人教版高考物理一轮总复习精品课件 第五章 机械能 第3节 机械能守恒定律及其应用 (4).ppt

7.滑板项目是极限运动的鼻祖,在滑板公园里经常看到各种滑板场地,如图甲所示。现有一个滑板场可简化为如图乙所示的由足够长的斜直轨道、半径R1=2m的凹形圆弧轨道和半径R2=3.6m的凸形圆弧轨道三部分组成的滑板组合轨道模型。这三部分轨道依次平滑连接,且处于同一竖直平面内。其中M点为凹形圆弧轨道的最低点,N点为凸形圆弧轨道的最高点,凸形圆弧轨道的圆心O与M点在同一水平面上。一可视为质点、质量为m=1kg的滑板从斜直轨道上的P点无初速度滑下,经M点滑向N点。不计一切阻力,g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6。(1)若P点距水平面的高度h1=3.2m,求滑板滑至M点时,轨道对滑板的支持力大小FN。(2)若滑板滑至N点时对轨道恰好无压力,求滑板的下滑点P距水平面的高度H。(3)在距离凸形圆弧最右侧L=0.9m处有一个高度h2=3m、倾角为53°的斜面,若滑板滑至N点时刚好做平抛运动,滑板能否与斜面发生碰撞(不考虑碰撞后反弹)?若能,请计算出碰撞的具体位置;若不能,请说明理由。答案(1)42N(2)5.4m(3)能,见解析考点三用机械能守恒定律分析非质点类机械能守恒问题[师生共研]在应用机械能守恒定律处理实际问题时,经常遇到“链条”类的物体,其在运动过程中将发生形变,其重心位置相对物体也发生变化,因此这类物体不能再看作质点来处理。物体虽然不能当作质点来处理,但因只有重力做功,物体整体机械能守恒,一般情况下,可将物体分段处理,确定质量分布均匀的规则物体各部分的重心位置,根据初、末状态物体重力势能的变化列式求解。【典例突破】典例2.有一条长为2m的均匀金属链条,有一半在光滑的足够高的斜面上,斜面顶端是一个很小的圆弧,斜面倾角为30°,另一半竖直下垂在空中,当链条从静止开始释放后链条滑动,g取10m/s2,则链条刚好全部滑出斜面时的速度为()思维点拨本题中链条只有重力做功,故机械能守恒;首先确定参考平面,得出初、末状态时的机械能表达式,由机械能守恒列式求解。答案B考题点睛考点考向点睛非质点类物体机械能守恒问题规律:恰当选取机械能守恒过程中的两个状态,画出物体状态示意图,理清重力势能的变化情况,列方程解决方法:把非质点物体分割开,分段找出重心,计算重力势能素养点拨绳、液柱、链条之类的物体,由于发生形变,其重心位置相对物体来说并不是固定不变的,确定重心的位置是解决该类问题的关键。可以采用分段法求出每段的重力势能,然后求和得到整体的重力势能;也可采用等效法求出重力势能的改变量。利用ΔEk=-ΔEp列方程不需要选取参考平面,且便于分析计算。【对点演练】8.(多选)(2020山东卷)如图所示,质量为m0的物块A放置在光滑水平桌面上,右侧连接一固定于墙面的水平轻绳,左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连。现将质量为m的钩码B挂于弹簧下端,当弹簧处于原长时,将B由静止释放,当B下降到最低点时(未着地),A对水平桌面的压力刚好为零。轻绳不可伸长,弹簧始终在弹性限度内,物块A始终处于静止状态。以下判断正确的是()A.m02mB.2mm03mC.在B从释放位置运动到最低点的过程中,所受合力对B先做正功后做负功D.在B从释放位置运动到速度最大的过程中,B克服弹簧弹力做的功等于B机械能的减少量答案ACD解析钩码由弹簧原长处由静止释放,开始做简谐振动,根据机械振动的对称性,释放处和最低点加速度大小相等均为g,故最低点弹簧弹力为2mg,滑轮光滑,则此时绳子弹力也为2mg,设倾斜绳与竖直方向夹角为θ,对物块A在竖直方向上由平衡条件可得2mgcosθ=m0g,则2mm0,选项A正确,B错误;在B从释放位置运动到最低点过程中,钩码先加速后减速,合力先向下后向上,位移一直向下,故合力先做正功后做负功,选项C正确;在B从释放位置运动到速度最大过程中,除重力之外只有弹簧弹力做功,根据功能关系,克服弹力做功等于B机械能的减少量,选项D正确。9.(多选)内径面积为S的U形圆筒竖直放在水平面上,筒内装水,底部阀门K关闭时两侧水面高度分别为h1和h2,如图所示。已知水的密度为ρ,不计水与筒壁的摩擦阻力。现把连接两筒的阀门K打开,到两筒水面高度相等的过程中()A.水柱的重力做正功B.大气压力对水柱做负功C.水柱的机械能守恒D.水柱动能的改变量是ρgS(h1-h2)2答案ACD解析把连接两筒的阀门打开到两筒水面高度相等的过程中大气压力对左筒水面做正功,对右筒水面做负功,10.露天娱乐场空中列车由许多节完全相同的车厢组成,示意图如图所示,列车先沿光滑水平轨道匀速行驶,然后滑上一固定的半径为R的空中圆形光滑轨道,若