械能減少了F

10、阻H C小球重力勢(shì)能增加了mgH D小球的加速度大于重力加速度g 答案：A 題型一對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解 例1如圖3所示，斜面體置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止沿斜面下滑，在物體下滑過程中，下列說法正確的是()圖圖3 A物體的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加 B斜面的機(jī)械能不變 C斜面對(duì)物體的作用力垂直于接觸面，不對(duì)物體做功 D物體和斜面組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 解析物體下滑過程中，由于物體與斜面相互間有垂直于斜面的作用力，使斜面加速運(yùn)動(dòng)，斜面的動(dòng)能增加；物體克服其相互作用力做功，物體的機(jī)械能減少，但動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減少，選項(xiàng)A正確選項(xiàng)B錯(cuò)誤 物體沿斜面下滑時(shí)既沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，又隨斜面向右運(yùn)

11、動(dòng)，其合速度方向與彈力方向不垂直，彈力方向垂直于接觸面，但與速度方向之間的夾角大于90，所以斜面對(duì)物體的作用力對(duì)物體做負(fù)功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，對(duì)物體與斜面組成的系統(tǒng)，僅有重力做功，因此，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選項(xiàng)D正確 綜上所述，該題的正確答案為A、D. 答案AD 題后反思 判斷機(jī)械能守恒時(shí)，對(duì)單個(gè)物體就看是否只有重力做功，并非只受重力，雖受其他力，但其他力不做功或做功代數(shù)和為零對(duì)由兩個(gè)或幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)，在判斷其機(jī)械能守恒時(shí)，就看是否只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，若有其他外力或內(nèi)力做功(如內(nèi)部有摩擦等)，則系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 變式11如圖4所示，一根輕質(zhì)彈簧固定于O點(diǎn)，另一端系一個(gè)重物，將重物從與懸掛點(diǎn)等高

12、的地方無初速度釋放，讓其自由擺下，不計(jì)空氣阻力，重物在擺向最低點(diǎn)的位置的過程中() A重物重力勢(shì)能減小 B重物重力勢(shì)能與動(dòng)能之和增大 C重物的機(jī)械能不變 D重物的機(jī)械能減少圖圖4 解析：物體從水平位置釋放后，在向最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的重力勢(shì)能不斷減小，動(dòng)能不斷增大彈簧不斷被拉長，彈性勢(shì)能變大所以物體減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為自身的動(dòng)能，另一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能守恒，而對(duì)重物來說，機(jī)械能減少 答案：AD圖圖5 解析以鐵鏈和地球組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，鐵鏈僅受兩個(gè)力：重力G和光滑水平桌面的支持力N，在鐵鏈運(yùn)動(dòng)過程中，N與運(yùn)動(dòng)速度v垂直，N不做功，只有重力G做功，因此系統(tǒng)機(jī)械能守恒鐵

13、鏈釋放前只有重力勢(shì)能，但由于平放在桌面上與懸吊著兩部分位置不同，計(jì)算重力勢(shì)能時(shí)要分段計(jì)算選鐵鏈掛直時(shí)的下端點(diǎn)為重力勢(shì)能的零勢(shì)面，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律即可求解 題后反思 應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的基本步驟由本題可見一斑，根據(jù)題意，選取研究對(duì)象明確研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況，并弄清各力做功情況，分析是否滿足機(jī)械能守恒條件恰當(dāng)?shù)剡x取重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化情況應(yīng)用機(jī)械能守恒定律列方程、求解 變式21如圖6所示，均勻鐵鏈長L，平放在距地面為h2L的光滑水平桌面上，其長度的懸垂于桌面下，從靜止開始釋放鐵鏈，求鐵鏈的下端剛要著地時(shí)的速度圖圖6 題型三系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問題 例3如圖7所示，長為L的輕桿，一端裝有固定光滑

14、的轉(zhuǎn)動(dòng)軸O，另一端及中點(diǎn)固定著質(zhì)量相同的B球和A球，將輕桿從水平位置由靜止釋放，當(dāng)輕桿擺至豎直位置時(shí)，A、B兩球的速度大小各是多少？圖圖7 題后反思 兩個(gè)或多個(gè)物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒時(shí)，其中的單個(gè)物體的機(jī)械能一般是不守恒的，如在本題中，可以計(jì)算出A的機(jī)械能減小，B的機(jī)械能增加雙物體機(jī)械能守恒的實(shí)例還有：輕桿兩端固定兩物體，繞與垂直輕桿的某一光滑軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，兩物體及輕桿組成系統(tǒng)機(jī)械能守恒；兩質(zhì)量不等的物體，通過輕繩跨過掛在天花板上的定滑輪，兩物體及輕繩組成系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒等等 變式31如圖8所示，跨過同一高度處的定滑輪的細(xì)線連接著質(zhì)量相同的物體A和B，A套在光滑水平桿上，定滑輪離水平桿的

15、高度h0.2 m，開始時(shí)讓連著A的細(xì)線與水平桿的夾角137，由靜止釋放B，當(dāng)細(xì)線與水平桿的夾角253時(shí)，A的速度為多大？在以后的運(yùn)動(dòng)過程中，A所獲得的最大速度為多大？(設(shè)B不會(huì)碰到水平桿，sin370.6，sin530.8，取g10 m/s2)圖圖8 答案：1.1 m/s1.63 m/s 題型四功能關(guān)系的應(yīng)用 例4一質(zhì)量為M2.0 kg的小物塊隨足夠長的水平傳送帶一起運(yùn)動(dòng)，被一水平向左飛來的子彈擊中并從物塊中穿過，如下圖所示圖圖9 地面觀察者紀(jì)錄了小物塊被擊中后的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖9所示(圖中取向右運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?已知傳送帶的速度保持不變，g取10 m/s2. (1)指出傳送帶速度v

