高考物理大一轮复习 第五章机械能守恒定律及其应用优秀课件.ppt
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1、高考物理大一轮复习 第五章 机械能守恒定律及其应用课件第1页,本讲稿共40页一、重力势能一、重力势能1.定义:物体的重力势能等于它所受重力与高度的乘积。2.公式:Ep=mgh。知识梳理知识梳理3.矢标性:重力势能是标量,但有正、负,其意义是表示物体的重力势能比它在零势能面上的重力势能大还是小,这与功的正、负的物理意义不同。第2页,本讲稿共40页4.特点(1)系统性:重力势能是地球和物体共有的。(2)相对性:重力势能的大小与零势能面的选取有关。重力势能的变化是绝对的,与参考平面的选取无关。5.重力做功与重力势能变化的关系重力做正功时,重力势能减小;重力做负功时,重力势能增加;重力做多少正(负)功
2、,重力势能就减小(增加)多少,即WG=-Ep。第3页,本讲稿共40页二、弹性势能二、弹性势能1.定义:物体由于发生弹性形变而具有的能。2.大小:弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关,弹簧的形变量越大,劲度系数越大,弹簧的弹性势能越大。3.弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做正功,弹性势能减小;弹力做负功,弹性势能增加。即弹簧恢复原长过程中弹力做正功,弹性势能减小,形变量变大的过程中弹力做负功,弹性势能增加。注意物体弹性形变为零时,对应弹性势能为零,而重力势能的零位置与所选的参考平面有关,具有任意性。第4页,本讲稿共40页三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律1.内容:在只有重力或弹力做功的情况下,
3、物体系统内的动能和势能相互转化,机械能的总量保持不变。2.守恒表达式观点表达式守恒观点E1=E2,Ek1+Ep1=Ek2+Ep2转化观点Ek=-Ep转移观点EA=-EB第5页,本讲稿共40页1.(1)被举到高处的物体重力势能可以为零。()(2)弹簧弹力做正功时,弹性势能增加。()(3)物体在速度增大时,其机械能可能在减小。()(4)物体所受合外力为零时,机械能一定守恒。()(5)物体受到摩擦力作用时,机械能一定要变化。()答案(1)(2)(3)(4)(5)第6页,本讲稿共40页2.(多选)下列物体中,机械能守恒的是()A.被平抛的物体(不计空气阻力)B.被匀速吊起的集装箱C.光滑曲面上自由运动
4、的物体D.物体以4g/5的加速度竖直向上做减速运动答案AC物体做平抛运动(不计空气阻力)或沿光滑曲面自由运动时,都只有重力做功,而其他外力不做功,机械能守恒,所以选项A、C正确。物体竖直向上做匀速运动和以4g/5的加速度竖直向上做减速运动时,除重力以外都有其他外力做功,机械能不守恒,所以选项B、D错误。第7页,本讲稿共40页3.(多选)关于重力做功和物体的重力势能,下列说法中正确的是()A.当重力对物体做正功时,物体的重力势能一定减少B.物体克服重力做功时,物体的重力势能一定增加C.地球上任何一个物体的重力势能都有一个确定值D.重力做功的多少与参考平面的选取无关答案ABD物体重力势能的大小与参
5、考平面的选取有关,故C错误;重力做正功时,物体由高处向低处运动,重力势能一定减少,反之,物体克服重力做功时,重力势能一定增加,故A、B正确;重力做多少功,物体的重力势能就变化多少,重力势能的变化与参考平面的选取无关,故D正确。第8页,本讲稿共40页第9页,本讲稿共40页4.(多选)如图所示,长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架。在A处固定质量为2m的小球,B处固定质量为m的小球,支架悬挂在O点,可绕与支架所在平面相垂直的固定轴转动。开始时OB与地面相垂直。放手后开始运动,在不计任何阻力的情况下,下列说法正确的是()A.A球到达最低点时速度为零B.A球机械能的减少量等于B球机械能的增加量C.B
