第3讲　机械能守恒定律及其应用 课件 2027届高考物理一轮复习

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课程标准　1.知道机械能守恒的条件,理解机械能守恒定律的内容。2.会用机械能守恒定律解决单个物体或系统的机械能守恒问题。
考点1　机械能守恒的理解与判断
1.重力做功与重力势能(1)重力做功的特点:重力做功与_____无关,只与始末位置的________有关,重力做功不引起物体______ 的变化。(2)重力势能①表达式:Ep=______。②重力势能的特点:重力势能是物体和_____所共有的,重力势能的大小与参考平面的选取_____,但重力势能的变化量与参考平面的选取_______。
(3)重力做功与重力势能变化的关系:重力对物体做正功,重力势能______,重力对物体做负功,重力势能_____,即WG=________=______。2.弹性势能(1)定义:发生__________的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用而具有的势能。(2)弹力做功与弹性势能变化的关系:弹力做正功,弹性势能______;弹力做负功,弹性势能______。即W=______。
1.对机械能守恒条件的理解(1)只受重力作用,例如做抛体运动的物体机械能守恒。(2)除重力和系统内弹力做功外,物体还受其他力,但其他力不做功或做功代数和为零。(3)除重力外,只有系统内的弹力做功,并且弹力做的功等于弹性势能变化量的负值,那么系统的机械能守恒,注意并非物体的机械能守恒,如与弹簧相连的小球下摆的过程中,小球的机械能减少。
2.机械能是否守恒的三种判断方法(1)利用机械能的定义判断:若物体动能、势能之和不变,则机械能守恒。(2)利用做功判断:若物体或系统只有重力(或系统内弹簧的弹力)做功,虽受其他力,但其他力不做功(或做功代数和为零),则机械能守恒。(3)利用能量转化判断:若物体或系统与外界没有能量交换,物体或系统内也没有机械能与其他形式能的转化,则机械能守恒。
1.重力势能的变化与零势能参考面的选取有关。( )2.做加速运动的物体,其机械能可能在减小。( )3.物体所受合力为零,机械能一定守恒。( )4.系统重力势能和动能的总和保持不变,机械能一定守恒。( )5.物体克服重力做功,物体的重力势能一定增加,机械能可能减少。( )
(人教版必修第二册P94T5改编)把小球放在竖立的弹簧上,并把小球往下按至位置A,如图甲所示。迅速松手后,小球升高至最高位置C(图丙),途中经过位置B时弹簧正好处于原长(图乙)。忽略弹簧的质量和空气阻力。则小球从位置A运动到位置C的过程中,下列说法正确的是(　　)A.经过位置B时小球的加速度为零B.经过位置B时小球的速度最大C.小球、地球和弹簧所组成系统的机械能守恒D.小球、地球和弹簧所组成系统的机械能先增大后减小
(多选)(2026·宁夏吴忠期末)如图所示,下列说法正确的是(所有情况均不计摩擦、空气阻力以及滑轮质量)(　　)
A.甲图中,火箭升空的过程中,若匀速升空,机械能守恒,若加速升空,机械能不守恒B.乙图中,物块在外力F的作用下匀速上滑,物块的机械能一定增加C.丙图中,物块A以一定的初速度将弹簧压缩的过程中,物块A与弹簧组成的系统机械能守恒D.丁图中,物块A加速下落,物块B加速上升的过程中,物块B的机械能守恒
[解析]　题图甲中,火箭升空的过程中,若匀速升空,机械能增加,若加速升空,机械能增加,A错误;题图乙中,物块在外力F的作用下匀速上滑,动能不变,重力势能增加,则物块的机械能一定增加,B正确;题图丙中,物块A以一定的初速度将弹簧压缩的过程中,物块A与弹簧组成的系统机械能守恒,因为物块A与弹簧组成的系统只有动能、重力势能、弹性势能三者之间相互转化,所以系统机械能守恒,C正确;题图丁中,物块A加速下落,物块B加速上升的过程中,物块B的机械能增加,D错误。
(多选)如图所示,将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上,槽的左侧有一固定的竖直墙壁(不与槽粘连)。现让一小球自左端槽口A点的正上方由静止开始下落,从A点与半圆形槽相切进入槽内,则下列说法正确的是(　　)
A.小球在半圆形槽内运动的全过程中,只有重力对它做功B.小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中,小球的机械能守恒C.小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中,小球与半圆形槽组成的系统机械能守恒D.小球从下落到从右侧离开半圆形槽的过程中,小球的机械能守恒
[解析]　小球从半圆形槽的最低点运动到半圆形槽右侧的过程中,小球对半圆形槽的力使半圆形槽向右运动,半圆形槽对小球的支持力对小球做负功,小球的机械能不守恒,A、D错误;小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中,半圆形槽静止,则只有重力做功,小球的机械能守恒,B正确;小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中,小球与半圆形槽组成的系统只有重力和系统内弹力做功,机械能守恒,C正确。
考点2　单物体的机械能守恒问题
1.机械能守恒定律的表达式说明:单个物体应用机械能守恒定律时只能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
3.三点提醒(1)物体在运动过程中只有重力做功,机械能守恒。(2)单个物体在竖直光滑圆轨道上做圆周运动时,因只有重力做功,机械能守恒。(3)单个物体做平抛运动、斜抛运动时,因只有重力做功,也常用机械能守恒定律列式求解。
(2026·北京丰台期末)如图所示,质量为m的小球沿光滑曲面滑下,当它到达高度为h1的位置A时速度大小为v1,当它继续滑到高度为h2的位置B时速度大小为v2。重力加速度为g,下列说法正确的是(　　)
(2026·天津滨海新期末)如图所示,以相同大小的初速度v0,将小球从同一水平面分别竖直上抛、沿光滑斜面(足够长)上滑、斜上抛,三种情况下,小球达到的最大高度分别为h1、h2和h3,不计空气阻力,则正确的是(　　) A.h1=h2>h3　　　　　　B.h1=h2h2D.h1=h3