2013高考歷史 第四單元 第3講 機械能守恒定律及其應用知識研習課件 魯科版必修2

1、1．機械能(1)重力做功的特點重力做功與無關，只與初末位置的 有關，大?。篧G＝(2)重力勢能①概念：物體的重力勢能等于它所受與所處的乘積．公式：Ep＝,水平方向的位移,豎直方向的位移,mg(h初－h(huán)末)．,重力,高度,mgh.,②重力勢能是，但有正、負，其意義是表示物體的重力勢能比它在上大還是小，這與功的正、負的物理意義不同．(3)彈性勢能①概念：物體由于發(fā)生而具有

2、的能．②大小：彈性勢能的大小與形變量及勁度系數有關，彈簧的形變量越大，勁度系數，彈簧的彈性勢能 ．③彈力做功與彈性勢能變化的關系：彈力做正功，彈性勢能 ；彈力做負功，彈性勢能 ．即彈簧恢復原長過程中彈力做，彈性勢能，形變量變大的過程中彈力做，彈性勢能．,標量,參考平面,彈性形變,越大,越大,減小,增大,正功,減小,負功,增大,2．機械能守恒定律(1)內容：在只有(或彈簧的彈力)做功的

3、情況下，物體的動能與重力勢能(或彈性勢能)可以發(fā)生相互 ，但機械能的總量保持．(2)表達式：Ek1＋Ep1＝(3)機械能守恒的條件：只有 或做功．,重力,轉化,不變,Ek2＋Ep2.,重力,彈簧的彈力,考點一　機械能守恒定律1．判斷機械能是否守恒的方法(1)利用機械能的定義判斷(直接判斷)：若物體在水平面上勻速運動，其動能、勢能均不變，機械能守恒；若一個物體沿斜面勻速下滑，其動能不變，重力勢能減少，

4、其機械能減少．(2)用做功判斷：若物體或系統(tǒng)只有重力(或彈簧的彈力)做功，雖受其他力，但其他力不做功，機械能守恒．,(3)用能量轉化來判斷：若物體或系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉化而無機械能與其他形式能的轉化，則物體或系統(tǒng)機械能守恒．(4)對一些繩子突然繃緊、物體間非彈性碰撞等，除非題目特別說明，否則機械能必定不守恒．【技巧提示】　機械能守恒的條件不是合外力的功等于零，更不是合外力等于零，而是看是否只有重力或彈簧彈力做功．,2．機械

5、能守恒定律的3種表達形式(1)守恒的觀點：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，即初狀態(tài)的動能與勢能之和等于末狀態(tài)的動能與勢能之和．(2)轉化的觀點：ΔEk＝ΔEp，即動能(勢能)的增加量等于勢能(動能)的減少量．(3)轉移的觀點：ΔEA增＝ΔEB減，即A物體機械能的增加量等于B物體機械能的減少量．,【技巧提示】　(1)運用守恒的觀點列式，應選好零勢能面，且初、末狀態(tài)必須用同一零勢能面計算勢能．(2)運用轉化的觀點列式，關鍵要分清勢能

6、的增加量或減少量，可不選零勢能面而直接計算初、末狀態(tài)的勢能差．,【案例1】（2011·全國新課標）一蹦極運動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落，到最低點時距水面還有數米距離.假定空氣阻力可忽略，運動員可視為質點，下列說法正確的是（ ）A.運動員到達最低點前重力勢能始終減小B.蹦極繩張緊后的下落過程中，彈性力做負功，彈性勢能增加C.蹦極過程中，運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒D.蹦極過程中，重力勢能的改變

7、與重力勢能零點的選取有關,【解析】到達最低點前高度始終在降低，所以重力勢能始終減小，故A正確.繩張緊后的下落過程，伸長量逐漸增大，彈力做負功，彈性勢能增大，故B正確.在蹦極過程中，只有重力與系統(tǒng)內彈力做功，故機械能守恒，C正確.重力勢能的改變與重力做功有關，重力做功只與始末位置高度差有關，與零勢能面的選取無故，故D錯誤.【答案】A、B、C,【即時鞏固1】　如圖所示的選項中，木塊均在固定的斜面上運動，圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D中

