高考物理一轮复习必修第二册第五章机械能第3讲第1课时机械能守恒定律的理解及应用课件

第3讲机械能守恒定律第1课时机械能守恒定律的理解及应用一、机械能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，只与初、末位置的_______有关。(2)重力做功与重力势能变化的关系定性关系重力对物体做正功，重力势能就______；重力对物体做负功，重力势能就______定量关系物体从位置A到位置B时，重力对物体做的功等于物体重力势能的_______，即WG＝－ΔEp路径高度差减少增加减少量(3)重力势能的变化量是绝对的，与参考面的选取_____。2．弹力做功与弹性势能(1)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。(2)对于弹性势能，一般物体的弹性形变量越大，弹性势能______。

二、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，_____与_____可以互相转化，而总的机械能_________。无关越大动能势能保持不变2．表达式3．机械能守恒的条件(1)系统只受重力或弹力，不受其他外力。(2)系统除受重力或弹力外，还受其他内力和外力，但这些力对系统________。(3)系统内除重力或弹力做功外，还有其他力做功，但其他力做功的代数和______。(4)系统跟外界没有发生机械能的传递，系统内外也没有机械能与其他形式的能发生转化。不做功为零情境创设

如图所示，在地面上以速度v0斜向上抛出质量为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。××√××√√√×√×(一)机械能守恒的判断(固基点)[题点全练通]1．[机械能守恒条件的理解]关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法正确的是

(

)A．只有重力和弹力作用时，机械能才守恒B．当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒C．当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒D．炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒解析：机械能守恒的条件是“只有重力或系统内弹力做功”而不是“只有重力和弹力作用”，“做功”和“作用”是两个不同的概念，A错误；物体受其他外力作用且合外力为零时，机械能可能不守恒，如拉一物体匀速上升，合外力为零，物体的动能不变，重力势能增加，故机械能增加，B错误；在炮弹爆炸过程中产生的内能转化为机械能，机械能不守恒，D错误；由机械能守恒定律的特点知，C正确。答案：C2．[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的过程中(空气阻力不可忽略)，下列说法正确的是

(

)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，A错误；高度上升，飞行包的重力做负功，B错误；飞行包(包括人)在竖直方向上匀速上升，故飞行包的动能不变，C正确；飞行包在上升过程中动能不变，重力势能变大，故机械能变大，D错误。答案：C3．[系统机械能守恒的分析与判断]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，槽的左侧有一竖直墙壁。现让一小球自左端槽口A点的正上方由静止开始下落，小球从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，小球处于失重状态C．小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒D．小球从下落到从右侧离开槽的过程中机械能守恒解析：小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，半圆形槽有向左运动的趋势，但由于墙壁对半圆形槽的作用，半圆形槽实际上没有动，整个系统中只有重力做功，所以小球与槽组成的系统机械能守恒；小球过了半圆形槽的最低点以后，小球对槽的作用力斜向右下方，对槽做正功，槽向右运动，槽对小球的作用力斜向左上方，槽对球做负功，该过程中除了重力做功外，槽对小球的弹力也做功，故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，在A点，小球竖直方向上只受重力作用，加速度方向竖直向下，处于失重状态，在最低点，小球的加速度方向竖直向上，处于超重状态，所以小球先失重，后超重，B错误；小球与槽组成的系统没有其他形式的能量产生，满足机械能守恒的条件，所以系统的机械能守恒，C正确。答案：C4．[含弹簧的系统机械能守恒的分析与判断](2024·天津高三模拟)在一轻弹簧下挂一重物，将它从位置P处放开，它将迅速下降，直至位置N后再返回(如甲图所示)。若我们用手托着该重物使它缓缓下降，最终它在达到位置Q后就不再运动了(如乙图所示)。记弹簧的弹性势能为Ep1、物体的重力势能为Ep2、物体的动能为Ek，弹簧始终处于弹性限度内，关于两次实验，下列说法正确的是(

)A．甲图里重物从Q到N的过程中，Ep1＋Ep2持续减小B．乙图里重物从P到Q的过程中，Ep1＋Ep2持续增大C．甲图里重物从P到N的过程中，Ep1＋Ep2＋Ek保持不变D．乙图里重物从P到Q的过程中，Ep1＋Ep2＋Ek保持不变解析：由题意可知，甲图里重物在达到位置Q处，弹簧的弹力与重物的重力大小相等，此时重物的速度最大，则有在重物从Q到N的过程中，弹力大于重力，重物做减速运动，动能减小，重物与弹簧组成的系统机械能守恒，由机械能守恒定律可知，Ep1＋Ep2持续增大，A错误；乙图里重物从P到Q的过程中，用手托着该重物使它缓缓下降，重物的动能不变，可手对重物的支持力对重物做负功，则系统的机械能减小，Ep1＋Ep2持续减小，Ep1＋Ep2＋Ek减小，B、D错误；甲图里重物从P到N的过程中，重物与弹簧组成的系统机械能守恒，则有Ep1＋Ep2＋Ek保持不变，C正确。答案：C

[要点自悟明]1．对机械能守恒条件理解的三个角度2．判断机械能守恒的三种方法(二)单个物体机械能守恒定律的应用(精研点)1．基本思路2．三点提醒(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。答案：A

考查角度2单物体多过程机械能守恒2．水上乐园有一末段水平的滑梯，人从滑梯顶端由静止开始滑下后落入水中。如图所示，滑梯顶端到末端的高

度H＝4.0m，末端到水面的高度h＝1.0m。取重力加速度g＝10m/s2，将人视为质点，不计摩擦和空气阻力。则人的落水点到滑梯末端的水平距离为

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)A．4.0mB．4.5mC．5.0m D．5.5m答案：A答案：B

(三)非质点类机械能守恒问题(融通点)像“液柱”“链条”“过山车”类物体，在其运动过程中会发生形变，其重心位置相对物体也发生变化，因此这类物体不能再视为质点来处理了。

模型(一)

“液柱”类问题[例1]

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