著名机构高三物理暑假班讲义第10讲能量守恒
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1、第10讲 能量守恒机械能守恒在处理只有保守力做功的与物体运动速率有关的问题时,是非常方便的,而且也是高考非常重要的物理规律之一。但是其守恒条件条件比较苛刻,学生不太容易理解。在编写的时候本着先让学生理解并会应用机械能守恒定律解题,之后在功能关系中的除重力(或系统内弹力)功与机械能变化间的关系是对机械能守恒条件理解的一个升华。能量守恒与功能关系在高考中很多考题都是直接考查对知识的理解与应用,在学习的时候要充分认识功是能量转化的量度是分析解决具体问题的关键。考试说明内容要求说明重力势能、重力做功与重力势能改变的关系弹性势能功能关系、机械能守恒定律及其应用考情分析近5年的北京高考中,能量守恒定律为必
2、考高要求知识点。作为物理学中最重要的定律,中学生学习能量守恒的知识体系纷繁复杂,课本上有大量的功能关系,不深刻理解,连死记住这些关系都是不可能的。本讲设置的目的在于先通过最简单的能量守恒机械能守恒的扎实复习,让同学们理性清晰地认知能量的概念,从而过渡到能量守恒的知识体系清晰认知。关于能量守恒更复杂的情况,关于能量守恒在高考压轴题级别的综合应用,等打牢基础后在秋季班重点攻克。知识框图考点知识查缺补漏1重力做功的特点与重力势能 重力做功的特点重力做功与路径无关,只与始末位置的竖直高度差有关,当重力为的物体从点运动到点,无论走过怎样的路径,只要两点间竖直高度差为,重力所做的功均为 重力势能物体由于被
3、举高而具有的能叫重力势能。其表达式为:,其中为物体所在处相对于所选取的零势面的竖直高度,而零势面的选取可以是任意的,一般是取地面为重力势能的零势面。由于零势面的选取可以是任意的,所以一个物体在某一状态下所具有的重力势能的值将随零势面的选取而不同,但物体经历的某一过程中重力势能的变化却与零势面的选取无关。 重力做功与重力势能变化间的关系重力做的功总等于重力势能的减少量,即 重力做正功时,重力势能减少,减少的重力势能等于重力所做的功 克服重力做功时,重力势能增加,增加的重力势能等于克服重力所做的功2弹性势能 发生弹性形变的物体具有的能叫做弹性势能 弹性势能的大小跟物体形变的大小有关, 弹性势能的变
4、化与弹力做功的关系: 弹力所做的功,等于弹性势能减少.3机械能守恒定律 机械能动能和势能的总和称机械能。而势能中除了重力势能外还有弹性势能。所谓弹性势能衡量的是物体由于发生弹性形变而具有的能。 机械能守恒定律:只有重力或系统内弹簧弹力对系统内物体做功,此系统机械能守恒。 判断机械能守恒的方法 从受力角度,只有重力或系统内弹力对物体做功。(其它力不做功或合功为零) 从能量角度,系统内只有动能和重力势能、弹性势能之间的转化。 守恒条件辨析除重力或系统内弹力外的其它力做正功则系统的机械能 除重力或系统内弹力外的其它力做负功则系统的机械能 表达式 ,系统初态的机械能等于末态的机械能。运用此式时,应先选
5、好零势能面。 ,系统动能的增加等于系统势能的减少。 ,系统中部分机械能的增加等于部分机械能的减少。后两点可概括为:。这是我们推荐的方法。可以避免势能零点的选取。考点知识例题精讲【例1】 如图所示,一颗水平飞行的子弹射入一个原来悬挂在天花板下静止的沙袋,并留在其中,和沙袋一起上摆。将子弹射入沙袋叫做过程,子弹和沙袋一起上摆叫做过程,则在这两个阶段中,关于子弹和沙袋组成的系统,下列说法中正确的是A第、两阶段机械能都守恒B第、两阶段机械能都不守恒C第阶段机械能守恒,第阶段机械能不守恒D第阶段机械能不守恒,第阶段机械能守恒【答案】 D【例2】 如图所示,在光滑的水平面上有一质量为、倾角为的光滑斜面体,
6、它的斜面上有一质量为的物块沿斜面下滑。关于物块下滑过程的分析,下列说法中正确的是A物块下滑过程中斜面对物块的支持力不做功B物块下滑过程中斜面体和物块构成的系统机械能守恒C物块下滑过程中物块的机械能守恒D斜面体对地面的压力小于【答案】 BD【例3】 从同一高度以大小相同的速率将两个质量相同的物体抛出,一个平抛,一个竖直上抛。从抛出到落地过程中,以下说法正确的是 A重力对竖直上抛物体做的功较多 B重力对两物体做功的平均功率相同C两物体落地前任意时刻的机械能相同 D落地前任意时刻总是竖直上抛物体的机械能大【答案】 C【例4】 质量为的小球,从桌面上竖直向上抛出,桌面离地高为,小球能到达的离地面的高度
7、为,若以桌面做为重力势能为零的参考平面,不计空气阻力,则小球刚要落地时的机械能为ABCD【答案】 D【例5】 如图所示,光滑弧形轨道与半径为的光滑圆轨道相连,固定在同一个竖直面内。将一只质量为的小球由圆弧轨道上离水平面某一高度处无初速释放。为使小球在沿圆轨道运动时始终不离开轨道,这个高度的取值范围如何?【答案】 或【例6】 如图所示,位于竖直平面内的光滑轨道,由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为。一质量为的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动。要求物块能通过圆形轨道的最高点,且在该最高点与轨道间的压力不能超过(为重力加速度)。求物块初始位置相对于圆形
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