高中物理 第四章 機械能和能源 第5節(jié) 機械能守恒定律 2 機械能守恒條件的判斷學案 教科版必修2.doc

機械能守恒條件的判斷一、考點突破：考點考綱要求題型說明機械能守恒條件的判斷1. 理解機械能守恒定律的含義；2. 掌握機械能守恒的判斷方法。選擇題計算題本知識點是高考重點內容，是高頻考點，同時也是難點，重點考查利用機械能守恒判斷物體運動的臨界點，同時結合動量守恒的條件進行考查。這兩個條件由于從不同的角度出發(fā)，但形式上很類似，故極易混淆。二、重難點提示： 重點：掌握機械能守恒的判斷方法。難點：利用機械能守恒條件分析問題。一、對守恒條件的理解 （1）只受重力作用，例如在不考慮空氣阻力的情況下的各種拋體運動，物體的機械能守恒。（2）受其他力作用，但其他力不做功，只有重力或系統(tǒng)內的彈力做功。（3）彈力做功伴隨著彈性勢能的變化，并且彈力做的功等于彈性勢能的減少量。二、機械能守恒的判斷方法（1）利用機械能的定義判斷（直接判斷）：若物體動能、勢能均不變，則機械能不變。若一個物體動能不變、重力勢能變化，或重力勢能不變、動能變化或動能和重力勢能同時增加（減?。?，其機械能一定變化。（2）用做功判斷：若物體或系統(tǒng)只有重力（或彈簧的彈力）做功，雖受其他力，但其他力不做功，機械能守恒。（3）用能量轉化來判斷：若物體或系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉化而無機械能與其他形式的能轉化，則物體或系統(tǒng)機械能守恒。（4）對多個物體組成的系統(tǒng)，除考慮外力是否只有重力做功外，還要考慮系統(tǒng)內力做功，有滑動摩擦力做功時，因摩擦生熱，系統(tǒng)機械能將有損失。例題1 如圖所示，質量、初速度大小都相同的A、B、C三個小球，在同一水平面上，A球豎直上拋，B球以傾斜角斜向上拋，空氣阻力不計，C球沿傾斜角為的光滑斜面上滑，它們上升的最大高度分別為hA、hB、hC，則（）A. hAhBhC B. hAhB<hCC. hAhB>hC D. hAhC>hB思路分析：對于A球和C球，當到達最高點時，速度均會減為0，所以由動能定理可得0mvmgh，所以hAhC，而當B球上升到最高點時，只有豎直方向的分速度減為0，水平方向速度保持不變，所以由動能定理得mvmvmghB，所以hAhC>hB，故D正確。答案：D例題2 如圖，質量分別為m和2m的兩個小球A和B中間用長為2L的輕桿相連，在桿的中點O處有一固定轉動軸，把桿置于水平位置后由靜止釋放，在B球順時針擺動到最低位置的過程中（ ）A. A、B兩球角速度大小始終相等B. 重力對B球做功的瞬時功率一直增大C. B球擺動到最低位置時的速度大小為D. 桿對B球做正功，B球機械能不守恒思路分析：A、B兩球用輕桿相連，角速度大小始終相等，故A正確；在水平位置時，重力對B球做功的瞬時功率為零，在豎直位置時，B球的重力和速度方向垂直，重力對B球做功的瞬時功率也為零，因此，重力對B球做功的瞬時功率先變大后變小，故B錯誤；由AB組成的系統(tǒng)中只有重力做功，故系統(tǒng)的機械能守恒。設B球擺動到最低位置時的速度為v，兩球角速度大小相等，半徑相等，所以兩者線速度也相等，應用系統(tǒng)機械能守恒定律，2mgLmgL=3mv2，解得，故C正確；假設桿對B球不做功，可得B球在最低點時的速度應為，故桿對B球做負功，B球機械能不守恒，故D錯誤。答案：AC例題3 如圖所示，固定的傾斜光滑桿上套有一個質量為m的小球，小球與一輕質彈簧一端相連，彈簧的另一端固定在地面上的A點，已知桿與水平面之間的夾角，當小球位于B點時，彈簧與桿垂直，此時彈簧處于原長。現讓小球自C點由靜止釋放，在小球滑到桿底端的整個過程中，關于小球的動能、重力勢能和彈簧的彈性勢能，下列說法正確的是（ ）A. 小球的動能與重力勢能之和保持不變B. 小球的動能與重力勢能之和先增大后減小C. 小球的動能與彈簧的彈性勢能之和保持不變D. 小球的機械能與彈簧的彈性勢能之和保持不變思路分析：由題意可知，小球下滑過程中，只有重力和彈簧的彈力做功，故小球的動能、重力勢能及彈簧的彈性勢能之和保持不變，即小球的機械能與彈簧的彈性勢能之和保持不變，選項C錯誤，D正確；小球從C點到B點過程中，彈性勢能先減小，然后增大，故小球的動能與重力勢能之和先增大后減小，選項B正確，A錯誤。故選BD。答案：BD【方法提煉】深層次理解守恒條件1. 機械能守恒的條件決不是合外力的功等于零，更不是合外力為零；“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。2. 對于一些繩子突然繃緊、物體間碰撞等情況，除非題目特別說明，否則機械能必定不守恒。3. 對于系統(tǒng)機械能是否守恒，可以根據能量的轉化進行判斷。滿分訓練：如圖所示，上表面有一段光滑圓弧的質量為M的小車A置于光滑平面上，在一質量為m的物體B自弧上端自由滑下的同時釋放A，則（）A. 在B下滑的過程中，B的機械能守恒B. 軌道對B的支持力對B不做功C. 在B下滑的過程中，A和地球組成的系統(tǒng)的機械能守恒D. A、B和地球組成的系統(tǒng)的機械能守恒思路分析：A、B因B下滑時B對A有壓力，A對B有支持力。A向左滑動，水平方向發(fā)生位移，B對A做正功，A對B做負功，因而A、B各自的機械能不守恒。A、B和地球組成的系統(tǒng)由于沒有摩擦，只有重力做功，系統(tǒng)的機械能守恒。故D正確，A、B、C錯誤。答案：D