备考2024届高考物理一轮复习讲义第六章机械能第3讲机械能守恒定律及应用考点1机械能守恒的理解和判断

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1.重力做功的特点
（1）重力做功只取决于物体初、末位置间的[1] 高度差 ，与物体的运动[2] 路径 无关，有WG＝[3] mgh .
（2）重力做功不引起物体[4] 机械能 的变化.
2.重力势能
3.弹性势能
弹性势能是物体（一般为弹簧）由于发生弹性形变而具有的能量.弹簧的弹性势能的大小与弹簧的[11] 形变量 及[12] 劲度系数 有关.
4.机械能守恒定律
如图所示为运动员斜向上掷出铅球的简化图，设铅球质量为m，抛出初速度为v0，铅球抛出点离地面的高度为h，重力加速度为g，以地面为零势能面，若空气阻力不计，判断下列说法的正误.
（1）铅球在运动过程中动能越来越大.（ ✕ ）
（2）铅球在运动过程中重力势能越来越大.（ ✕ ）
（3）铅球在地面上的重力势能为mgh.（ ✕ ）
（4）在运动过程中，铅球的机械能守恒.（ √ ）
（5）铅球在轨迹最高处的机械能为12mv02＋mgh.（ √ ）
研透高考 明确方向
1.[单物体机械能守恒的判断]载人飞行包是一个单人低空飞行装置，如图所示，其发动机使用汽油作为燃料提供动力，可以垂直起降也可以快速前进，若飞行包（包括人）在竖直方向上匀速上升（空气阻力不可忽略），下列说法正确的是（ C ）
A.发动机对飞行包不做功
B.飞行包的重力做正功
C.飞行包的动能不变
D.飞行包的机械能不变
解析 飞行包（包括人）在竖直方向上匀速上升的过程中，发动机的动力向上，则发动机对飞行包做正功，故A错误；高度上升，飞行包的重力做负功，故B错误；飞行包（包括人）在竖直方向上匀速上升，飞行包的动能不变，故C正确；飞行包在上升过程中动能不变，重力势能变大，机械能变大，故D错误.
命题拓展
情境不变，一题多设问
[多选]下列说法正确的有（ BD ）
A.若飞行包在竖直方向上匀速向下飞行，飞行包的机械能不变
B.若飞行包在水平方向上匀速飞行，飞行包的机械能不变
C.若飞行包沿直线倾斜向上匀速飞行，飞行包的机械能不变
D.若飞行包在竖直方向上匀加速向下飞行，飞行包的机械能可能不变
解析 飞行包竖直向下匀速飞行时，动能不变，重力势能减小，则机械能减小，故A错误；飞行包在水平方向匀速飞行时，动能不变，重力势能不变，机械能不变，故B正确；飞行包沿直线倾斜向上匀速飞行时，动能不变，重力势能增加，机械能增加，故C错误；飞行包在竖直方向上匀加速向下飞行时，动能增加，重力势能减小，机械能可能不变，故D正确.
2.[系统机械能守恒的判断]如图所示为运动员参加撑竿跳高比赛的示意图，对运动员在撑竿跳高过程中的能量变化描述正确的是（ D ）
A.起跳上升过程中，运动员的机械能守恒
B.起跳上升过程中，竿的弹性势能一直增大
C.起跳上升过程中，运动员的动能一直减小
D.起跳上升过程中，运动员的重力势能一直增大
解析 运动员起跳上升过程中，竿的形变量逐渐减小，竿的弹性势能减少，转化为运动员的机械能，运动员的机械能增加，故A、B错误；运动员起跳上升过程中，竿的弹力大于运动员重力时，运动员的动能增加，竿的弹力小于运动员重力时，运动员的动能减小，故C错误；运动员起跳上升过程中，运动员的高度不断增加，则重力势能一直增大，故D正确.
方法点拨
机械能是否守恒的三种判断方法
课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
1.理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系.
2.定性了解弹性势能.
3.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.
4.能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题.
机械能守恒的理解和判断
2023：浙江6月T3，浙江1月T4，全国甲T14；
2021：浙江1月T6
1.物理观念：学会从机械能转化和守恒的视角分析物理问题，形成初步的能量观念.
2.科学思维：在应用机械能守恒定律解决问题的过程中，体会守恒的思想，领悟从守恒的角度分析问题的方法，增强分析和解决问题的能力.
3.科学探究：通过对“伽利略斜面实验”的探究，寻找守恒量，建立能量概念.
4.科学态度与责任：从不同视角分析求解生产生活中的实际问题，体会利用机械能守恒定律解决问题的便利性.
机械能守恒定律的应用
2023：上海T3，全国甲T24；
2021：广东T9，河北T6，重庆T5；
2019：海南T10
命题分析预测
机械能守恒定律的理解和应用是选择题考查的热点，另外机械能守恒定律也常与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动、动量等知识结合以计算题形式考查，综合性较强，难度较大.