2025届高考物理一轮复习课件：第3讲 机械能守恒定律及其应用

第3讲　机械能守恒定律及其应用 一.机械能(E) 物体动能、势能的总和称为机械能，符号E 动能 势能 重力势能: 弹性势能: 1.什么是机械能？ 2.机械能是什么量？ 、相对性 标量 、状态量 1.质量为m的物体自由下落过程中,在高度h1的A点速度为v1，在高度h2的B点时速度为v2，不计空气阻力，分析A、B两位置机械能的关系。 只有重力做功，物体的机械能守恒 2.小球m以v1的速度撞向处于原长的弹簧，弹簧形变量为x时，球的速度为v2。分析A、B两位置的机械能的关系(光滑水平面) 系统内只有弹力做功，系统(小球与弹簧)的机械能守恒 若考虑空气阻力？机械能如何？ 若考虑摩擦阻力？机械能如何？ 1.在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 二.机械能守恒定律 (2)对于系统,只有重力和系统内的弹簧弹力做功，其它力不做功或其它力做功代数和为0,系统机械能守恒 (1)对单个物体,只有重力做功,其它力不做功或其它力做功代数和为0 物体机械能守恒. 2.守恒条件理解: 1.如图，A、B接触面光滑，B固定在水平面上， A自B上自由下滑过程中， 分析:A的机械能是否守恒？ (3)只有动能与势能相互转化,无其他形式能量（内能）转化 若B不固定 何如？ E初=E末 或 ΔEA增＝ΔEB减 3.小球从A点下摆过程中， 小球机械能是否守恒？ 小球与弹簧组成的系统，机械能是否守恒？ 2.单摆摆动过程中，小球机械能手否守恒？ A B C A B 4.物体A压缩弹簧构成中，分析: 1.物体A的机械能是否守恒？ 2.物体A与弹簧组成的系统机 械能是否守恒？为什么 2.如图所示，A、B构成的系统，忽略绳的质量与滑轮间的摩擦，分析: A物体机械能是否守恒？ B物体的机械能是否守恒？ A，B物体组成的系统的机械能是否守恒？ 3．(单个物体机械能守恒的判断)忽略空气阻力，下列物体运动过程中满足机械能守恒的是 A．电梯匀速下降 B．物体由光滑斜面顶端滑到斜面底端 C．物体沿着斜面匀速下滑 D．拉着物体沿光滑斜面匀速上升 4.斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止在水平面上．现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放到落至地面的过程中，下列说法中正确的是(　　) A．斜劈对小球的弹力不做功 B．斜劈与小球组成的系统机械能守恒 C．斜劈的机械能守恒 D．小球重力势能的减少量等于斜劈动能的增加量 B 5.如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，则下列说法正确的是(　　) AD C 6.小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，弹簧一直保持竖直，空气阻力不计，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中，下列说法中正确的是(　　) A．小球的动能一直减小 B．小球的机械能守恒 C．克服弹力做功大于重力做功 D．最大弹性势能等于小球减少的动能 7.(多选)如图所示，竖直放置在水平地面上的轻弹簧，下端固定在地面上，将一个金属球放置在弹簧顶端(球与弹簧不粘连)，并用力向下压球，稳定后用细线把弹簧拴牢。烧断细线，球将被弹起，脱离弹簧后能继续向上运动，则该球从细线被烧断到刚脱离弹簧的运动过程中(　　) A．球的机械能守恒 B．球的动能先增大后减小，机械能一直增加 C．金属球的动能与小弹簧的弹性势能之和一直在减小 D．球在刚脱离弹簧时动能最大 BC 8.(多选)如图所示，用轻弹簧相连的物块A和B放在光滑的水平面上，物块A紧靠竖直墙壁，一颗子弹沿水平方向射入物块B后留在其中。在下列依次进行的过程中，由子弹、弹簧和A、B所组成的系统机械能守恒的是(　　) A.子弹射入物块B的过程 B.物块B带着子弹向左运动，直到弹簧压缩量达到最大的过程 C.弹簧推着带子弹的物块B向右运动，直到弹簧恢复原长的过程 D.