高三一轮复习物理讲义 第六章　第二十四课时　机械能守恒定律及其应用课件PPT

这是一份高三一轮复习物理讲义 第六章　第二十四课时　机械能守恒定律及其应用课件PPT，共67页。PPT课件主要包含了机械能守恒的判断，考点一，考点二，考点三，系统机械能守恒问题，考点四，课时精练等内容，欢迎下载使用。
机械能守恒定律及其应用
1.知道机械能守恒的条件，理解机械能守恒定律的内容。2.会用机械能守恒定律解决单个物体或多物体系统的机械能守恒问题。3.知道弹簧的弹性势能与哪些因素有关，会分析含弹簧的机械能守恒问题。
考点一　机械能守恒的判断
考点二　单物体的机械能守恒问题
考点三　系统机械能守恒问题
考点四　含弹簧的机械能守恒问题
1.重力做功与重力势能(1)重力做功的特点：重力做功与 无关，只与始末位置的 有关，重力做功不引起物体 的变化。(2)重力势能①表达式：Ep= 。②重力势能的特点：重力势能是物体和 所共有的，重力势能的大小与参考平面的选取 ，但重力势能的变化量与参考平面的选取 。(3)重力做功与重力势能变化的关系：重力对物体做正功，重力势能 ，重力对物体做负功，重力势能 ，即WG= = 。
(2025·浙江省温州新力量联盟联考)如图所示，一游客体验蹦极，身系弹性蹦极绳从水面上方的高台由静止下落，到最低点时离水面很近。不计空气阻力，下列说法正确的是A.下落过程中游客机械能守恒B.蹦极绳刚拉直时游客的速度最大C.下落过程中弹性势能的增大量大于重力势能的减小量D.下落过程中游客的机械能和蹦极绳的弹性势能之和不变
机械能是否守恒的三种判断方法1.利用机械能的定义判断：若物体动能、势能之和不变，则机械能守恒。2.利用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，或者虽受其他力，但其他力不做功(或做功代数和为0)，则机械能守恒。3.利用能量转化判断：若物体或系统与外界没有能量交换，物体或系统内也没有机械能与其他形式能的转化，则机械能守恒。
单物体的机械能守恒问题
1.机械能守恒定律表达式
说明：单个物体应用机械能守恒定律时选用守恒观点或转化观点进行列式。
2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤
(2)小球能否到达上述例题中的最高点？如果能，求出到达最高点时细线拉力的大小。
(2025·浙江杭州市期中)竖直平面内有三个圆轨道，甲轨道与水平面相切于A点，甲、乙轨道相切于B点，甲、丙轨道相切于D点，在各自相切部位轨道稍微错开，使得小球能无能量损失从一个轨道进入另一轨道，轨道如图所示。质量为m的小球(可视为质点)以某一初速度沿水平面进入半径为R的甲轨道，经过相切点B后进入乙轨道，并恰好经过其最高点C，随后又从B点飞出，经过丙轨道后再次经过甲轨道最低点时对轨道
压力为30 N。已知R=2r=0.4 m，m=1 kg，O1O2、O1O3与竖直方向夹角均为θ=60°，整个轨道除了AD弧线是粗糙的，其余均光滑，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，求：
(1)小球第一次经过A点时的初速度大小。
(2)小球从B点飞出运动到D点的时间以及该过程离地面最高的高度。
(3)小球从A点进入轨道后再次回到A点过程中损失的机械能。
1.解决多物体系统机械能守恒的注意点(1)对多个物体组成的系统，要注意判断物体运动过程中系统的机械能是否守恒。一般情况为：不计空气阻力和一切摩擦，系统的机械能守恒。(2)注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系。(3)列机械能守恒方程时，一般选用ΔEk=-ΔEp或ΔEA=-ΔEB的形式。
2.几种实际情景的分析(1)速率相等情景
注意分析各个物体在竖直方向的高度变化。(2)角速度相等情景①杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体做功，单个物体机械能不守恒。②由v=ωr知，v与r成正比。
(3)某一方向分速度相等情景(关联速度情景)
两物体速度关联的实质：沿绳(或沿杆)方向的分速度大小相等。
以上图中，轻绳(或轻杆)对A、B物体均做功，系统机械能为何仍守恒？
答案　轻绳(或轻杆)对A、B的力属于系统内力，做功使机械能在A、B之间转移，单个物体机械能不守恒，但系统机械能守恒。
拓展　若细绳质量不可忽略，如图所示，总长为l、质量为m的均匀软绳对称地挂在轻小滑轮上，用细线将质量也为m的物块与软绳的一端连接。现将物块由静止释放，直到软绳刚好全部离开滑轮。不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度为g，在软绳从静止到刚离开滑轮的过程中，物块和软绳的机械能各改变多少？
含弹簧的机械能守恒问题
如图所示，在倾角为30°的光滑固定斜面上，一劲度系数为k=200 N/m的与斜面平行的轻质弹簧一端连接在固定挡板C上，另一端连接一质量为m=4 kg 的物体A，一轻质细绳绕过轻质定滑轮，一端系在物体A上，另一端与质量也为m的小球B相连，细绳与斜面平行，斜面足够长。用手托住小球B使细绳伸直且刚好没有拉力，然后由静止释放，不计一切阻力，重力加速度g取10 m/s2。求：(1)弹簧恢复原长时细绳上的拉力大小。
(2)物体A沿斜面向上运动多远时获得最大速度。
(3)物体A的最大速度的大小。
精练高频考点提升关键能力
1.(2023·浙江1月选考·4)一位游客正在体验蹦极，绑上蹦极专用的橡皮绳后从跳台纵身而下。游客从跳台下落直到最低点过程中A.弹性势能减小B.重力势能减小C.机械能保持不变D.绳一绷紧动能就开始减小
2.(2025·新课标卷·16)如图，撑竿跳高运动中，运动员经过助跑、撑竿起跳，最终越过横杆。若运动员起跳前助跑速度为10 m/s，则理论上运动员助跑获得的动能可使其重心提升的最大高度为(重力加速度取10 m/s2)A.4 mB.5 mC.6 mD.7 m
4.(2025·浙江杭州市浙南联盟检测)如图是运动员斜向上抛出铅球时的情景，用h表示铅球飞行过程中的离地高度，以地面为零势能面，Ep、Ek、E分别表示铅球的重
力势能、动能、机械能，P表示铅球重力做功的瞬时功率大小，不计空气阻力。已知铅球刚离手时高度为h0，运动到最高点时高度为h1。则铅球在空中飞行过程中，下列图像可能正确的是
7.(2024·全国甲卷·17)如图，一光滑大圆环固定在竖直平面内，质量为m的小环套在大圆环上，小环从静止开始由大圆环顶端经Q点自由下滑至其底部，Q为竖直线与大圆环的切点。则小环下滑过程中对大圆环的作用力大小A.在Q点最大B.在Q点最小C.先减小后增大D.先增大后减小
与竖直墙面间的碰撞可视为弹性碰撞，不计小球大小及所受空气阻力和摩擦力，重力加速度为g。
(1)若释放处高度h=h0，当小球第一次运动到圆管最低点C时，求速度大小vC。
(2)求小球在圆管内与圆心O1点等高的D点所受弹力FN与h的关系式。
(3)若小球释放后能从原路返回到出发点，高度h应该满足什么条件？