适用于新高考新教材 高考物理一轮总复习第5单元机械能第15讲机械能守恒定律及其应用课件新人教版.pptx

;落实基础主干;一、重力做功与重力势能

1.重力做功的特点

(1)重力做功与运动路径无关,只与始、末位置的高度差有关。

(2)重力做功不引起物体机械能的改变。

2.重力势能

(1)表达式:Ep=mgh。

(2)重力势能的特点

①系统性:重力势能是物体和地球共有的;

②相对性:重力势能的大小与参考平面的选取有关,但重力势能的变化与参考平面的选取无关。;3.重力做功与重力势能变化的关系

(1)定性关系:重力对物体做正功,重力势能减小;重力对物体做负功,重力势能增大。

(2)定量关系:重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量,即

WG=-(Ep2-Ep1)=-ΔEp。;二、弹性势能

1.发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用而具有的势能,叫作弹性势能,弹性势能的大小与形变量和劲度系数有关。

2.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,弹性势能增大,即W弹=-ΔEp。

三、机械能守恒定律

1.内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转化,而总的机械能保持不变。

2.表达式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2。

3.机械能守恒的条件:对单个物体,只有重力做功;对系统,只有重力或

系统内的弹力做功。;[练一练]

1.判断下列说法对错

(1)重力势能的大小与零重力势能参考平面的选取有关。()

(2)重力势能的变化与零重力势能参考平面的选取有关。()

(3)物体初、末状态的机械能相等,则物体的机械能守恒。()

(4)匀速上升的物体机械能一定守恒。()

(5)弹力做正功,弹性势能一定增大。()

(6)物体所受的合外力为零,物体的机械能一定守恒。()

(7)物体的速度增大时,其机械能可能减小。();2.风洞飞行体验是运用高速风力将人吹起并悬浮于空中,如图所示。若在人处于悬浮状态时减小部分风力,则体验者在加速下降过程中()

A.处于失重状态,机械能减少

B.处于失重状态,机械能增加

C.处于超重状态,机械能增加

D.处于超重状态,机械能减少;3.(2023浙江桐乡一中期中)把质量为m的小球置于竖立于水平地面的轻弹簧上,并把小球往下按至A位置,如图甲所示。迅速松手后,弹簧把小球弹起,小球升至最高位置C,如图乙所示,此时小球离地面的高度为h。上升过程中经过位置B时弹簧正好处于原长,此时小球的速度为v。以地面为参考平面,空气阻力忽略,则小球经过位置B时的机械能为();解析根据题意,小球从位置B升至最高位置C的过程中,做竖直上抛运动,机械能守恒,故小球经过位置B时的机械能等于在最高位置C的机械能,即EB=EC=mgh,故选A。;突破命题视角;;典例下列运动的物体,可以近似认为机械能守恒的是();解析入水后的运动员除了受到重力,还受到水的阻力,因此机械能不守恒,故A错误;匀速下滑的运动员,重力势能减小,动能不变,因此机械能减小,机械能不守恒,故B错误;飞行的铅球除受重力外,还受到空气阻力,但空气阻力较小,远小于重力,可忽略,因此可近似认为机械能守恒,故C正确;飞行的羽毛球受到的空气阻力较大,不能忽略,因此机械能不守恒,故D错误。;;2.一般步骤;3.选用技巧

在处理单个物体机械能守恒问题时,通常应用守恒观点和转化观点,转化观点不用选取参考平面。;典例(2023浙江绍兴期末)如图所示的装置由弧形轨道AB、竖直圆轨道BMND、水平直轨道DE平滑连接而成,圆轨道末端略错开,分别与弧形轨道和水平直轨道连接,装置固定在水平底座上。已知圆轨道半径R=0.1m,弧形轨道和圆轨道均可视为光滑,忽略空气阻力,将质量m=0.1kg的小球从弧形轨道离底座高h处由静止释放,重力加速度g取10m/s2。;(1)若小球恰能通过竖直圆轨道的最高点C,求小球在C点的速度大小v0和静止释放的高度h。

(2)若h=0.5m,求小球经过竖直圆轨道与圆心等高点时,对轨道的压力大小。

(3)若竖直圆轨道上部正中央有一段缺口MN,M、N等高,该缺口所对的圆心角为2α,α为何值时,小球完成沿BMND路径运行所需的h最小,并求出h的最小值。;答案(1)1m/s0.25m(2)8N(3)45°;方法总结

(1)应用机械能守恒定律的前提是“守恒”,因此,需要先对研究对象在所研究的过程中机械能是否守恒做出判断。

(2)如果系统(除地球外)只有一个物体,用守恒式列方程较简便;对于由两个或两个以上物体组成的系统,用转化式或转移式列方程较简便。;;典例如图所示,两根轻绳连接小球P,右侧绳一端固定于A点,左侧绳通过光滑定滑轮B连接一物体Q,物体Q、N通过一轻弹簧连接,Q、N质量均为m,整个系统处于静止状态时,小球P位于图示位置,两绳与水平方向夹角分别为37°和53°,此时