2027年高考物理一轮复习学案练习含答案06-第六章 机械能03-第三讲 机械能守恒定律（教用）

这是一份2027年高考物理一轮复习学案练习含答案06-第六章 机械能03-第三讲 机械能守恒定律（教用）试卷主要包含了机械能守恒定律的理解与判断，单物体机械能守恒问题，系统机械能守恒问题，非质点机械能守恒问题等内容，欢迎下载使用。
课标要求
理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系；定性了解弹性势能；理解机械能守恒定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性；能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题。
考点一 机械能守恒定律的理解与判断
回归教材 强基础
1．重力做功的特点及重力势能
【答案】路径； 高度差； 机械能； mgℎ； 标量； 大小； 有关； 无关； 减少； 增加； −ΔEp； 等于
2．弹性势能
（1） 定义：物体由于发生_ _ _ _ _ _ _ _ 而具有的能。
（2） 大小：弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关，弹簧的形变量_ _ _ _ ，劲度系数_ _ _ _ ，弹簧的弹性势能越大。
（3） 弹力做功与弹性势能变化的关系：类似于重力做功与重力势能变化的关系，用公式表示：W=_ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 弹性形变
（2） 越大；越大
（3） −ΔEp
3．机械能：_ _ _ _ 和_ _ _ _ 统称为机械能，其中势能包括_ _ _ _ _ _ _ _ 和_ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】动能； 势能； 重力势能； 弹性势能
4．机械能守恒定律
（1）内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2）表达式：mgℎ1+12mv12=mgℎ2+12mv22。
【答案】保持不变
易错辨析
1．放在地面上的物体，它的重力势能一定等于0。（ ）
【答案】×
2．重力势能减小时，重力对物体做正功。（ ）
【答案】√
3．运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量。（ ）
【答案】×
4．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒。（ ）
【答案】×
思考交流．有人认为，当合外力对物体做功为0时，机械能一定守恒。这种观点正确吗？请举例说明。
提示：不正确；匀速运动的物体机械能不一定守恒。
突破核心 提能力
例1 （2023·浙江1月选考卷·4，3分）一位游客正在体验蹦极，绑上蹦极专用的橡皮绳后从跳台纵身而下。游客从跳台下落直到最低点过程中 （ ）
A. 弹性势能减小B. 重力势能减小
C. 机械能保持不变D. 绳一绷紧动能就开始减小
【答案】B
【解析】游客下落过程中，橡皮绳绷紧后，形变增大、弹性势能增大，A错误；此过程中重力做正功，重力势能减小，B正确；对游客，该过程中有除重力以外的力对游客做功，故机械能不守恒，C错误；绳恰好绷紧时，游客所受合力仍向下，速度仍会增大，动能并未开始减小，D错误。
总结归纳
判断机械能守恒的三种方法
考点二 单物体机械能守恒问题
1.机械能守恒定律表达式
说明：单个物体应用机械能守恒定律时选用守恒观点或转化观点进行列式。
2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤
例2 “打水漂”是一种传统的水面投掷游戏，游戏者运用手腕的力量让撇出去的石头在水面上弹跳数次。如图所示，游戏者在地面上以速度v抛出质量为m的石头，抛出后石头落到比抛出点低ℎ的水面上。若以抛出点为零势能点，不计空气阻力，则下列说法正确的是（重力加速度为g）（ ）
A. 抛出后石头落到水面时的势能为mgℎ
B. 抛出后石头落到水面时重力对石头做的功为−mgℎ
C. 抛出后石头落到水面上的机械能为12mv2
D. 抛出后石头落到水面上的动能为12mv2−mgℎ
【答案】C
【解析】以抛出点为零势能点，水面低于抛出点ℎ，所以石头在水面上时的重力势能为−mgℎ，A错误；抛出点与水面的高度差为ℎ，并且重力做正功，所以整个过程重力对石头做功为mgℎ，B错误；整个过程机械能守恒，以抛出点为零势能点，抛出时的机械能为12mv2，所以石头在水面时的机械能也为12mv2，C正确；根据机械能守恒定律得mgℎ=Ek2−12mv2，可得石头在水面上的动能为Ek2=12mv2+mgℎ，D错误。
例3 为激发学生参与体育活动的兴趣，某学校计划修建用于滑板训练的场地。老师和同学们围绕物体在起伏地面上的运动问题，讨论并设计了如图所示的路面，其中AB是倾角为53∘ 的斜面，凹圆弧BCD和凸圆弧DEF的半径均为R，且D、F两点处于同一高度，B、E两点处于另一高度，整个路面无摩擦且各段之间平滑连接。在斜面AB上距离水平面BE高度为ℎ（未知量）的地方放置一个质量为m的小球（可视为质点），让它由静止开始运动。已知重力加速度为g，取sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。
（1） 当ℎ=0.6R时，求小球经过最低点C时，路面受到的压力；
（2） 若小球一定能沿路面运动到F点，求ℎ的取值范围。
【答案】（1） 见解析
（2） 见解析
【解析】
（1） 由静止开始运动到C点过程中，根据机械能守恒有
mgℎ+mg(R−Rsin37∘)=12mvC2，
在C点由牛顿第二定律有
FN−mg=mvC2R，
联立解得FN=3mg，
由牛顿第三定律得路面受到的压力为
F′N=FN=3mg，
方向竖直向下。
（2） 分析可知小球能沿路面到达F点则一定可通过E点，所以ℎ>0，
刚好能沿路面到达F点而不脱离路面时有mgcs37∘=mvF2R，
根据机械能守恒有
mgℎ+mg(R−Rcs37∘)=12mvF2，
联立解得ℎ=0.2R，
故可知ℎ的取值范围为0