2013高考?xì)v史 第四單元 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用知識(shí)研習(xí)課件 魯科版必修2

1、1．機(jī)械能(1)重力做功的特點(diǎn)重力做功與無(wú)關(guān)，只與初末位置的 有關(guān)，大?。篧G＝(2)重力勢(shì)能①概念：物體的重力勢(shì)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(shì)能是，但有正、負(fù)，其意義是表示物體的重力勢(shì)能比它在上大還是小，這與功的正、負(fù)的物理意義不同．(3)彈性勢(shì)能①概念：物體由于發(fā)生而具有

2、的能．②大小：彈性勢(shì)能的大小與形變量及勁度系數(shù)有關(guān)，彈簧的形變量越大，勁度系數(shù)，彈簧的彈性勢(shì)能 ．③彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系：彈力做正功，彈性勢(shì)能 ；彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能 ．即彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)過(guò)程中彈力做，彈性勢(shì)能，形變量變大的過(guò)程中彈力做，彈性勢(shì)能．,標(biāo)量,參考平面,彈性形變,越大,越大,減小,增大,正功,減小,負(fù)功,增大,2．機(jī)械能守恒定律(1)內(nèi)容：在只有(或彈簧的彈力)做功的

3、情況下，物體的動(dòng)能與重力勢(shì)能(或彈性勢(shì)能)可以發(fā)生相互 ，但機(jī)械能的總量保持．(2)表達(dá)式：Ek1＋Ep1＝(3)機(jī)械能守恒的條件：只有 或做功．,重力,轉(zhuǎn)化,不變,Ek2＋Ep2.,重力,彈簧的彈力,考點(diǎn)一　機(jī)械能守恒定律1．判斷機(jī)械能是否守恒的方法(1)利用機(jī)械能的定義判斷(直接判斷)：若物體在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能、勢(shì)能均不變，機(jī)械能守恒；若一個(gè)物體沿斜面勻速下滑，其動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減少，

4、其機(jī)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(jī)械能守恒．,(3)用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判斷：若物體或系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化，則物體或系統(tǒng)機(jī)械能守恒．(4)對(duì)一些繩子突然繃緊、物體間非彈性碰撞等，除非題目特別說(shuō)明，否則機(jī)械能必定不守恒．【技巧提示】　機(jī)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(jī)械

5、能守恒定律的3種表達(dá)形式(1)守恒的觀點(diǎn)：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，即初狀態(tài)的動(dòng)能與勢(shì)能之和等于末狀態(tài)的動(dòng)能與勢(shì)能之和．(2)轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)：ΔEk＝ΔEp，即動(dòng)能(勢(shì)能)的增加量等于勢(shì)能(動(dòng)能)的減少量．(3)轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)：ΔEA增＝ΔEB減，即A物體機(jī)械能的增加量等于B物體機(jī)械能的減少量．,【技巧提示】　(1)運(yùn)用守恒的觀點(diǎn)列式，應(yīng)選好零勢(shì)能面，且初、末狀態(tài)必須用同一零勢(shì)能面計(jì)算勢(shì)能．(2)運(yùn)用轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)列式，關(guān)鍵要分清勢(shì)能

6、的增加量或減少量，可不選零勢(shì)能面而直接計(jì)算初、末狀態(tài)的勢(shì)能差．,【案例1】（2011·全國(guó)新課標(biāo)）一蹦極運(yùn)動(dòng)員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺(tái)下落，到最低點(diǎn)時(shí)距水面還有數(shù)米距離.假定空氣阻力可忽略，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A.運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢(shì)能始終減小B.蹦極繩張緊后的下落過(guò)程中，彈性力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加C.蹦極過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.蹦極過(guò)程中，重力勢(shì)能的改變

7、與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān),【解析】到達(dá)最低點(diǎn)前高度始終在降低，所以重力勢(shì)能始終減小，故A正確.繩張緊后的下落過(guò)程，伸長(zhǎng)量逐漸增大，彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增大，故B正確.在蹦極過(guò)程中，只有重力與系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，故機(jī)械能守恒，C正確.重力勢(shì)能的改變與重力做功有關(guān)，重力做功只與始末位置高度差有關(guān)，與零勢(shì)能面的選取無(wú)故，故D錯(cuò)誤.【答案】A、B、C,【即時(shí)鞏固1】　如圖所示的選項(xiàng)中，木塊均在固定的斜面上運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，圖C中的木塊向上運(yùn)動(dòng)．在這4個(gè)圖所示的過(guò)程中機(jī)械能守恒的是(　　),【解析】　本題列舉了斜面上物體運(yùn)動(dòng)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(jī)械能不守恒；D中斜面粗糙，有摩擦力，顯然機(jī)械能不守恒；C中只有重力做功，機(jī)械能守恒．本題采用排除法可快速地得出結(jié)果．【答案】　C,【案例2】（2011·福建理綜