16、的方向及大小，說明理由 (2)計(jì)算物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù). (3)計(jì)算傳送帶對(duì)外做了多少功？子彈射穿物塊后系統(tǒng)有多少能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？ 解析(1)從速度圖象中可以看出，物塊被擊穿后，先向左做減速運(yùn)動(dòng)，速度為零后，又向右做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度等于2 m/s，以后隨傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng)，所以，傳送帶的速度方向向右，傳送帶的速度v的大小為2.0 m/s. 答案(1)2 m/s方向向右(2)0.2(3)24J36J 題后反思 (1)在應(yīng)用功能關(guān)系時(shí)，應(yīng)首先弄清研究對(duì)象，明確力對(duì)“誰”做功，就要對(duì)應(yīng)“誰”的位移，從而引起“誰”的能量變化，在應(yīng)用能量的轉(zhuǎn)化和守恒時(shí)，一定要明確存在哪些能量形式，哪種是增加的？

17、哪種是減少的？然后再列式求解(2)高考考查這類問題，常結(jié)合平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、電學(xué)等知識(shí)考查學(xué)生的綜合分析能力 變式41飛機(jī)場(chǎng)上運(yùn)送行李的裝置為一水平放置的環(huán)形傳送帶，傳送帶的總質(zhì)量為M，其俯視圖如圖10所示現(xiàn)開啟電動(dòng)機(jī)，傳送帶達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的速度v后，將行李依次輕輕放到傳送帶上若有n件質(zhì)量均為m的行李需通過傳送帶運(yùn)送給旅客假設(shè)在轉(zhuǎn)彎處行李與傳送帶無相對(duì)滑動(dòng)，忽略皮帶輪、電動(dòng)機(jī)損失的能量求從電動(dòng)機(jī)開啟，到運(yùn)送完行李需要消耗的電能為多少？圖圖10 1下列幾種情況，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒的是()圖圖11 A圖(a)中一顆彈丸在光滑的碗內(nèi)做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng) B圖(b)中運(yùn)動(dòng)員在蹦床上越跳越高 C圖(c)中小車

18、上放一木塊，小車的左側(cè)有彈簧與墻壁相連小車在左右振動(dòng)時(shí)，木塊相對(duì)于小車無滑動(dòng)(車輪與地面摩擦不計(jì)) D圖(c)中如果小車振動(dòng)時(shí)，木塊相對(duì)小車有滑動(dòng) 解析：A選項(xiàng)彈丸只受重力與支持力，支持力不做功，只有重力做功，所以機(jī)械能守恒B選項(xiàng)中運(yùn)動(dòng)員做功，其機(jī)械能越來越大C選項(xiàng)中只有彈簧彈力做功，機(jī)械能守恒D選項(xiàng)中有滑動(dòng)摩擦力做功，所以機(jī)械能不守恒 答案：AC 2如圖12所示，A、B兩球質(zhì)量相等，A球用不能伸長的輕繩系于O點(diǎn)，B球用輕彈簧系于O點(diǎn)，O與O點(diǎn)在同一水平面上分別將A、B球拉到與懸點(diǎn)等高處，使繩和輕彈簧均處于水平，彈簧處于自然狀態(tài)，將兩球分別由靜止開始釋放，當(dāng)兩球達(dá)到各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)兩球恰好仍

19、處在同一水平面上，則()圖圖12 A兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，兩球動(dòng)能相等 B兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，A球動(dòng)能較大 C兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，B球動(dòng)能較大 D兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，A球損失的重力勢(shì)能較多 答案：B 3兩個(gè)底面積都是S的圓筒，放在同一水平面上，桶內(nèi)裝水，水面高度分別為h1和h2，如圖所示已知水的密度為.現(xiàn)把連接兩桶的閥門打開，最后兩桶水面高度相等，則這過程中重力所做的功等于()圖圖13 答案：C 4如圖14，一輕繩的一端系在固定粗糙斜面上的O點(diǎn)，另一端系一小球給小球一足夠大的初速度，使小球在斜面上做圓周運(yùn)動(dòng)，在此過程中() A小球的機(jī)械能守恒 B重力對(duì)小球不做功 C繩的張力對(duì)小球不做功 D在任何一段時(shí)間內(nèi)，小球克服摩擦力所做的功總是等于小球動(dòng)能的減少圖圖14 解析：小球做圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，因有摩擦力做功，故小球 機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在斜面內(nèi)上升過程，重力做負(fù)功，下降過程，重力做正功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因繩張力總與速度垂直(指向圓心)，故繩的張力不做功，選項(xiàng)C正確；由功能關(guān)系可知，小球克服摩擦力做功等于機(jī)械能的減少，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案：C圖圖15 求： (1)若金屬環(huán)光滑，小球運(yùn)動(dòng)到環(huán)的最高點(diǎn)時(shí)，環(huán)對(duì)小球作用力的大小和方向 (2)若金屬環(huán)粗糙，小球運(yùn)動(dòng)到環(huán)的最高點(diǎn)與環(huán)恰無作用力，小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中克服摩擦力所做的功