【高考总动员】2016届高三物理一轮复习课件：第5章-第3节 机械能守恒定律

提 升
练
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高三总复习·物理
提
素
研
养
动
·
向
【解析】 (1)设最高点 A 与最低点 C 之间的高度差为 物
·
理
考 向
h.则
模 型
真
题
h＝h1＋h2＝1.2 m＋0.8 m＝2 m.
重 落
实
设跳板被压到最低点 C 时的弹性势能为 Ep，根据机械能 ·
深
切 守恒，有
化
脉
学
搏
习
·
核 心
Ep＝mgh＝60×10×2 J＝1.2×103 J.
重 落
实
正确．两滑块重力势能的变化量等于弹簧弹性势能的减少量， ·
深
切 故重力势能的变化量相同，选项 D 错误．
化
脉
学
搏
【答案】 C
习
·
核
心
课
突
时
破
提
升
练
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提
素
研 3．(2012·大纲全国卷)一探险队员在探险时
动
养
·
向
·
遇到一山沟，山沟的一侧竖直，另一侧的坡面
物 理
考 向
呈现抛物线形状．此队员从山沟的竖直一侧，
课
突
时
破
提
升
练
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高三总复习·物理
提
素
研
养
动
·
向
·
(2)设最高点与水面之间的高度差为 H.则，H＝h1＋h2＋
物 理
考 向
h3＝1.2 m＋0.8 m＋2.2 m＝4.2 m.
模 型
百度文库
真
题
运动员做自由落体运动，设运动员入水前的速度为 v，
重 落
实
由机械能守恒定律，mgH＝12mv2
·
深
切
化
脉 搏
解得：v＝ 2gH＝2 21 m/s.
养
·
向
物
·
当弹簧的弹力和滑块重力沿斜面向下的分力大小相等 理
考 向 真
时，滑块的速度最大，由于两滑块的质量不同，故两滑块速
模 型
题
重
度分别达到最大时，与质量大的滑块接触的弹簧的形变量较 落 实
小，根据能量守恒定律可知，质量大的滑块的最大速度较小，
·
深
切
化
脉 选项 A 错误．刚撤去外力时，两滑块的加速度最大，根据牛 学
实
能恰好相等．不计空气阻力．该物块落地时的速度方向与水 ·
深
切 平方向的夹角为( )
化
脉
学
搏
·
核
A.π6
B.π4
习
心
课
突
π
破
C.3
π D.12
时 提 升
练
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高三总复习·物理
提
素
研
养
动
【解析】 根据平抛运动的规律和机械能守恒定律解 ·
向
物
·
考
题．设物块水平抛出的初速度为 v0，高度为 h，由机械能守
提 升
练
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高三总复习·物理
提
素
研
【例 1】 在如图 5-3-3 所示的物理过程示意图中，甲图 养
动
·
向 为一端固定有小球的轻杆，从右偏上 30°角释放后绕光滑支 物
·
理
考 向
点摆动；乙图为末端固定有小球的轻质直角架，释放后绕通
模 型
真
题 过直角顶点的固定轴 O 无摩擦转动；丙图为置于光滑水平面 重 落
上的 A、B 两小车，B 静止，A 获得一向右的初速度后向右
实
·
深
切 运动，某时刻连接两车的细绳绷紧，然后带动 B 车运动；丁 化
脉
学
搏 图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车，把用细绳悬 习
·
核 心
挂的小球从图示位置释放，小球开始摆动．则关于这几个物
课
突
时
破 理过程(空气阻力忽略不计)，下列判断中正确的是( )
实
由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧，则从撤去外力到物块速度 ·
切 第一次减为零的过程，两物块( )
深 化
脉
学
搏
A．最大速度相同
习
·
核 心
B．最大加速度相同
课
突
时
破
C．上升的最大高度不同
提 升
练
D．重力势能的变化量不同
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高三总复习·物理
【解析】
质量不同的两物块在弹簧弹力作用下做变速
提 素
研 动
运动，根据牛顿第二定律及能量守恒定律解决问题．
考
向 真
的和是否变化．
理 模 型
题
重
2．用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)
落 实
做功，或有其他力做功，但其他力做功的代数和为零，则机
·
深
切
化
脉 械能守恒．
搏
学 习
·
核
3．用能量转化来判断：若物体系统中只有动能和势能的
心
课
突 相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系统机 时
破
提
升
械能守恒．
练
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高三总复习·物理
提
素
研
突破训练 1
养
动
·
向 (多选)(2013·广东高考)如图 5-3-4，游乐场中，
物
·
理
考 向
从高处 A 到水面 B 处有两条长度相同的光滑轨
模 型
真
题 道．甲、乙两小孩沿不同轨道同时从 A 处自由滑 图 5-3-4 重 落
向 B 处，下列说法正确的有( )
实
·
2．应用机械能守恒的一般步骤
提 素
研
养
动 向
单个物体
·
(1)选取研究对象多个物体组成的系统
考 向
系统内有弹簧
·
物 理 模 型
真
题
重
(2)根据受力分析和各力做功情况分析，确定是否符合机 落 实
械能守恒条件．
·
深
切 脉
化
(3)确定初末状态的机械能或运动过程中物体机械能的 学
搏
习
· 转化情况．
核
心 突
(4)选择合适的表达式列出方程，进行求解．
学 习
·
核
【答案】 (1)1.2×103 J
心
课
突
时
破 (2)2 21 m/s
提 升
练
菜单
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提
素
研 【例 3】 [考向：多个物体系统机械能守恒]如图
动
养
·
向
·
5-3-6 所示，物块 A 的质量为 M，物块 B、C 的质量
物 理
考 向
都是 m，并都可看作质点，且 m<M<2m.三物块用细
模 型
真
题 以速度 v0 沿水平方向跳向另一侧坡面．如图
重 落
实
5-3-2 所示，以沟底的 O 点为原点建立坐标系 图 5-3-2
·
深
切 脉
Oxy.已知，山沟竖直一侧的高度为 2h，坡面的抛物线方程为
化 学
搏
习
·
核 心
y＝21hx2，探险队员的质量为 m.人视为质点，忽略空气阻力，
课
突 破
重力加速度为 g.
