高三物理复习第五章 机械能守恒——势能、机械能守恒定律人教实验版知识精讲.docVIP

高三物理复习第五章 机械能守恒——势能、机械能守恒定律人教实验版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 复习第五章 机械能守恒——势能机械能守恒定律势能 由物体间的相互作用和物体间的相对位置决定的能量叫势能，如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等。1. 重力势能 （1）物体由于受到重力作用而具有重力势能. 一个质量为m的物体被举高到高度为处，具有的重力势能为：（2）重力势能是相对的，重力势能表达式中的是物体重到参考平面（零重力势能面）的高度若物体在参考平面以上，则重力势能为正；若物体在参考平面以下，则重力势能为负通常选择地面为零重力势能面我们所关心的往往不是物体具有多少重力势能，而是重力势能（3）重力势能的变化与重力做功的关系：重力对物体做多少正功，物体的重力势能就减少多少；重力对物体做多少负功，物体的重力势能就增加多少即 2. 弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的势能叫做 （二）机械能守恒定律 1. 动能和势能（重力势能和弹性势能）统称为机械能。 2. 只有重力（和系统内弹簧的弹力）做功的情形下，物体的动能和重力势能（及弹性势能）发生相互转化，但机械能的总量保持不变，这个结论叫机械能守恒定律。的判断1）利用机械能的定义：若物体在水平面上匀速运动，其 （2）利用机械能守恒的条件，即系统只有重力（和弹力）做功，如果符合上述条件，物体的机械能守恒（此弹力仅为弹簧的弹力）。3）除重力（或弹力）做功外，还有其他的力做功，若其他力做0，物体的机械能守恒；反之，物体的机械能不守恒。4）对某一系统，物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能（如内），则系统的机械能守恒。机械能守恒定律的应用 1. 应用机械能守恒定律时，相互作用的物体间的力可以是变力，也可以是恒力，只要符合守恒条件，机械能就守恒. 而且机械能守恒定律只涉及物体系的初、末状态的物理量，而不需分析中间过程的复杂变化，使处理问题得到简化，应用的基本思路如下： （1）选取研究对象物体或系统。（2）根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功 （3）恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初末状态的机械能。在选参考平面时，应视具体情况灵活选取，可使问题大大简化。（4）根据机械能守恒定律列方程，进行求解。2. 应用机械能守恒定律处理综合问题列方程时，通常可以从以下两个角度列式： （1）守恒观点，开始状态机械能等于末状态的机械能， （2）转化观点 （或势能）的减少量等于势能（或动能）的增加量， 【典型例题】 例l长为的轻绳，一端系一质量为m的小球，一端固定于点 在点正下方距点处有一枚钉子C现将绳拉到水平位置。如图所示将小球由静止释放，欲使小球到达最低点后以C为圆心做完整的圆周运动，试确定h应满足的条件 解析：小球在运动过程中，受重力和绳的拉力作用，由于绳的拉力时刻与球的速度垂直，所以绳的拉力不对小球做功，即小球运动过程中，只有重力对其做功，故机械能守恒。 显然，h越小，C的位置越高，小球在以C为圆心做圆周运动时，经过C正上方的速度v最小，由于v存在极小值，故h存在极小值。 设小球在C点正上方时，速度为v，分析此时小球受力情况如图所示，则 ① 由解得 ② 又由以上分析，小球运动过程中机械能守恒，以小球位于C点正上方所在水平面为零势面，则有： ③ 联立②③解得 ④ 故h应满足的条件即为④式。 答案： （四）连接体系统的机械能守恒 对于系统应用机械能守恒定律要注意： 1合理选取系统，判断是哪个系统的机械能守恒． 2清楚系统内各部分机械能（动能、势能）的变化情况．明确各部分机械能是否守恒．如类题演练中许多同学常常分别对A、B球运用机械能守恒定律求解： 对B： 实际上，他没有判断A、B球机械能是否守恒就运用其求解．我们下面看A、B单独考虑，机械能是否守恒。如图所示：长为和2的轻绳分别系着A、B球，另一端固定后由水平位置释放，运动过程中对应位置速度分别为和，易知 对应位置，其角速度分别为 可见，每一对应位置，，即A、B同时释放后，到达对应位置所需时间不同。若A、B同时连于一轻绳上，则释放后运动过程中将出现如图所示情形，对A、B球而言不再仅有重力做功，因而机械能不守恒，由于T、T’分别对A、B做负功和正功，故最终A的速度比小，而B的速度比大。 例2. 长为21的轻杆，在杆的中点及一端分别固定有质量为m的小球A、B，另一端用铰链固定于O点，如图所示。现将棒拉至水平位置后自由释放，求杆到达竖直位置时，A、B两球的线速度分别为多少？ 解析：由于两个小球固定于同一轻杆，所以它