2022届新高考一轮复习人教版 第五章 第3讲　机械能守恒定律及其应用 课件（51张）

这是一份2022届新高考一轮复习人教版 第五章 第3讲　机械能守恒定律及其应用 课件（51张），共51页。PPT课件主要包含了高度差，机械能，－ΔEp，弹性形变，弹性势能，重力势能，重力或弹力，保持不变，答案AD，答案ABC等内容，欢迎下载使用。
一、重力做功与重力势能1．重力做功的特点(1)重力做功与 无关，只与始、末位置的 有关。(2)重力做功不引起物体 的变化。
2．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，重力势能就 ；重力对物体做负功，重力势能就 。(2)定量关系：重力对物体做的功 物体重力势能的 量。即WG＝－(Ep2－Ep1)＝Ep1－Ep2＝ 。(3)重力势能的变化量是绝对的，与参考面的选取 。
3．弹性势能(1)概念：物体由于发生 而具有的能。(2)大小：弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关，弹簧的形变量 ，劲度系数 ，弹簧的弹性势能越大。(3)弹力做功与弹性势能变化的关系：类似于重力做功与重力势能变化的关系，用公式表示：W＝ 。
 2．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，机械能守恒。(2)用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，或有其他力做功，但其他力做功的代数和为零，则机械能守恒。(3)利用能量转化判断：若物体系统与外界没有能量交换，物体系统内也没有机械能与其他形式能的转化，则物体系统机械能守恒。
1．(多选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(　　)甲　　　　乙　　　　　　丙　　　　　　丁
A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A的机械能守恒B．乙图中，物体A固定，物体B沿斜面匀速下滑，物体B的机械能守恒C．丙图中，不计任何阻力和定滑轮质量时，A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒
解析：甲图中重力和系统内弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A的机械能不守恒，A错误。乙图中物体B除受重力外，还受到弹力和摩擦力作用，弹力不做功，但摩擦力做负功，物体B的机械能不守恒，B错误。丙图中绳子张力对A做负功，对B做正功，代数和为零，A、B组成的系统机械能守恒，C正确。丁图中小球的动能不变，势能不变，机械能守恒，D正确。答案：CD
3．(多选)如图所示，质量分别为m和2m的两个小球a和b，中间用轻质杆相连，在杆的中点O处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在b球顺时针摆动到最低位置的过程中 (　　)A．b球的重力势能减少，动能增加，b球机械能守恒B．a球的重力势能增加，动能也增加，a球机械能不守恒C．a球、b球组成的系统机械能守恒D．a球、b球组成的系统机械能不守恒
解析：b球从水平位置下摆到最低点的过程中，a球升至最高点，重力势能增加，动能也增加，机械能增加。由于a、b系统只有重力做功，则系统机械能守恒，既然a球机械能增加，b球机械能一定减小。可见，杆对a球做了正功，杆对b球做了负功。所以，本题正确答案为B、C。
易错警示关于机械能守恒条件的3点提醒(1)分析机械能是否守恒时，必须明确要研究的系统。(2)系统机械能守恒时，机械能一般在系统内物体间转移，其中的单个物体机械能通常不守恒(如第3题)。(3)对于一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等情况，除非题目特别说明，否则机械能必定不守恒。
2.求解单个物体机械能守恒问题的基本思路(1)选取研究对象——物体。(2)根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒。(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在初、末状态时的机械能。(4)选取方便的机械能守恒定律的方程形式(Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2、ΔEk＝－ΔEp)进行求解。
