2014年高三一轮复习物理 第七章《机械能》第四讲《机械能守恒 功能关系 能量守恒》2014年高三一轮复习物理 第七章《机械能》第四讲《机械能守恒 功能关系 能量守恒》.doc

第七章《机械能》第四讲《机械能守恒 功能关系 能量守恒》 【计划课时】4课时 【学习目标】 1.记住机械能守恒定律的内容、表达式、条件。 2.会判断机械能是否守恒。 3.会对单个物体和系统应用机械能守恒定律求解。 4.知道各种功能关系的含义,会用功能关系和能量守恒定律求解实际问题。 【教学重难点】 1.系统机械能守恒问题. 2.功能关系的综合应用. 【使用说明与方法指导】 1.第一、二节课：自学和合作讨论完成机械能守恒部分。 2.第三、四节课：自学和合作讨论完成功能关系部分。 一、机械能守恒定律 1机械能守恒守律：只有重力或系统内弹力做功的物体系统内，动能和重力势能、弹性势能间相互转化，但机械能的总量保持不变，这就是机械能守恒定律。 其实质是机械能内部的转化或转移。 2机械能守恒定律的适用条件：从做功来看，只有重力或系统内弹力做功的物体系统内；从能量角度看，只有系统内的动能和势能间的相互转化，没有其他能量（如内能、化学能、电能等）和系统内机械能之间的转化。具体判断方法： （1）对单个物体，只有重力做功．（只受重力，或受其他力但其他力不做功） （2）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它形式的能，则系统的机械能守恒． 【例1】下列关于机械能守恒的叙述，正确的是（ ） A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B.做变速运动的物体机械能可能守恒 C.合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒 D.若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒 【解析】选B、D.机械能守恒的条件是只有重力、弹力做功，而不是合外力为零或合外力做的功为零 ，故选项A、C错误，选项B、D正确. 【练1】如图，小球自 a 点由静止自由下落，到 b 点时与弹簧接触，到c点时弹簧 被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由 a→b→c 的运动过程中（ ） A．小球的机械能守恒 B．小球和弹簧总机械能守恒 C．小球在 b 点时动能最大 D．小球 b→c 的运动过程中加速度先减小后增大 总结：判断物体的机械能是否守恒应注意： 3．机械能守恒定律的三种表达式 (1)从守恒的角度：选取某一平面为零势能面，如果含有弹簧则弹簧处于原长时弹性势能为零，系统末状态的机械能和初状态的机械能相等，即Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2（势能包括弹性势能） (2)从能量转化的角度：系统的动能和势能发生相互转化时，系统势能的减少量等于系统动能的增加， 即ΔEp＝ΔEk（注意：重力势能的相对性和重力势能变化的绝对性） (3)从能量转移的角度：系统中有 A、B 两个物体， A 机械能的减少量等于B机械能的增加量， 即ΔEA减＝ΔEB增． 4、利用机械能守恒定律解题的一般思路： (1)、选取研究对象——单个物体、多个物体组成的系统、系统内有弹簧。 (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)、确定初末状态的机械能或运动过程中物体机械能的转化情况. (4)、选择合适的表达式列出方程，进行求解.（若选择初末态机械能能相等，则需选择零势能面） (5)、对计算结果进行必要的讨论和说明. (6)、单个物体的机械能守恒可以用动能定理代替。 5、机械能守恒定律方程往往只涉及过程的初、末两状态，不必考虑中间过程的细节，这使问题解决变得简单快捷。 6、动能定理和机械能守恒定律的比较：前者没有条件，后者有条件；前者通常适用于单个物体，后者适用于系统；动能定理反映的是合外力做功从而物体的动能发生了变化，而机械能守恒反映的是在只有重力或弹力做功的物体系统内，机械能之间发生转化或转移，而总量不变。都是标量式，都只涉及过程的初、末两状态，不必考虑中间过程的细节，但动能定理要考虑中间过程的做功。 二、机械能守恒定律的应用 1、单个物体的机械能守恒： 例2、如图，位于竖直平面内的轨道，由一段倾斜直轨道和圆形轨道分别与水平面相切连接而成，各接触面都是光滑的，圆形轨道的半径为 R.一质量为 m 的小物块从斜轨道上 A 点处由静止开始下滑，恰好通过圆形轨道最高点D．物块通过轨道连接处 B、C 时无机械能损失．求：A 点距水平面的高度 h. 解：物块在D点时由牛顿第二定律： mg=mv2/R ① 以水平面为零势能面，由机械能守恒定律： mgh=mg·2R+mv2 ② 得：h=R ③ 总结：单个物体可优先选择应用动能定理求解。上式②可根据动能定理：mg(h-2R)= mv2 -0, 动能定理的优越性在于无条件性