高考物理总复习 第五单元 机械能 课时3 机械能守恒定律及其应用教师用书（含解析）新人教版-新人教版高三全册物理教案VIP免费

课时3机械能守恒定律及其应用1.重力做功与重力势能(1)重力做功的特点重力做功与路径无关,只与初、末位置的高度差有关。(2)重力势能①概念:物体由于被举高而具有的能。②表达式:Ep=mgh。③矢标性:重力势能是标量,正负表示其大小。④系统性:重力势能是地球和物体共有的。⑤相对性:重力势能的大小与参考平面的选取有关。重力势能的变化是绝对的,与参考平面的选取无关。(3)重力做功与重力势能变化的关系①定性关系:重力对物体做正功,重力势能就减少;重力对物体做负功,重力势能就增加。②定量关系:重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量,即WG=-(Ep2-Ep1)=-ΔEp。2.弹性势能3.机械能守恒定律1.(2018山西太原单元测验)篮球场上运动员练习投篮,篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐,球的轨迹如图中虚线所示。从篮球出手到落入篮筐的过程中,篮球的重力势能()。A.一直增大B.一直减小C.先减小后增大D.先增大后减小答案D2.(2018云南昆明阶段考试)如图所示,小明在玩蹦蹦杆,在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是()。A.重力势能减小,弹性势能增大B.重力势能增大,弹性势能增大C.重力势能减小,弹性势能减小D.重力势能增大,弹性势能减小答案A3.(2018广西柳州11月月考)(多选)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,物体A将弹簧压缩的过程中,物体A机械能守恒B.乙图中,斜面A置于光滑水平面,物体B沿光滑斜面下滑,物体B机械能守恒C.丙图中,不计任何阻力时A加速下落,B加速上升过程中,A、B组成的系统机械能守恒D.丁图中,小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时,小球的机械能守恒答案CD1.(2018全国卷Ⅰ,24)一质量为m的烟花弹获得动能E后,从地面竖直升空,当烟花弹上升的速度为零时,弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分,两部分获得的动能之和也为E,且均沿竖直方向运动。爆炸时间极短,重力加速度大小为g,不计空气阻力和火药的质量,求:(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间。(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。解析(1)设烟花弹上升的初速度为v0,由题给条件知E=12mv02设烟花弹从地面上升到火药爆炸所用的时间为t,由运动学公式得0-v0=-gt联立解得t=1g❑√2Em。(2)由运动学公式可知烟花弹从开始上升到火药爆炸时离地高度h1=v022g=Emg火药爆炸后,烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动,设炸后瞬间上、下两部分的速度分别为v1和v2爆炸时动量守恒,有12mv1+12mv2=0由题给条件知E=14mv12+14mv22火药爆炸后上部分能继续上升的高度h2=v122g=Emg故烟花弹上部分距地面的最大高度h=h1+h2=2Emg。答案(1)1g❑√2Em(2)2Emg2.(2018江苏卷,14)如图甲所示,钉子A、B相距5l,处于同一高度。细线的一端系有质量为M的小物块,另一端绕过A固定于B。质量为m的小球固定在细线上C点,B、C间的线长为3l。用手竖直向下拉住小球,使小球和物块都静止,此时BC与水平方向的夹角为53°。松手后,小球运动到与A、B相同高度时的速度恰好为零,然后向下运动。忽略一切摩擦,重力加速度为g,取sin53°=0.8,cos53°=0.6。求:甲(1)小球受到手的拉力大小F。(2)物块和小球的质量之比M∶m。(3)小球向下运动到最低点时,物块M所受的拉力大小T。解析(1)对小球受力分析,如图乙所示,设小球受AC、BC的拉力分别为F1、F2乙水平方向上有F1sin53°=F2cos53°竖直方向上有F+mg=F1cos53°+F2sin53°且F1=Mg联立解得F=53Mg-mg。(2)小球运动到与A、B相同高度过程中,由几何关系得小球上升高度h1=3lsin53°物块下降高度h2=2l物块和小球组成的系统机械能守恒,根据机械能守恒定律有mgh1=Mgh2解得Mm=65。(3)根据机械能守恒定律,小球最低回到起始点,设此时小球在沿AC方向的加速度大小为a,由于AC⊥BC,故物块的加速度大小也为a对物块由牛顿第二定律得Mg-T=Ma根据牛顿第三定律可知,小球受AC的拉力T'=T对小球,沿AC方向,由牛顿第二定律得T'-mgcos53°=ma解得T=8mMg5(m+M)或T=4855mg或T=811Mg。答案(1)53Mg-mg(2)6∶5(3)8mMg5(m+M)或4855mg或811Mg见《自学听讲》P83一机械能守恒的理解与判断1.对机械能守恒条件的理解(1)只受重力作用,例如不考虑空气阻力的各种抛体运动,物体的机械能守恒。(2)除重力外,...