9、）如圖為某種魚餌自動(dòng)投放器中的投餌管裝置示意圖，其下半部AB是一長(zhǎng)為2R的豎直細(xì)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(nèi)有一原長(zhǎng)為R、下端固定的輕質(zhì)彈簧.投餌時(shí)，每次總將彈簧長(zhǎng)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(shè)質(zhì)量為m的魚餌到達(dá)管口C時(shí)，對(duì)管壁的作用力恰好為零.不計(jì)魚餌在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能損失，且鎖定和解除鎖定時(shí)，均不改變彈簧的彈性勢(shì)能.已知重力加速度為g.求：

10、,（1）質(zhì)量為m的魚餌到達(dá)管口C時(shí)的速度大小v1；（2）彈簧壓縮到0.5R時(shí)的彈性勢(shì)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(nèi)來(lái)回緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，每次彈射時(shí)只放置一粒魚餌，魚餌的質(zhì)量在 m到m之間變化，且均能落到水面.持續(xù)投放足夠長(zhǎng)時(shí)間后，魚餌能夠落到水面的最大面積S是多少？,,,考點(diǎn)二　機(jī)械能守恒定律與動(dòng)能定理的關(guān)系1．區(qū)別機(jī)械能守恒定律反映的是物體初、末狀態(tài)的機(jī)械能

11、間的關(guān)系，且守恒是有條件的；而動(dòng)能定理揭示的是物體動(dòng)能的變化跟引起這種變化的合外力做的功之間的關(guān)系，既要關(guān)心初、末狀態(tài)的動(dòng)能，又必須認(rèn)真分析對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)狀態(tài)間經(jīng)歷的過(guò)程中做功的情況．2．統(tǒng)一性能使用機(jī)械能守恒定律來(lái)解決的問(wèn)題，動(dòng)能定理一定能解決．但要注意兩個(gè)規(guī)律中功和能的不同含義和表達(dá)式．,如圖所示，一根全長(zhǎng)為l、粗細(xì)均勻的鐵鏈，對(duì)稱地掛在光滑的輕小滑輪上，當(dāng)受到輕微的擾動(dòng)時(shí)，求鐵鏈脫離滑輪瞬間速度的大?。?【案例3】　在游樂(lè)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(tái)上，小明和小陽(yáng)觀看后對(duì)此進(jìn)行了討論．如圖所示，他們將選手簡(jiǎn)化為質(zhì)量m＝60 kg的質(zhì)點(diǎn)，選手抓住繩由靜止開(kāi)始擺動(dòng)，此時(shí)繩與豎直方向夾角α＝53°，繩的懸掛點(diǎn)O距水面的高度為H＝3 m．不考慮空氣阻力和繩的質(zhì)量，浮臺(tái)露出水面的高度不計(jì)，水足夠深．取重力加速度g＝10 m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.,(1)求選手?jǐn)[到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)繩拉力的大小F；(

13、2)若繩長(zhǎng)l＝2 m，選手?jǐn)[到最高點(diǎn)時(shí)松手落入水中．設(shè)水對(duì)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?jǐn)[到最低點(diǎn)時(shí)松手，小明認(rèn)為繩越長(zhǎng)，在浮臺(tái)上的落點(diǎn)距岸邊越遠(yuǎn)；小陽(yáng)卻認(rèn)為繩越短，落點(diǎn)距岸邊越遠(yuǎn)．請(qǐng)通過(guò)推算說(shuō)明你的觀點(diǎn)．,【答案】　(1)1 080 N　(2)1.2 m　(3)見(jiàn)解析,【技巧點(diǎn)撥】　該類問(wèn)題考查機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用，常和圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)或限定條件下的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)相結(jié)合．解

14、該類題目主要用兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)：(1)機(jī)械能守恒定律或動(dòng)能定理、功能關(guān)系．(2)牛頓第二定律及臨界條件的分析．,【即時(shí)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(nèi)，圓軌道OA的半徑R＝0.45 m，水平軌道AB長(zhǎng)s1＝3 m，OA與AB均光滑．一滑塊從O點(diǎn)由靜止釋放，當(dāng)滑塊經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)，靜止在CD上的小車在F＝1.6 N的水平恒力作用下啟動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后撤去力F