高三物理复 习第五章机械能守恒—势能、机械能守恒定律人教实验版.doc

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1、高三物理复习第五章机械能守恒—势能、机械能守恒定律人教实验版【本讲教育信息】一.教学内容:复习第五章机械能守恒——势能、机械能守恒定律二.重点、难点解析:(一)势能由物体间的相互作用和物体间的相对位置决定的能量叫势能,如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等。1.重力势能(1)物体由于受到重力作用而具有重力势能.一个质量为m的物体被举高到高度为h处,具有的重力势能为:。(2)重力势能是相对的,重力势能表达式中的h是物体重心到参考平面(零重力势能面)的高度。若物体在参考平面以上,则重力势能为正;若物体在参考平面以下,则重力势能为负。通常选择地面为零重力势能面。我们所关心

2、的往往不是物体具有多少重力势能,而是重力势能的变化量。重力势能的变化量与零重力势能面的选取无关。(3)重力势能的变化与重力做功的关系:重力对物体做多少正功,物体的重力势能就减少多少;重力对物体做多少负功,物体的重力势能就增加多少。即。2.弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的势能叫做弹性势能。(二)机械能守恒定律1.动能和势能(重力势能和弹性势能)统称为机械能。。2.只有重力(和系统内弹簧的弹力)做功的情形下,物体的动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变,这个结论叫机械能守恒定律。3.机械能守恒的条件:只有重力做功。4.机械能是否守恒的判断:

3、(1)利用机械能的定义:若物体在水平面上匀速运动,其动、势能均不变,其机械能守恒,若一个物体沿斜面匀速下滑,其动能不变,重力势能减少,其机械能减少,此类判断比较直观,但仅能判断难度不大的题目。(2)利用机械能守恒的条件,即系统只有重力(和弹力)做功,如果符合上述条件,物体的机械能守恒(此弹力仅为弹簧的弹力)。(3)除重力(或弹力)做功外,还有其他的力做功,若其他力做功之和为0,物体的机械能守恒;反之,物体的机械能不守恒。(4)对某一系统,物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化,系统跟外界没有发生机械能的传递,机械能也没有转变成其他形式的能(如内能),则系统的机械能

4、守恒。(三)机械能守恒定律的应用1.应用机械能守恒定律时,相互作用的物体间的力可以是变力,也可以是恒力,只要符合守恒条件,机械能就守恒.用心爱心专心而且机械能守恒定律只涉及物体系的初、末状态的物理量,而不需分析中间过程的复杂变化,使处理问题得到简化,应用的基本思路如下:(1)选取研究对象——物体或系统。(2)根据研究对象所经历的物理过程,进行受力、做功分析,判断机械能是否守恒。(3)恰当地选取参考平面,确定研究对象在过程的初末状态的机械能。在选参考平面时,应视具体情况灵活选取,可使问题大大简化。(4)根据机械能守恒定律列方程,进行求解。2.应用机械能守恒定律处理综合问

5、题列方程时,通常可以从以下两个角度列式:(1)守恒观点,开始状态机械能等于末状态的机械能,即(2)转化观点动能(或势能)的减少量等于势能(或动能)的增加量,即【典型例题】例l.长为l的轻绳,一端系一质量为m的小球,一端固定于O点。在O点正下方距O点h处有一枚钉子C。现将绳拉到水平位置。如图所示。将小球由静止释放,欲使小球到达最低点后以C为圆心做完整的圆周运动,试确定h应满足的条件。解析:小球在运动过程中,受重力和绳的拉力作用,由于绳的拉力时刻与球的速度垂直,所以绳的拉力不对小球做功,即小球运动过程中,只有重力对其做功,故机械能守恒。显然,h越小,C的位置越高,小球在以

6、C为圆心做圆周运动时,经过C正上方的速度v最小,由于v存在极小值,故h存在极小值。设小球在C点正上方时,速度为v,分析此时小球受力情况如图所示,则①由解得②用心爱心专心又由以上分析,小球运动过程中机械能守恒,以小球位于C点正上方所在水平面为零势面,则有:③联立②③解得④故h应满足的条件即为④式。答案:(四)连接体系统的机械能守恒对于系统应用机械能守恒定律要注意:1.合理选取系统,判断是哪个系统的机械能守恒.2.清楚系统内各部分机械能(动能、势能)的变化情况.明确各部分机械能是否守恒.如这类题的演练中许多同学常常分别对A、B球运用机械能守恒定律求解:对A:对B:实际上,

7、他没有判断A、B球机械能是否守恒就运用其求解.我们下面看A、B单独考虑,机械能是否守恒。如图所示:长为l和2l的轻绳分别系着A、B球,另一端固定后由水平位置释放,运动过程中对应位置速度分别为和,易知对应位置,其角速度分别为可见,每一对应位置,,即A、B同时释放后,到达对应位置所需时间不同。若A、B同时连于一轻绳上,则释放后运动过程中将出现如图所示情形,对A、B球而言不再仅有重力做功,因而机械能不守恒,由于T、T’用心爱心专心分别对A、B做负功和正功,故最终A的速度比小,而B的速度比大。例2.长为21的轻杆,在杆的中点及一端分别固定有质量为m的小球A、

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