高考物理大一轮复习第5单元机械能第16讲能量守恒定律课件

状态,求此过程中:
(1)物体 A 向下运动刚到 C 点时的速度大小;
(2)弹簧的最大压缩量;
(3)弹簧中的最大弹性势能.
图 16-1
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(1)物体 A 向下运动刚到 C 点时的速 度大小; (2)弹簧的最大压缩量; (3)弹簧中的最大弹性势能.
[答案] (1)2 m/s (2)0.4 m (3)6 J
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变式题 1 [2017·全国卷Ⅲ] 如图 16-2 所示,
一质量为 m、长度为 l 的均
匀柔软细绳 PQ 竖直悬挂.用
外力将绳的下端 Q 缓慢地竖
直向上拉起至 M 点,M 点与 绳的上端 P 相距13l.重力加速 度大小为 g.在此过程中,外力
做的功为 (
A．19 ������������������ C．13 ������������������
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■ 方法总结
在应用功能关系解决具体问题的过程中: (1)若只涉及动能的变化,用动能定理分析. (2)若只涉及重力势能的变化,用重力做功与重力势能变化的关系分析. (3)若只涉及机械能变化,用除重力和弹簧的弹力之外的力做功与机械能变化的关 系分析. (4)若只涉及电势能的变化,用电场力做功与电势能变化的关系分析.
教材知识梳理
【思维辨析】
(1)力对物体做了多少功,物体就具有多少能. ( × ) (2)能量在转移或转化过程中,其总量会不断减少. ( × ) (3)在物体的机械能减少的过程中,动能有可能是增大的. ( √ ) (4)滑动摩擦力做功时,一定会引起机械能的转化. ( √ ) (5)一个物体的能量增加,必定有别的物体能量减少. ( √ ) (6)合外力(不包括重力)做的功等于物体动能的改变量. ( × ) (7)克服与势能有关的力(重力、弹簧弹力、电场力)做的功等于对应势能的增加量. ( √ )

A.弹力对小球先做正功后做负功
图1
B.有两个时刻(shíkè)小球的加速度等于重力加速度
C.弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零
D.小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差
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解析 因 M 和 N 两点处弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN<π2，M 处 的弹簧处于压缩状态，N 处的弹簧处于伸长状态，则弹簧的弹力对小球先做负功后 做正功再做负功，选项 A 错误；当弹簧水平时，竖直方向的力只有重力，加速度为 g；当弹簧处于原长位置时，小球只受重力，加速度为 g，则有两个时刻的加速度大 小等于 g，选项 B 正确；弹簧长度最短时，即弹簧水平，弹力与速度垂直，弹力对 小球做功的功率为零，选项 C 正确；由动能定理得，WF＋WG＝ΔEk，因 M 和 N 两 点处弹簧对小球的弹力大小相等，弹性势能相等，则由弹力做功特点知 WF＝0，即 WG＝ΔEk，选项 D 正确。
答案(dáàn) BCD
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【变式训练1】 (2017·江苏泰州模拟)一个系统的机械能增大，究其 原因，下列推测正确的是( ) A.可能是重力对系统做了功 B.一定是合外力对系统做了功 C.一定是系统克服合外力做了功 D.可能是摩擦力对系统做了功
解析 只有重力做功，系统的机械能守恒(shǒu hénɡ)，选项A错误； 除重力、弹力之外的力做正功时，系统机械能增加，做负功时则减 少，故选项B、C错误；如果摩擦力对系统做正功，则系统机械能 增加，故选项D正确。 答案 D
能力课 功能(gōngnéng)关系 能
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[热考点]功能(gōngnéng)关系的理解和 应用 1.力学(lìxué)中常见的功能关系

