机械能守恒定律及其应用 -教学设计【教学参考】

机械能守恒定律及其应用（-教学设计【教学参考】机械能守恒定律及其应用（-教学设计【教学参考】机械能守恒定律及其应用（-教学设计【教学参考】高三一轮复习专用·机械能守恒定律及其应用教学设计机械能守恒定律及其应用考纲导读高考对机械能守恒定律的考查重点是：连接体问题，与弹簧有关的问题，与实际情境相结合的问题。机械能守恒定律是高中物理的重要规律，也是高考命题考查的重点之一。为了增加试题的综合性，高考命题一般将机械能守恒定律与其它知识相结合在一起，设置新新情境考查。预计2020年高考将会以新颖的情境对机械能守恒定律进行考查。教学目标进一步理解机械能守恒的条件及其判定。能灵活应用机械能守恒定律的三种表达式列方程。在多个物体组成的系统中，会应用机械能守恒定律解决相关问题。教学重点机械能守恒定律的条件机械能守恒定律的应用教学难点：机械能守恒定律的应用考点精析考点1机械能、机械能守恒定律1．重力势能：物体由于被举高而具有的能．2．重力做功与重力势能的关系：重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关．重力对物体做正功，重力势能就减少；重力对物体做负功，重力势能就增加．重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量，即.3．弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量．4．弹力做功与弹性势能的关系：弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加．弹力对物体做的功等于弹性势能的减少量，即．5．机械能：动能和势能统称为机械能．6．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，动能与势能相互转化，而总的机械能保持不变．(2)判断机械能是否守恒的方法．①根据力做功判断，系统内只有重力做功或弹力做功，机械能守恒．②根据能的转化判断，只发生系统内势能与动能的转化，机械能守恒．题组1机械能、机械能守恒定律1．(多选)忽略空气阻力，下列物体运动过程中满足机械能守恒的是()A．电梯匀速下降B．物体沿斜面匀速下滑C．人造卫星绕地球做匀速圆周运动D．铅球运动员抛出的铅球从抛出到落地前解析：A、B选项除了受重力外，还受到了其他力的作用，而且这些力做了负功，机械能将减少，C、D选项中的物体都是只受重力，而且重力做了功．答案：CD2．(多选)如图所示，在地面上以速度抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上．若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，则下列说法中正确的是()A．重力对物体做的功为mghB．物体在海平面上的势能为mghC．物体在海平面上的动能为eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－mghD．物体在海平面上的机械能为eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解析:重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关，抛出点与海平面的高度差为h，并且重力做正功，所以整个过程重力对物体做功为mgh，故A正确．以地面为零势能面，海平面低于地面h，所以物体在海平面上时的重力势能为－mgh，故B错误．由动能定理得：mgh＝Ek2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，物体在海平面上的动能Ek2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh，故C错误．整个过程机械能守恒，即初末状态的机械能相等，以地面为零势能面，抛出时的机械能为eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以物体在海平面时的机械能也为eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，故D正确．2．如图5－3－1所示，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由a→b→c的运动过程中（） A．小球的机械能守恒 B．小球和弹簧总机械能守恒 C．小球在b点时动能最大图5－3－1 D．小球b→c的运动过程中加速度先减小后增加图5－3－1答案：BD考点2机械能守恒定律的应用1．机械能守恒定律的三种表达式(1)从守恒的角度：选取某一平面为零势能面，如果含有弹簧则弹簧处于原长时弹性势能为零，系统末状态的机械能和初状态的机械能相等，即.(2)从能量转化的角度：系统的动能和势能发生相互转化时，若系统势能的减少量等于系统动能的增加量，系统机械能守恒，即.(3)从能量转移的角度：系统中有A、B两个物体(或更多物体)，若A机械能的减少量等于B机械能的增加量，系统机械能守恒，即.2．利用机械能守恒定律解题的一般思路(1)选取研究对象——物体或系统．(2)根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析判断机械能是否守恒．(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初、末态时的机械能．(4)选取方便的机械能守恒定律的方程形式(、或)进行求解．题组2机械能守恒定律的应用3.例题.如图5－3－2所示，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a和b.a球质量为m，静置于地面；b球质量为3m，用手托住，高度为h，此时轻绳刚好拉紧．从静止开始释放b后，求：（1）从b静止释放，到b落地的瞬间的过程中，a和b组成的系统机械能是否守恒？（2）若以水平地面为参考平面，在b落地的瞬间，a的势能增加了多少？b的势能较少了多少？aˎb组成的系统势能变化了多少？（3）在b落地的瞬间，a的速度是多少？（4）在b落地后，a能继续上升的高度是多少？（5）在整个过程中a能上升的高度是多少？图5－3－2图5－3－2答案：见解析。解析：在b球落地前，a、b球组成的系统机械能守恒，且a、b两球速度大小相等，根据机械能守恒定律得3mgh－mgh＝eq\f(1,2)(m＋3m)v2，v＝eq\r(gh).b球落地时，a球高度为h，之后a球向上做竖直上抛运动，在这个过程中机械能守恒，eq\f(1,2)mv2＝mgΔh，Δh＝eq\f(v2,2g)＝eq\f(h,2)，所以a球可达到的最大高度为1.5h，．强化应用1．（2019全国Ⅰ卷第19题改编--多选）如图5-3-4，一光滑斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M相连，且物块N的质量大于M的质量，细绳的长度小于斜面的高度，系统由静止开始运动的过程中，在物块未撞到定滑轮之前则（）A．M、N各自的机械能分别守恒B．M增加的机械能等于N减少的机械能C．M增加的重力势能等于N减少的重力势能图5－3－4D．M和N组成的系统机械能守恒图5－3－4答案：BD。解析：M和N各自受重力和绳的拉力，且拉力大小相等，M沿斜面上升的过程中，绳的拉力对M做正功，M的机械能增加；N下降的过程中，绳的拉力对m做负功，机械能减少；由于绳在两侧移动的距离相等，即绳子的拉力所做正负功绝对值相等，则M和m系统机械能守恒．M减少的重力势能一部分转化为m的重力势能，一部分转化为M和m的动能，所以AC错误，选择BD.2．如图5－3－4所示，长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)．由图示位置无初速度释放小球，不计空气阻力。求： (1)当小球通过最低点时的速度大小是多少； (2)当小球通过最低点时的轻绳对小球的