8、的斜面是粗糙的；圖A、B中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示；圖A、B、D中的木塊向下運動，圖C中的木塊向上運動．在這4個圖所示的過程中機械能守恒的是(　　),【解析】　本題列舉了斜面上物體運動的4種情況，A、B中盡管斜面光滑，但還有除重力以外的外力做功，因此機械能不守恒；D中斜面粗糙，有摩擦力，顯然機械能不守恒；C中只有重力做功，機械能守恒．本題采用排除法可快速地得出結果．【答案】　C,【案例2】（2011·福建理綜

9、）如圖為某種魚餌自動投放器中的投餌管裝置示意圖，其下半部AB是一長為2R的豎直細管，上半部BC是半徑為R的四分之一圓弧彎管，管口沿水平方向，AB管內有一原長為R、下端固定的輕質彈簧.投餌時，每次總將彈簧長度壓縮到0.5R后鎖定，在彈簧上端放置一粒魚餌，解除鎖定，彈簧可將魚餌彈射出去.設質量為m的魚餌到達管口C時，對管壁的作用力恰好為零.不計魚餌在運動過程中的機械能損失，且鎖定和解除鎖定時，均不改變彈簧的彈性勢能.已知重力加速度為g.求：

10、,（1）質量為m的魚餌到達管口C時的速度大小v1；（2）彈簧壓縮到0.5R時的彈性勢能Ep；,（3）已知地面與水面相距1.5R，若使該投餌管繞AB管的中軸線OO′在90°角的范圍內來回緩慢轉動，每次彈射時只放置一粒魚餌，魚餌的質量在 m到m之間變化，且均能落到水面.持續(xù)投放足夠長時間后，魚餌能夠落到水面的最大面積S是多少？,,,考點二　機械能守恒定律與動能定理的關系1．區(qū)別機械能守恒定律反映的是物體初、末狀態(tài)的機械能

11、間的關系，且守恒是有條件的；而動能定理揭示的是物體動能的變化跟引起這種變化的合外力做的功之間的關系，既要關心初、末狀態(tài)的動能，又必須認真分析對應于這兩個狀態(tài)間經歷的過程中做功的情況．2．統(tǒng)一性能使用機械能守恒定律來解決的問題，動能定理一定能解決．但要注意兩個規(guī)律中功和能的不同含義和表達式．,如圖所示，一根全長為l、粗細均勻的鐵鏈，對稱地掛在光滑的輕小滑輪上，當受到輕微的擾動時，求鐵鏈脫離滑輪瞬間速度的大?。?【案例3】　在游樂節(jié)目中

12、，選手需借助懸掛在高處的繩飛越到水面的浮臺上，小明和小陽觀看后對此進行了討論．如圖所示，他們將選手簡化為質量m＝60 kg的質點，選手抓住繩由靜止開始擺動，此時繩與豎直方向夾角α＝53°，繩的懸掛點O距水面的高度為H＝3 m．不考慮空氣阻力和繩的質量，浮臺露出水面的高度不計，水足夠深．取重力加速度g＝10 m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.,(1)求選手擺到最低點時對繩拉力的大小F；(

13、2)若繩長l＝2 m，選手擺到最高點時松手落入水中．設水對選手的平均浮力f1＝800 N，平均阻力f2＝700 N，求選手落入水中的深度d；(3)若選手擺到最低點時松手，小明認為繩越長，在浮臺上的落點距岸邊越遠；小陽卻認為繩越短，落點距岸邊越遠．請通過推算說明你的觀點．,【答案】　(1)1 080 N　(2)1.2 m　(3)見解析,【技巧點撥】　該類問題考查機械能守恒定律的應用，常和圓周運動、平拋運動或限定條件下的復雜運動相結合．解

14、該類題目主要用兩個知識點：(1)機械能守恒定律或動能定理、功能關系．(2)牛頓第二定律及臨界條件的分析．,【即時鞏固3】　(2010·山東理綜)如圖所示，四分之一圓軌道OA與水平軌道AB相切，它們與另一水平軌道CD在同一豎直面內，圓軌道OA的半徑R＝0.45 m，水平軌道AB長s1＝3 m，OA與AB均光滑．一滑塊從O點由靜止釋放，當滑塊經過A點時，靜止在CD上的小車在F＝1.6 N的水平恒力作用下啟動，運動一段時間后撤去力F