人教版高考物理一轮复习 第5章 机械能 课时3 机械能守恒定律.ppt

答案:(1)30N,方向竖直向下0.8m(2)在B端接一长为L=1.0m的木板MN,滑块从A端释放后正好运动到N端停止,求木板与滑块的动摩擦因数μ;(3)若将木板右端截去长为ΔL的一段,滑块从A端释放后将滑离木板落在水平面上P点处,要使落地点P距O点最远,ΔL应为多少?答案:(2)0.2(3)0.16m课堂训练1.(动能、重力势能和机械能的计算)(2018·浙江6月学考)如图所示,质量为m的小球,从距桌面h1高处的A点自由下落到地面上的B点,桌面离地高为h2.选择桌面为参考平面,则小球()A.在A点时的重力势能为mg(h1+h2)B.在A点时的机械能为mg(h1+h2)C.在B点时的重力势能为0D.落到B点时的动能为mg(h1+h2)D解析:由于桌面为零势能面,所以在A点时小球重力势能为mgh1,在B点重力势能为-mgh2。由于小球做自由落体运动,所以机械能守恒,从A到B点所有重力势能都转化为动能,所以B点动能为mg(h1+h2)。2.(弹力与弹性势能)一竖直弹簧下端固定于水平地面上,小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端,如图所示,经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处,则()A.h越大,弹簧在A点的压缩量越大B.弹簧在A点的压缩量与h无关C.h越大,最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能越大D.小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大B解析:最终小球静止在A点时,小球受自身重力与弹簧的弹力平衡,由弹力公式F=kl即可得出弹簧在A点的压缩量与h无关,则弹簧的弹性势能与h无关。[典例2]如图所示,轻质弹簧下悬挂一个小球,手掌托小球使之缓慢上移,弹簧恢复原长时迅速撤去手掌使小球开始下落。不计空气阻力,取弹簧处于原长时的弹性势能为零。撤去手掌后,下列说法正确的是()A.刚撤去手掌瞬间,弹簧弹力等于小球重力B.小球速度最大时,弹簧的弹性势能为零C.弹簧的弹性势能最大时,小球速度为零D.小球运动到最高点时,弹簧的弹性势能最大解析:刚撤去手掌时,小球处于最高点,弹簧处于原长,弹力为零,弹性势能为零,所以A,D错误;当小球速度最大时,加速度等于零,即弹力等于重力,弹簧弹性势能不为零,所以B错误;当下落到最低点时弹性势能最大,小球速度为零,故C正确。答案:C变式2:把一质量为m的小球放在竖立的弹簧上,并把球往下按至A的位置,如图甲所示。迅速松手后,弹簧把球弹起,球升至最高位置C(图丙),途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态(图乙)。已知A,B的高度差为h,C,B高度差为2h,弹簧的质量和空气的阻力均可忽略,选A位置为重力势能的零势能点,则()A.刚松手瞬间,弹簧弹力等于小球重力B.状态甲中弹簧的弹性势能为2mghC.状态乙中小球的动能为mghD.状态丙中系统的机械能为3mghD解析:松手后小球向上加速运动,故刚松手瞬间,弹簧弹力大于小球重力,选项A错误;由能量守恒可知状态甲中弹簧的弹性势能转化为状态丙中小球的重力势能,故甲状态下的弹性势能为3mgh,选项B错误,D正确;在状态乙中,有Ek+mgh=3mgh,故状态乙中小球的动能为2mgh,选项C错误。考点三机械能守恒定律1.机械能是否守恒的判断方法(1)利用机械能的定义判断(直接判断):机械能包括动能、重力势能和弹性势能,判断机械能是否守恒可以看物体或系统机械能的总和是否变化。(2)用做功判断:若物体或系统只有重力或系统内弹力做功,虽受其他力,但其他力不做功或做功的代数和为零,机械能守恒。(3)用能量转化来判断:若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统机械能守恒。2.应用机械能守恒定律解题的步骤(1)选取研究对象(物体系或物体),明确研究过程。(2)进行受力、做功分析,判断机械能是否守恒。[典例3]如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度),则在圆环下滑到最大距离的过程中()答案:B特别提示(1)机械能守恒的条件绝不是合力做的功等于零,更不是合力为零;只有重力做功不等于只受重力作用。(2)对一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等,除非题目特别说明,否则机械能必定不守恒。(3)对于系统机械能是否守恒,可以根据能量的转化进行判断。(1)小球在AB段运动时加速度的大小;(2)小球从D点运动到A点所用的时间。考点四机械能守恒定律与曲线运动的结合竖直平面内的圆周运动和平抛运动往往是机械能守恒的过