心
课
突 破
【答案】 (1)12m(v20＋v420g＋2hg2h) (2) gh；32mgh
时 提 升 练
菜单
高三总复习·物理
提
素
研 动
[考向分析]
养
·
向
· 1.考纲 (1)重力做功与重力势能 Ⅱ
物 理
考
向 展示 (2)机械能守恒定律及其应用 Ⅱ
模 型
真
题
重
该节是高考热点内容之一，单独命题和综合考查的几 落
化 学 习
核
心
课
突
时
破
提
升
练
菜单
高三总复习·物理
提
素
研
养
动
(2)⑤式可以改写为
·
向
物
·
考 向
v2＝( v20＋gh－ v220g＋hgh)2＋3gh⑥
理 模 型
真
题
v2 取极小的条件为⑥式中的平方项等于 0，由此得
重 落
实
v0＝ gh⑦
·
深
切 脉
此时 v2＝3gh，则最小动能为
化 学
搏
习
·
核
(12mv2)min＝32mgh.⑧
2.命题
实
率都很高，单独命题往往以选择题形式出现，综合考 ·
切 脉
趋势 查以计算题形式出现的几率大．
深 化 学
搏
习
· 3.选材 取材生活实例，结合直线平抛、圆周或其他运动形式，
核
心 突
特点 考查对机械能守恒定律的理解和实际应用能力.
课 时
破
提
升
练
菜单
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提
素
研
养
动 向
考点一 机械能守恒条件的判断、理解
向
物 理 模 型
真 题
2gh，所以甲、乙两小孩在同一高度时，速度大小相等，选 重
落
项 B 正确；甲、乙两小孩在运动过程的 v－t 图象如图所示．由 实
·
切 v－t 图象可知，选项 A、C 错误，选项 D 正确．
深 化
脉
学
搏
习
·
核
心
课
突
时
破
提
【答案】 BD
升 练
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高三总复习·物理
提
素
研
养
动
·
向
物
·
理
考
考点二 机械能守恒定律的表达式及应用
向
模 型
真
题
1.机械能守恒定律的表达式
重
落
(1)守恒观点：Ek＋Ep＝Ek′＋Ep′(一定要选零势能面)
实
·
深
切
(2)转化观点：ΔEk＝－ΔEp(不需要选零势能面)
化
脉
学
搏
·
(3)转移观点：ΔE 增＝ΔE 减(不需要选零势能面)
习
核
心
课
突
时
破
提
升
练
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高三总复习·物理
时 提
升
练
菜单
高三总复习·物理
2．(2014·福建高考)如图 5-3-1 所示，两根相同
提
素
研 的轻质弹簧，沿足够长的光滑斜面放置，下端固
养
动
·
向 定在斜面底部挡板上，斜面固定不动．质量不 ·
图 5-3-1
物 理
考 向
同、形状相同的两物块分别置于两弹簧上端．现用外力作用在
模 型
真
题 物块上，使两弹簧具有相同的压缩量，若撤去外力后，两物块 重 落
搏
习
·
核 心
顿第二定律得 kx－mgsin θ＝ma(θ 为斜面倾角)，a＝kmx－gsin
课
突
时
破
θ，由于两滑块的质量不同，故两滑块的最大加速度不同，选
提 升
练
项 B 错误．
菜单
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提
素
研
养
动
·
向
物
·
理
考 向
模
整个过程中，弹簧的弹性势能全部转化为滑块的重力势 型
真
题
能，由于两滑块质量不同，故上升的最大高度不同，选项 C
切
化
脉 搏
丁图过程中细绳也会拉动小车运动，取地面为参考系，小球
学 习
·
核
的轨迹不是圆弧，细绳会对小球做功，小球的机械能不守恒，
心
课
突 破
把小球和小车当做一个系统，机械能才守恒．
时 提
【答案】 A
升 练
菜单
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【反思总结】
提 素
研 动
养
机械能守恒的判断方法
·
向
物
·
1．利用机械能的定义判断(直接判断)：分析动能和势能
研
养
动 向
能守恒；乙图过程中 A、B 两球通过杆相互影响(例如开始时
·
物
·
考
A 球带动 B 球转动)，轻杆对 A 的弹力不沿杆的方向，会对小
向
理 模 型
真 球做功，所以每个小球的机械能不守恒，但把两个小球作为
题
重
一个系统时机械能守恒；丙图中绳子绷紧的过程虽然只有弹
落 实
·
力作为内力做功，但弹力突变有内能转化，机械能不守恒； 深
深
切
A．甲的切向加速度始终比乙的大