带着子弹的物块B因惯性继续向右运动,直到弹簧伸长量达到最大的过程 BCD 9.在两个质量分别为m和2m的小球a和b之间，用一根长为L的轻杆连接(杆的质量不计)，两小球可绕穿过杆中心O的水平轴无摩擦地转动。现让轻杆处于水平位置，然后无初速度释放，重球b向下，轻球a向上，产生转动，在杆转至竖直的过程中(　　) A．b球的重力势能减少，动能增加 B．a球的重力势能增加，动能增加 C．a球和b球的总机械能守恒 D．a球和b球的总机械能不守恒 ABC 系统(连接体)机械能守恒问题 条件: 常见模型 温馨提示 列E1=E2时，一定要确定研究的是哪个系统，要注意0势能面的选择 1.质量均为m的物体A和B分别系在一根不计质量的细绳两端，绳子跨过固定在倾角为30°的斜面顶端的定滑轮上，斜面固定在水平地面上，开始时把物体B拉到斜面底端，这时物体A离地面的高度为0.8 m，如图5所示．若摩擦力均不计，从静止开始放手让它们运动．(斜面足够长，g取10 m/s2)求： (1)物体A着地时的速度大小； (2)物体A着地后物体B继续沿斜面上滑的最大距离． (1)2 m/s (2)0.4 m 2.(多选)如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有两个质量分别为1 kg和2 kg的可视为质点的小球A和B，两球之间用一根长L＝0.2 m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h＝0.1 m。两球从静止开始下滑到光滑地面上，不计球与地面碰撞时的机械能损失，g取10 m/s2，则下列说法正确的是(　　) BD 3.如图所示，质量为m的小环(可视为质点)套在固定的光滑竖直杆上，一足够长且不可伸长的轻绳一端与小环相连，另一端跨过光滑的定滑轮与质量为M的物块相连，已知M＝2m.与定滑轮等高的A点和定滑轮之间的距离为d＝3 m，定滑轮大小及质量可忽略．现将小环从A点由静止释放，小环运动到C点速度为0，重力加速度取g＝10 m/s2，则下列说法正确的是(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)(　　) A．A、C间距离为4 m B．小环最终静止在C点 C．小环下落过程中减少的重力势能始 终等于物块增加的机械能 D．当小环下滑至绳与杆的夹角为600时, 小环与物块的动能之比为2∶1 ADE 关联速度问题 E.小环速度最大时，绳子拉力大于其重力 4.(关联物体的机械能守恒问题)如图8，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(　　) A．a落地前，轻杆对b一直做正功 B．a落地时速度大小为 C．a下落过程中，其加速度大小始终不大于g D．a落地前，当a的机械能最小时， b对地面的压力大小为mg D 5.如图所示，一根轻弹簧一端固定在O点，另一端固定一个带有孔的小球，小球套在固定的竖直光滑杆上，小球位于图中的A点时，弹簧处于原长，现将小球从A点由静止释放，小球向下运动，经过与A点关于B点对称的C点后，小球能运动到最低点D点，OB垂直于杆，则下列结论正确的是 A.小球从A点运动到D点的过程中，其最大加速度一 定大于重力加速度g B.小球从B点运动到C点的过程，小球的重力势能和弹 簧的弹性势能之和可能增大 C.小球运动到C点时，重力对其做功的功率最大 D.小球在D点时弹簧的弹性势能一定最大 AD 6. (多选)如图所示，竖直固定的光滑直杆上套有一个质量为m的小球，初始时静置于a点。一原长为l的轻质弹簧左端固定在O点，右端与小球相连。直杆上还有b、c、d三点，且b与O在同一水平线上，Ob＝l，Oa、Oc与Ob的夹角均为37°，Od与Ob的夹角为53°。现释放小球，小球从a点开始下滑，到达d点时速度为0，在此过程中弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是(重力加速度为g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(　　) BCD $$