【答案】 BC 【解析】 物体下落的高度 h＝ssinθ＝1 m，根据动能定理， 有 W 合＝12mv2－0＝1 J，选项 B 正确；摩擦力对物体做功 Wf＝ －fs＝－μmgcosθ·s＝－20 J，物体克服摩擦力做功 20 J，选项 C 正确；重力做功 WG＝mgh＝20 J，物体重力势能减少 20 J， 选项 D 错误；根据动能定理，有 WF＋Wf＋WG＝12mv2－0，解得 人对物体做功 WF＝1 J，选项 A 错误．
A．m＝M B．m＝2M C．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度 D．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力 势能全部转化为弹簧的弹性势能
【答案】 BC
【解析】 从开始下滑到弹簧压缩至最短过程中，设下滑的
距离为 L，根据能量守恒：
(M＋m)gLsin30°＝μ(M＋m)gLcos30°＋Epmax
【答案】 BD 【解析】 由功能关系可知，拉力 F 做功除了增加两物体动 能以外还有系统产生的热量，故 A 项错误；由于木板受到摩擦力 不变，当 M 越大时木板加速度小，而滑块加速度不变，相对位 移一样，滑块在木板上运动时间短，所以木板运动的位移小，摩 擦力对木板做功越少，故 B 项正确；摩擦力对系统做功的代数和 等于摩擦力和相对位移乘积，摩擦力和相对位移都不变，故 C 项 错误；系统产生的热量等于摩擦力和相对位移乘积，相对位移没 变，摩擦力越大，产生的热量越多，故 D 项正确．
A．小铁块增加的动能 μmg(x＋L) B．长木板减少的动能 μmgx C．摩擦产生的热量 μmg(x－L) D．系统机械能的减少量为 μmgL
【答案】 BD 【解析】 对小铁块，摩擦力做正功，根据动能定理有 μmg(x －L)＝12mv2－0，其中(x－L)为小铁块相对地面的位移，小铁块 增加的动能ΔEkm＝μmg(x－L)，A 项错．对长木板，摩擦力做负 功，根据动能定理，长木板减少的动能ΔEkM＝μmgx，B 项正 确．摩擦产生的热量 Q＝μmgL (L 为相对位移)C 项错．根据能 量守恒定律：系统减少的机械能等于产生的热量 Q＝ΔE＝ μmgL.

解析
根据动量守恒定律，子弹射入木 块前后系统动量不变，即 mv0=(M+m)v，解得共同速度 v=mv0/(M+m)。根据动量定理 ，子弹对木块的冲量等于木块动 量的变化，即 I=Mv=Mmv0/(M+m)。
03
圆周运动与机械能守恒综合应用
圆周运动基础知识回顾
圆周运动的描述
01
线速度、角速度、周期、频率等基本概念及其关系。
例题二
解析弹簧振子在振动过程中的机械能守恒问题。通过分析弹簧振子的受力情况和运动过程 ，确定在振动过程中只有弹力做功，从而判断机械能守恒，并应用机械能守恒定律求解相 关物理量。
例题三
解析天体运动中的机械能守恒问题。通过分析天体运动的受力情况和运动过程，确定在天 体运动过程中只有万有引力做功，从而判断机械能守恒，并应用机械能守恒定律求解相关 物理量。
例题三
探讨变质量物体在水平面上的运
动，分析动能和势能之间的转化
03
关系。
总结
04 通过典型例题的解析，加深对变
质量问题中机械能守恒应用的理
解，提高解题能力。
06
实验：验证机械能守恒定律
实验原理和方法介绍
实验原理
机械能守恒定律指出，在只有重力做功的系统中，动能和势能可以相互转化，但总机械 能保持不变。
连续介质模型下系统内外力做功和能量转化关系分析
系统内力做功
连续介质内部各部分之间的相互作用力所 做的功。
外力做功
外部作用力对连续介质所做的功。
能量转化关系
内力做功和外力做功的总和等于系统机械 能的变化量。
典型例题解析
例题一
分析变质量物体在斜面上的运动 情况，并求解相关物理量。