高考物理复习第五章机械能守恒定律第三课时机械能守恒定律及其应用

第3课时机械能守恒定律及其应用1/40一、重力势能1.重力做功特点(1)重力做功与_______无关，只与始、末位置_______相关。(2)重力做功不引发物体_______改变。

路径高度差机械能2/402.重力做功与重力势能改变关系(1)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________。(2)定量关系：重力对物体做功________物体重力势能________量。即WG＝－(Ep2－Ep1)＝Ep1－Ep2＝________。(3)重力势能相对性和系统性①重力势能详细大小与零势能面选取是相关，即含有相对性。②重力势能是物体和地球共有，即含有系统性。

减小增大等于减小－ΔEp3/40二、弹性势能1.概念：物体因为发生____________而含有能。2.大小：弹簧弹性势能大小与形变量及劲度系数相关，弹簧形变量_______，劲度系数_______，弹簧弹性势能越大。3.弹力做功与弹性势能改变关系：类似于重力做功与重力势能改变关系，用公式表示：W＝_______。弹性形变越大越大－ΔEp4/40动能势能弹性势能重力势能重力或弹力保持不变5/40【思索判断】1.重力势能大小与零势能参考面选取相关(

)2.重力势能改变量与零势能参考面选取无关(

)3.被举高物体重力势能一定不为零(

)4.物体所受合外力为零，其机械能一定守恒(

)5.合外力做功为零，物体机械能一定守恒(

)6.做匀速运动物体其机械能一定守恒(

)7.克服重力做功，物体重力势能一定增加(

)8.发生弹性形变物体都含有弹性势能(

)√√××××√√6/40考点一重力势能(c/c)弹性势能(b/b)[关键点突破]1.对重力做功和重力势能几点了解(1)重力做功大小与物体运动状态无关，与物体是否受其它力无关。(2)重力做功，一定会引发重力势能改变。(3)重力势能是标量，但有正负，其意义表示物体重力势能比它在参考平面重力势能大还是小。(4)WG＝－ΔEP中负号表示重力做功与重力势能改变绝对值相等，符号相反。

7/402.对弹性势能了解(1)弹性势能是由物体相对位置决定能。(2)当弹簧形变量长度为零时，弹性势能计为零，弹簧被拉长或压缩后，都含有弹性势能。(3)表示式适用范围：在弹簧弹性程度之内，该式成立，与其它受力无关，与运动状态无关。

8/40[典例剖析]【例1】

关于重力势能，以下说法中正确是(

)A.物体位置一旦确定，它重力势能大小也随之确定B.物体与零势能面距离越大，它重力势能也越大C.一个物体重力势能从－5J改变到－3J，重力势能降低了D.重力势能改变量与零势能面选取无关

9/40解析物体重力势能与零势能面选取相关，同一物体在同一位置相对不一样零势能面重力势能不一样，选项A错误；物体在零势能面以上，距零势能面距离越大，重力势能越大；物体在零势能面以下，距零势面距离越大，重力势能越小，选项B错误；重力势能中正、负号表示大小，－5J重力势能小于－3J重力势能，选项C错误；重力做功量度了重力势能改变，选项D正确。答案D10/40【例2】

如图所表示，在光滑水平面上有一物体，它左端连一弹簧，弹簧另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态，当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动过程中，以下说法正确是(

)A.弹簧弹性势能逐步降低B.弹簧弹性势能逐步增加C.弹簧弹性势能先增加再降低D.弹簧弹性势能先降低再增加

11/40解析当力F作用在物体上时，弹簧处于压缩状态，含有弹性势能，当撤去力F后，物体向右运动。伴随物体向右运动，弹簧压缩量逐步减小，弹性势能降低，当弹簧恢复原长时，弹性势能为零，但物体运动速度依然向右，继续向右运动，弹簧被拉长，弹性势能增加，所以选项D正确。答案D12/40【方法总结】(1)物体重力势能大小与参考面选择相关。(2)重力做功过程是重力势能改变过程，重力势能改变只与重力做功相关，与其它力做功无关。13/40[针对训练]1.篮球场上，运动员练习投篮，篮球划过一条漂亮弧线落入篮筐，球轨迹如图中虚线所表示。从篮球出手到落入篮筐过程中，篮球重力势能(

)A.一直增大B.一直减小

C.先减小后增大D.先增大后减小解析篮球出手后先上升后下降，故重力势能先增大后减小，D正确。答案D14/402.如图所表示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中弹簧向下压缩过程中，小明重力势能、弹簧弹性势能改变是(

)A.重力势能降低，弹性势能增大B.重力势能增大，弹性势能降低C.重力势能降低，弹性势能降低D.重力势能不变，弹性势能增大

15/40解析弹簧向下压缩过程中，弹簧压缩量增大，弹性势能增大；重力做正功，重力势能降低，故A正确。答案A16/40考点二机械能守恒定律及应用(d/d)[关键点突破]1.机械能守恒判断(1)物体只受重力，只发生动能和重力势能相互转化。如自由落体运动、抛体运动等。