化
脉
学
搏
·
B．甲、乙在同一高度的速度大小相等
习
核 心
C．甲、乙在同一时刻总能到达同一高度
课
突
时
破
D．甲比乙先到达 B 处
提 升
练
菜单
高三总复习·物理
提
素
研 动
【解析】
甲、乙两小孩沿光滑轨道从 A 运动到 B，只
养
·
向
·
考
有重力做功，根据机械能守恒定律，得 mgh＝12mv2，即 v＝
高点，运动员做自由落体运动，竖直落入水中．将运动员视
实
·
切
为质点，运动员的质量 m＝60 kg，g＝10 m/s2.最高点 A、水
深 化
脉
学
搏
·
平点 B、最低点 C 和水面之间的竖直距离如图 5-3-5 所示．求：
习
核 心
(1)跳板被压缩到最低点 C 时具有的弹性势能．
课
突
时
破
(2)运动员入水前的速度大小．
·
x＝v0t①
切
深 化
脉 搏
·
2h－y＝12gt2②
学 习
核
心
根据题意有
突
课 时
破
y＝2xh2 ③
提 升 练
菜单
高三总复习·物理
提
素
研
养
动
·
向
物
·
理
考
由机械能守恒，落到坡面时的动能为
向
模 型
真
题
12mv2＝12mv20＋mg(2h－y)④
重 落 实
联立①②③④式得
·
深
切 脉 搏
·
12mv2＝12m(v20＋v420g＋2hg2h)．⑤
高三总复习·物理
提
素
研
养
动
·
向
物
·
理
考 向
模 型
真
题
重
落
第 3 节 机械能守恒定律
实
·
深
切
化
脉
学
搏
习
·
核
心
课
突
时
破
提
升
练
菜单
高三总复习·物理
提
素
研
养
动 向
[真题回放]
·
物
·
理
考 向
模
1．(2014·新课标全国卷Ⅱ)取水平地面为重力势能零 型
真
题 点．一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势 重 落
向
理 模 型
真 题
恒定律得12mv20＝mgh，即 v0＝ 2gh.物块在竖直方向上的运动
重 落
实
是自由落体运动，故落地时的竖直分速度 vy＝ 2gh＝vx＝v0， ·
深
切 脉 搏
则该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角 θ＝π4，故选项
化 学 习
·
核
B 正确，选项 A、C、D 错误．
心
课
突 破
【答案】 B
提 升
练
菜单
高三总复习·物理
提
素
研
养
动
·
向
物
·
理
考 向
模 型
真
题
重
图 5-3-3
落 实
A．甲图中小球机械能守恒
·
深
切
化
脉
B．乙图中小球 A 的机械能守恒
学
搏
习
·
C．丙图中两车组成的系统机械能守恒
核
心 突
D．丁图中小球的机械能守恒
课 时
破
提
升
练
菜单
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提
【解析】 甲图过程中轻杆对小球不做功，小球的机械 素
时 提
升
练
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提
研
(1)求此人落到坡面的动能；
素 养
动
·
向
(2)此人水平跳出的速度为多大时，他落在坡面时的动能 物
·
理
考 最小？动能的最小值为多少？
向
模 型
真 题
【解析】 (1)设该队员在空中运动的时间为 t，在坡面 重
落
上落点的横坐标为 x，纵坐标为 y.由运动公式和已知条件得 实
模 型
真
题
线通过滑轮连接，物块 B 与物块 C 的距离和物块 C 图 5-3-6
重 落
实
到地面的距离都是 L.现将物块 A 下方的细线剪断，若物块 A ·
课 时
破
提
(5)对计算结果进行必要的讨论和说明．
升 练
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提
素
研
【例 2】 [考向：单个物体机械能守恒]在
养
动
·
向 跳水比赛中，有一个单项是“3 米跳板”，比赛
物
·
理
考 的过程可简化如下：运动员走上跳板，起跳后
向
模 型
真
题 跳板被压到最低点，然后跳板又将运动员弹到最 图 5-3-5 重 落
·
物
·
理
考 向
模
只有重力或弹力做功，可以从以下四个方面进行理解 型
真
题
(1)物体只受重力或弹力作用．
重 落
实
(2)存在其他力作用，但其他力不做功，只有重力或弹力 ·
深
切 做功．
化
脉
学
搏
·
(3)其他力做功，但做功的代数和为零．
习
核 心
(4)存在相互作用的物体组成的系统只有动能和势能的 课
突
时
破 相互转化，无其他形式能量的转化．