2018届高考物理主题二机械能及其守恒定律习题课机械能守恒定律的应用学案教科版

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1、习题课　机械能守恒定律的应用　机械能是否守恒的判断[要点归纳]1.利用机械能的定义判断：判断物体动能和势能的和即机械能是否变化，如匀速上升、匀速下降、沿斜面匀速运动的物体机械能必定不守恒。2.用做功判断：看物体或系统是否只有重力(或弹簧的弹力)做功。3.用能量转化来判断：看是否存在其他形式的能和机械能相互转化，如有滑动摩擦力做功时，因摩擦生热，系统机械能将有损失。4.对一些绳子突然绷紧、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。[试题案例][例1]如图1所示，固定的竖直光滑长杆上套有质

2、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，并且处于原长状态，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(　　)图1A.圆环的机械能守恒B.弹簧弹性势能变化了mgLC.圆环下滑到最大距离时，所受合力为零D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变解析　圆环在下落过程中机械能减少，弹簧弹性势能增加，而圆环与弹簧组成的系统机械能守恒。圆环下落到最低点时速度为零，但是加速度不为零，即合力不为零

3、；圆环重力势能减少了mgL，由机械能守恒可知，弹簧的弹性势能增加mgL，故选项B正确。答案　B理解机械能守恒的条件时(1)不能误认为是“合力的功等于零”，也不能误认为是“合力为零”；(2)“只有重力做功”不能误认为是“只受重力作用”。12[针对训练1]如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(　　)A.甲图中，火箭升空的过程中，若匀速升空机械能守恒，若加速升空机械能不守恒B.乙图中，物体匀速向上运动，机械能守恒C.丙图中，物块A将弹簧压缩的过程中，物体A机械能守恒D.丁图中，轻弹簧将A、B两小车

4、弹开，两小车组成的系统机械能不守恒，两小车和弹簧组成的系统机械能守恒解析　题图甲中无论火箭匀速上升还是加速上升，都有推力做功，机械能增加，因而机械能不守恒；题图乙中拉力F做功，机械能不守恒；题图丙中，物块向下运动过程中，重力和弹簧的弹力做功，物块和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A机械能不守恒；题图丁中，弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能转化为两小车的动能，两小车与弹簧组成的系统机械能守恒。答案　D　单个物体多过程中的机械能守恒问题[要点归纳]　1.在机械能守恒定律的应用中，常涉及与平抛运动、圆周运动等相

5、结合的多过程问题。2.应用机械能守恒定律求解多过程问题的基本思路(1)弄清物体的运动由哪些过程组成。(2)分析每个过程中物体的受力情况及运动情况。(3)分析相关过程中的动能、势能的变化特点，是否满足机械能守恒的条件。(4)从总体上把握全过程，根据机械能守恒定律、平抛运动的规律、圆周运动的规律及一些临界条件等列出对应的方程，解决有关问题。[试题案例][例2](2018·临沂高一检测)如图2所示，竖直平面内的一半径R＝0.50m的光滑圆弧槽BCD，B点与圆心O等高，一水平面与圆弧槽相接于D点，质量m＝0.

6、10kg的小球从B点正上方H＝0.95m高处的A点自由下落，由B点进入圆弧轨道，从D点飞出后落在水平面上的Q点，DQ间的距离x＝2.4m，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＝0.80m，g取10m/s2，不计空气阻力，求：12图2(1)小球经过C点时轨道对它的支持力大小N；(2)小球经过最高点P的速度大小vP；(3)D点与圆心O的高度差hOD。解析　(1)设小球经过C点时速度为v1，取C点为零势能面，由机械能守恒有mg(H＋R)＝mv由牛顿第二定律有N－mg＝代入数据解得N＝6.8N

7、。(2)小球从P到Q做平抛运动，有h＝gt2＝vPt代入数据解得vP＝3.0m/s。(3)取DQ为零势能面，由机械能守恒定律，有mv＋mgh＝mg(H＋hOD)，代入数据，解得hOD＝0.30m。答案　(1)6.8N　(2)3.0m/s　(3)0.30m[针对训练2](2018·郑州高一检测)如图3所示，位于竖直平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成，圆弧半径Oa水平，b点为抛物线顶点。已知h＝2m，s＝m。取重力加速度大小g＝10m/s2。图3(1)一小环套在轨道上从a点由静止滑下，当其

8、在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道的半径；(2)若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下，求环到达c点时速度的水平分量的大小。12解析　(1)小环在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，即小环在该段以某一初速度vb做平抛运动，运动轨迹与轨道bc重合，故有s＝vbth＝gt2从ab滑落过程中，小环机械能守恒，选b点为参考平面，则有0＋mgR＝mv＋0联立三式可得R＝＝0.25m。(2)小环在下滑过程中，初速度为零，只有重力做功，小环机械