18版高考物理二轮复习第1部分专题整合突破专题6机械能守恒定律功能关系教案.pdf
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1、1 。 。 。 内部文件,版权追溯 内部文件,版权追溯 内部文件,版权追溯 内部文件,版权追溯 专题六机械能守恒定律功能关系 知识结构互联 核心要点回扣 1机械能守恒定律的三种观点 (1) 守恒观点:Ek1Ep1Ek2Ep2,要选零势能参考面 (2) 转化观点: Ek Ep,不用选零势能参考面 (3) 转移观点: EA EB,不用选零势能参考面 2力学中五种常见的功能关系 考点 1 机械能守恒定律的应用 ( 对应学生用书第28 页) 品真题感悟高考 考题统计 五年 6 考: 2016 年卷 T16、T21、卷 T242015 年卷 T21 2014 年卷 T15、T17 2 考情分析 1本考点
2、高考命题选择题集中在物体系统机械能守恒及物体间的做功特点、力与运动的关 系;计算题结合平抛、圆周运动等典型运动为背景综合考查 2熟练掌握并灵活应用机械能的守恒条件、掌握常见典型运动形式的特点及规律是突破该 考点的关键 3对一些“绳子突然绷紧”“物体间碰撞”等问题,机械能一般不守恒,除非题目中有特 别说明及暗示 1( 系统机械能守恒)( 多选)(2015 卷T21) 如图 6-1 所示,滑块a、b的质量均为m,a套 在固定竖直杆上,与光滑水平地面相距h,b放在地面上a、b通过铰链用刚性轻杆连 接,由静止开始运动不计摩擦,a、b可视为质点,重力加速度大小为g. 则( ) 【导学号: 1962407
3、0】 图 6-1 Aa落地前,轻杆对b一直做正功 Ba落地时速度大小为2gh Ca下落过程中,其加速度大小始终不大于g Da落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg 题眼点拨 刚性轻杆不伸缩,两滑块沿杆的分速度相同;轻杆对滑块a、b都 做功,系统机械能守恒 BD 由题意知,系统机械能守恒设某时刻a、b的速度分别为va、vb. 此时刚性轻 杆与竖直杆的夹角为,分别将va、vb分解,如图因为刚性杆不可伸长,所以沿 杆的分速度v与v是相等的,即vacos vbsin . 当a滑至地面时90, 此时vb0,由系统机械能守恒得mgh 1 2mv 2 a,解得va2gh,选项 B正确同时由 于
4、b初、末速度均为零, 运动过程中其动能先增大后减小,即杆对b先做正功后做负 功,选项 A错误杆对b的作用先是推力后是拉力,对a则先是阻力后是动力,即a 的加速度在受到杆的向下的拉力作用时大于g,选项 C错误b的动能最大时,杆对 a、b的作用力为零, 此时a的机械能最小,b只受重力和支持力,所以b对地面的压 力大小为mg,选项 D正确正确选项为B 、 D. 3 ( 多选 ) 在第 1 题中,若将轻杆换成轻绳,如图6-2 所示,将质量为2m的重物 悬挂在轻绳的一端,轻绳的另一端系一质量为m的环,环套在竖直固定的光滑直杆上, 光滑定滑轮与直杆的距离为d. 杆上的A点与定滑轮等高,杆上的B点在A点正下
5、方距离 为d处现将环从A处由静止释放,不计一切摩擦阻力,下列说法正确的是( ) 图 6-2 A环到达B处时,重物上升的高度h d 2 B环到达B处时,环与重物的速度大小相等 C环从A到B,环减少的机械能等于重物增加的机械能 D环能下降的最大高度为 4d 3 CD 环到达B处时,对环的速度进行分解,可得v环cos v物,由 题图中几何关系可知45,则v环2v物, B错误;因环从A到B, 环与重物组成的系统机械能守恒,则环减少的机械能等于重物增加的 机械能, C正确;当环到达B处时,由题图中几何关系可得重物上升的 高度h(21)d,A错误;当环下落到最低点时,设环下落高度为H, 由机械能守恒有mg
6、H2mg(H 2 d 2 d) ,解得H 4 3d,故 D正确 2( 单个物体的机械能守恒 )(2016 卷T24) 如图 6-3 所示,在竖直平面内有由 1 4 圆弧AB和 1 2圆弧 BC组成的光滑固定轨道,两者在最低点B平滑连接AB弧的 半径为R,BC弧的半径为 R 2. 一小球在 A点正上方与A相距 R 4处由静止开始自由下落, 经A 点沿圆弧轨道运动 4 图 6-3 (1) 求小球在B、A两点的动能之比; (2) 通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点 题眼点拨 “光滑固定轨道”说明运动过程机械能守恒;“运动到C点”说明 在C点轨道对球压力N0. 【解析】(1) 设小球的质量为m,小球
