第四章 第五节 机械能守恒定律（课件 学案 练习）高中物理粤教版（2019）必修 第二册

第五节　机械能守恒定律 [物理观念] 小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用,拉力和速度方向总垂直,对小球不做功,只有重力对小球做功;小球在从左向右摆动的过程中重力势能转化为动能,动能又转化回重力势能,故能摆到等高的地方. [教材链接] (1)动能　势能　(2)①保持不变　②Ek1+Ep1=Ek2+Ep2　E1=E2　③只有重力或系统内弹力做功 例1　C　[解析] 甲图中重力和弹力做功,物体A和弹簧组成的系统机械能守恒,但物体A的机械能不守恒,选项A错误.乙图中物体B除受重力外,还受弹力,弹力对B做负功,B的机械能不守恒,A、B组成的系统机械能守恒,选项B错误.丙图中绳子张力对A做负功,对B做正功,做功的代数和为零,A、B组成的系统机械能守恒,选项C正确.丁图中小球的重力势能转化为小球的动能和橡皮条的弹性势能,小球的机械能不守恒,选项D错误. 变式1　C　[解析] 由A图可知,力F对木块做正功,机械能增加,故A错误;由B图可知,力F对木块做负功,机械能减小,故B错误;C图中斜面光滑,木块运动过程中只有重力做功,只有重力势能和动能的相互转化,机械能守恒,故C正确;D图中斜面粗糙,木块下滑过程中,摩擦力做负功,机械能减小,故D错误. [物理观念] 尽管这几种情况下小球的运动过程不同,但是只有重力做功,小球的机械能守恒.小球在出发点时,各情况下的动能和重力势能(mgh)相同(取地面为重力势能为零的参考面),即初始位置的机械能相等,根据机械能守恒定律可得m+mgh=mv2,则落地时的速度大小相等. 例2　(1)5000 J　(2)625 J　(3)15 m/s　无关 [解析] (1)以水面为参考平面,则运动员在跳台上时具有的重力势能为Ep=mgh=5000 J. (2)运动员起跳时的速度为v0=5 m/s 则运动员起跳时的动能为Ek=m=625 J. (3)运动员从起跳到入水过程中,只有重力做功,运动员的机械能守恒,有mgh+m=mv2 解得v=15 m/s 此速度大小与起跳时的方向无关. 变式2　R≤h≤5R [解析] 设物块在圆弧轨道最高点时速度为v,取圆弧轨道底部所在水平面为零势能面,由机械能守恒定律得mgh=2mgR+mv2 物块在圆弧轨道最高点时受到重力mg和轨道的压力FN,重力与压力的合力提供向心力,有mg+FN=m 物块能通过最高点的条件是FN≥0 联立得v≥,h≥R 由于FN≤5mg,故v≤ 则h≤5R 所以h的取值范围是R≤h≤5R. 例3　A　[解析] 根据机械能守恒定律得v1=v2=v0,小球沿着MPN管道运动时,先减速后加速,小球沿着MQN管道运动时,先加速后减速,前者平均速率小,后者平均速率大,运动的路程相同,故t1 >t2,选项A正确. 随堂巩固 1.CD　[解析] 甲图中,不论是匀速升空还是加速升空,由于推力都对火箭做正功,所以火箭的机械能都增加,故A错误;物体匀速上升,动能不变,重力势能增加,则机械能增加,故B错误;小球在做匀速圆周运动的过程中,细线的拉力不做功,机械能守恒,故C正确; 弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动,只有重力做功,所以弹丸的机械能守恒,故D正确. 2.D　[解析] 竖直上抛的物体和沿斜面运动的物体上升到最高点时的速度均为0,由机械能守恒定律得mgh=m,斜上抛的物体在最高点时的速度不为零,设为v1,有mgh2=m-m,所以h2