6、球向左摆动所能到达的最高位置应高于A球开始运动时的高度D.当支架从左向右回摆时,A球一定能回到起始高度第10页,本讲稿共40页的机械能守恒,选项B正确,D选项也正确。A球到达最低点时,若设支架边长是L,A球下落的高度是L,而B球上升的高度也是L,又mAmB,由机械能守恒知此时A球速度不为零,选项A错。当A球到达最低点时有向左运动的速度,还要继续左摆,B球仍要继续上升,因此B球能达到的最高位置比A球的最高位置要高,选项C也正确。答案BCD因A球质量大,处的位置高,图中三角形支架处于不稳定状态,释放后支架就会向左摆动。摆动过程中只有小球受的重力做功,故系统第11页,本讲稿共40页重难突破重难突破重
7、难一机械能守恒的判断重难一机械能守恒的判断利用机械能的定义判断(直接判断)若物体在水平面上匀速运动,其动能、势能均不变,机械能不变。若一个物体沿斜面匀速下滑,其动能不变,重力势能减少,其机械能减少用做功判断若物体或系统只有重力(或弹力)做功,虽受其他力,但其他力不做功,机械能守恒用能量转化判断若物体或系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体或系统机械能守恒注意(1)当物体所受的合力为零(或合力做功为零)时,物体的机械能不一定守恒。(2)对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等,除非题目特别说明,否则机械能必定不守恒。第12页,本讲稿共40页典例典例1在如图所示的物理过
8、程示意图中,甲图为一端固定有小球的轻杆,从右偏上30角释放后绕光滑支点摆动;乙图为末端固定有小球的轻质直角架,释放后绕通过直角顶点的固定轴O无摩擦转动;丙图为置于光滑水平面上的A、B两小车,B静止,A获得一向右的初速度后向右运动,某时刻连接两车的细绳绷紧,然后带动B车运动;丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车,把用细绳悬挂的小球从图示位置释放,小球开始摆动。则关于这几个物理过程(空气阻力忽略不计),下列判断中正确的是()第13页,本讲稿共40页A.甲图中小球机械能守恒B.乙图中小球A的机械能守恒C.丙图中两车组成的系统机械能守恒D.丁图中小球的机械能守恒第14页,本讲稿共40页解析甲图过
9、程中轻杆对小球不做功,小球的机械能守恒;乙图过程中A、B两球通过杆相互影响(例如开始时A球带动B球转动),轻杆对A的弹力不沿杆的方向,会对小球做功,所以每个小球的机械能不守恒,但把两个小球作为一个系统时机械能守恒;丙图中绳子绷紧的过程虽然只有弹力作为内力做功,但弹力突变有内能转化,机械能不守恒;丁图过程中细绳也会拉动小车运动,取地面为参考系,小球的轨迹不是圆弧,细绳会对小球做功,小球的机械能不守恒,把小球和小车当做一个系统,机械能才守恒。答案A第15页,本讲稿共40页1-1(多选)如图所示,质量分别为m和2m的两个小球A和B中间用轻质杆相连,在杆的中点O处有一固定转动轴,把杆置于水平位置后释放
10、,在B球由水平位置顺时针摆动到最低位置的过程中()A.B球的重力势能减少,动能增加,B球和地球组成的系统机械能守恒B.A球的重力势能增加,动能也增加,A球和地球组成的系统机械能不守恒C.A球、B球和地球组成的系统机械能守恒D.A球、B球和地球组成的系统机械能不守恒第16页,本讲稿共40页答案BC解析B球从水平位置下摆到最低点的过程中,受重力和杆的作用力,下摆的过程中重力势能减少,动能增加,但机械能不守恒。A球在B球下摆的过程中,重力势能增加,动能增加,机械能增加。由于A、B和地球组成的系统只有重力做功,系统机械能守恒,A球机械能增加,B球机械能减少。所以B、C选项正确。第17页,本讲稿共40页
11、1-2(多选)如图所示,A球用线悬挂且通过弹簧与B球相连,两球质量相等。当两球都静止时,将悬线烧断,下列说法正确的是()A.线断瞬间,A球的加速度大于B球的加速度B.线断后最初一段时间里,重力势能转化为动能和弹性势能C.在下落过程中,两小球和弹簧组成的系统机械能守恒D.线断后最初一段时间里,动能的增量大于重力势能的减小量第18页,本讲稿共40页重力、弹力做功,故两小球和弹簧组成的系统机械能守恒,即选项C正确;悬线烧断后最初的一段时间里,弹簧缩短到原长以前,系统减少的重力势能和弹性势能转化为系统的动能,即选项B错误,D正确。答案ACD解析悬线烧断前弹簧处于伸长状态,弹簧对A球的作用力向下,对B球
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