7、在A点的动能为EkA,由机械能守恒定律得EkA mg R 4 设小球在B点的动能为EkB,同理有EkBmg 5R 4 由式得 EkB EkA5. (2) 若小球能沿轨道运动到C点,则小球在C点所受轨道的正压力N应满足N0 设小球在C点的速度大小为vC,由牛顿第二定律和向心加速度公式有Nmgm v 2 C R 2 由式得,vC应满足mgm 2v 2 C R 由机械能守恒定律得mg R 4 1 2mv 2 C 由式可知,小球恰好可以沿轨道运动到C点 【答案】(1)5 (2) 能沿轨道运动到C点 (2014卷T17) 如图所示,一质量为M的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖 直平面内;套在大环上质量为m
8、的小环 ( 可视为质点 ) ,从大环的最高处由静止滑下重 力加速度大小为g. 当小环滑到大环的最低点时,大环对轻杆拉力的大小为( ) AMg5mgBMgmg CMg5mgDMg10mg 5 C 设大环半径为R,质量为m的小环滑下过程中遵守机械能守恒定律,所以 1 2mv 2 mg2R. 小环滑到大环的最低点时的速度为v2gR,根据牛顿第二定律得FNmg mv 2 R ,所以在最低点时大环对小环的支持力FNmg mv 2 R 5mg. 根据牛顿第三定律知, 小环对大环的压力FNFN5mg,方向向下对大环,据平衡条件,轻杆对大环的 拉力TMgFNMg5mg. 根据牛顿第三定律,大环对轻杆拉力的大小
9、为TT Mg5mg,故选项C正确,选项A 、B、D错误 释疑难类题通法 1判断机械能守恒的两个角度 (1) 若只有物体重力和弹簧弹力做功,则物体和弹簧组成的系统机械能守恒 (2) 若系统只有动能和势能的相互转化,没有机械能与其他形式的能( 如摩擦热 ) 的相 互转化,则系统机械能守恒 2机械能守恒定律应用中的“三选取” 图 6-4 (1) 研究对象的选取 研究对象的选取是解题的首要环节,有的问题选单个物体(实为一个物体与地球组成 的系统 ) 为研究对象,有的选几个物体组成的系统为研究对象,如图6-4 所示单选物 体A机械能减少不守恒,但由物体A、B二者组成的系统机械能守恒 (2) 研究过程的选
10、取 研究对象的运动过程分几个阶段,有的阶段机械能守恒,而有的阶段机械能不守恒, 因此在应用机械能守恒定律解题时要注意过程的选取 (3) 机械能守恒表达式的选取 守恒观点:Ek1Ep1Ek2Ep2.( 需选取参考面) 转化观点:Ep Ek.( 不需选取参考面) 转移观点:EA增EB减( 不需选取参考面) 对考向高效速练 考向 1 机械能守恒条件的应用 1(2015天津高考) 如图 6-5 所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环,圆环 6 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,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(
11、 未 超过弹性限度 ) ,则在圆环下滑到最大距离的过程中( ) 【导学号: 19624071】 图 6-5 A圆环的机械能守恒 B弹簧弹性势能变化了3mgL C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 B 圆环在下滑过程中,圆环的重力和弹簧的弹力对圆环做功,圆环的机 械能不守恒,圆环和弹簧组成的系统机械能守恒,系统的机械能等于圆环 的动能和重力势能以及弹簧的弹性势能之和,选项A、D错误; 对圆环进行 受力分析,可知圆环从静止开始先向下加速运动且加速度逐渐减小,当弹 簧对圆环的弹力沿杆方向的分力与圆环所受重力大小相等时,加速度减为 0,速度达到最大,而后加速度
12、反向且逐渐增大,圆环开始做减速运动,当圆环下滑 到最大距离时, 所受合力最大, 选项 C错误;由图中几何关系知圆环的下降高度为3 L,由系统机械能守恒可得mg3LEp,解得 Ep3mgL,选项 B正确 考向 2 单个物体机械能守恒 2(2017江苏高考T5) 如图 6-6 所示, 一小物块被夹子夹紧,夹子通过轻绳悬挂在小环上, 小环套在水平光滑细杆上物块质量为M,到小环的距离为L,其两侧面与夹子间的最 大静摩擦力均为F. 小环和物块以速度v向右匀速运动, 小环碰到杆上的钉子P后立刻停 止,物块向上摆动整个过程中,物块在夹子中没有滑动小环和夹子的质量均不计, 重力加速度为g. 下列说法正确的是(
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