4．(多选)(2021·福建厦门模拟)有一款蹿红的微信小游戏“跳一跳”，游戏要求操作者通过控制棋子(质量为m，可视为质点)脱离平台时的速度，使其能从平台跳到旁边的同一水平面上的另一平台。如图所示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹，轨迹的最高点距平台上表面高度为h，不计空气阻力，重力加速度为g，则(　　)
5．(2021·黑龙江重点中学联考)如图所示，竖直平面内有一半径为R＝0.50 m的光滑圆弧槽BCD，B点与圆心O等高，水平面DQ与圆弧槽相接于D点，一质量为m＝0.10 kg 的小球从B点的正上方高H＝0.95 m处的A点自由下落，由B点进入圆弧槽轨道，从D点飞出后落在水平面上的Q点，D、Q间的距离x＝2.4 m，球从D点飞出后的运动过程中相对水平面上升的最大高度h＝0.80 m。取g＝10 m/s2，不计空气阻力，求：
(1)小球经过C点时轨道对它的支持力大小FN；(2)小球经过P点时的速度大小vP；(3)D点与圆心O的高度差hOD。
答案：(1)6.8 N　(2)3 m/s　(3)0.3 m
2．多个物体组成的系统机械能守恒问题的解题思路(1)首先分析多个物体组成的系统所受的外力是否只有重力或弹簧弹力做功，内力是否造成了机械能与其他形式能的转化，从而判断系统机械能是否守恒。(2)若系统机械能守恒，则机械能从一个物体转移到另一个物体，ΔE1＝－ΔE2，即一个物体机械能增加，则一定有另一个物体机械能减少。
[典例1]　(多选)如图所示，质量为m的小环套在固定的光滑竖直杆上，一足够长且不可伸长的轻绳一端与小环相连，另一端跨过光滑的定滑轮与质量为M的物块相连，已知M＝2m。与定滑轮等高的A点和定滑轮之间的距离为3 m，定滑轮大小及质量可忽略。现将小环从A点由静止释放，小环运动到C点速度为0，重力加速度取g＝10 m/s2，则下列说法正确的是(　　)
A．A、C间距离为4 mB．小环最终静止在C点C．小环下落过程中减少的重力势能始终等于物块增加的机械能D．当小环下滑至绳与杆的夹角为60°时，小环与物块的动能之比为2∶1
易错警示求解“轻绳连接”的多物体系统问题时的3点提醒
　“轻杆连接”的多物体系统[典例2]　如图所示，左侧竖直墙面上固定半径为R＝0.3 m的光滑半圆环，右侧竖直墙面上与圆环的圆心O等高处固定一光滑直杆。质量为ma＝100 g的小球a套在半圆环上，质量为mb＝36 g的滑块b套在直杆上，二者之间用长为l＝0.4 m的轻杆通过两铰链连接。现将a从圆环的最高处由静止释放，使a沿圆环自由下滑，不计一切摩擦，a、b均视为质点，重力加速度g取10 m/s2。求：
(1)小球a滑到与圆心O等高的P点时的向心力大小；(2)小球a从P点下滑至杆与圆环相切的Q点的过程中，杆对滑块b做的功。
[答案]　(1)2 N　(2)0.194 4 J
规律总结“轻轩连接”的多物体系统的3大特点
　　“弹簧连接”的多物体系统[典例3]　(多选)如图所示，轻质弹簧和一质量为M的带孔小球套在一光滑竖直固定杆上，弹簧一端固定在地面上，另一端与小球在A处相连(小球被锁定)，此时弹簧处于原长。小球通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与一个质量为m的物块相连，到达C处速度为零，此时弹簧压缩了h。弹簧一直在弹性限度内，轻绳一直伸直，重力加速度为g，定滑轮与竖直杆间的距离为h，则下列说法正确的是(　　)
从A→C的过程中，小球和物块的重力势能、动能和弹簧的弹性势能之和保持不变，由于二者的总动能先增大后减小，所以小球和物块的重力势能和弹簧的弹性势能之和先减小后增大，故D错误。
求解“弹簧连接”的多物体系统问题时的3点技巧
8．如图所示，在倾角为θ＝30°的光滑斜面上，一劲度系数为k＝200 N/m的轻质弹簧一端固定在挡板C上，另一端连接一质量为m＝4 kg 的物体A，一轻细绳通过定滑轮，一端系在物体A上，另一端与质量也为m的物体B相连，细绳与斜面平行，斜面足够长。用手托住物体B使绳子刚好没有拉力，然后由静止释放。取重力加速度g＝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。
答案：(1)30 N　(2)0.2 m　(3)1 m/s