(2)只有系统内弹力做功，只发生动能和弹性势能相互转化。如在光滑水平面上运动物体碰到一个弹簧，和弹簧相互作用过程中，对物体和弹簧组成系统来说，机械能守恒。

17/40(3)物体既受重力，又受弹力，只有重力和系统内弹力做功，只发生动能、弹性势能、重力势能相互转化。如自由下落物体落到竖直弹簧上，和弹簧相互作用过程中，对物体和弹簧组成系统来说，机械能守恒。

(4)除受重力(或系统内弹力)外，还受其它力，但其它力不做功，或其它力做功代数和为零。如物体在沿斜面向下拉力F作用下沿斜面向下运动，其拉力大小与摩擦力大小相等，在此运动过程中，其机械能守恒。

18/402.用机械能守恒定律解题基本思绪19/40[典例剖析]【例1】

如图所表示，一轻弹簧一端固定在O点，另一端系一小球，将小球从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长A点无初速度地释放，让小球自由摆下，不计空气阻力，在小球由A点摆向最低点B过程中，以下说法中正确是(

)A.小球机械能守恒B.小球机械能增加C.小球重力势能与弹簧弹性势能之和不变D.小球与弹簧组成系统机械能守恒

20/40解析小球由A点下摆到B点过程中，弹簧被拉长，弹簧弹力对小球做了负功，所以小球机械能降低，故选项A、B错误；在此过程中，因为有重力和弹簧弹力做功，所以小球与弹簧组成系统机械能守恒，即小球降低重力势能，等于小球取得动能与弹簧增加弹性势能之和，故选项C错误，D正确。答案D21/40【例2】

(·浙江9月选考测试)如图所表示是跳台滑雪示意图，雪道由倾斜助滑雪道AB、水平平台BC、着陆雪道CD及减速区DE组成，各雪道间均平滑连接，A处与水平平台间高度差h＝45m，CD倾角为30°。运动员自A处由静止滑下，不计其在雪道ABC滑行和空中飞行时所受阻力。运动员可视为质点。(g取10m/s2)22/40(1)求运动员滑离平台BC时速度；(2)为确保运动员落在着陆雪道CD上，雪道CD长度最少为多少？(3)若实际着陆雪道CD长为150m，运动员着陆后滑到D点时含有动能是着陆瞬间动能80%。在减速区DE，滑行s＝100m后停下，运动员在减速区所受平均阻力是其重力多少倍？

23/4024/40答案(1)30m/s

(2)120m

(3)0.84倍

25/40[针对训练]1.(·浙江10月学考)如图所表示，无人机在空中匀速上升时，不停增加能量是(

)A.动能B.动能、重力势能C.重力势能、机械能D.动能、重力势能、机械能解析无人机匀速上升，所以动能保持不变，所以选项A、B、D均错；高度不停增加，所以重力势能不停增加，在上升过程中升力对无人机做正功，所以无人机机械能不停增加，所以选项C正确。答案C26/402.以下运动过程中，机械能一定守恒是(

)A.做自由落体运动小球B.在竖直平面内做匀速圆周运动物体C.在粗糙斜面上匀加速下滑物块D.匀速下落跳伞运动员27/40解析判断机械能是否守恒有两种方法，一是依据条件判断；二是直接判断动能和势能总和是否保持不变。做自由落体运动小球，只有重力做功，机械能守恒，选项A正确；做竖直面上匀速圆周运动物体，在运动中重力势能改变，而动能不变，机械能不守恒，故选项B错误；沿粗糙斜面加速下滑物块，因为摩擦力做功，所以机械能一定不守恒，选项C错误；跳伞运动员带着张开降落伞匀速下降，动能不变，重力势能减小，所以机械能减小，故选项D错误。答案A28/4029/40(1)小球初速度v0大小；(2)小球滑过C点时速率vC；(3)要使小球不离开轨道，则竖直圆弧轨道半径R应该满足什么条件。30/4031/4032/401.关于重力势能几个了解，正确是(

)A.重力势能值与参考平面选择相关B.放在地面上物体，它重力势能一定等于零C.不一样质量物体，因为在同一地点，所以重力势能相等D.因为重力势能是标量，所以只能取正值解析重力势能值与参考平面相关，选定了参考平面后，物体处于参考平面以下，重力势能为负值，A正确。答案A33/402.将质量为100kg物体从地面提升到10m高处，在这个过程中，以下说法中正确是(取g＝10m/s2)(

)A.重力做正功，重力势能增加1.0×104JB.重力做正功，重力势能降低1.0×104JC.重力做负功，重力势能增加1.0×104JD.重力做负功，重力势能降低1.0×104J解析WG＝－mgh＝－1.0×104J，ΔEp＝－WG＝1.0×104J，C项正确。答案C34/403.如图所表示，固定竖直光滑长杆上套有质量为m小圆环，圆环与水平状态轻质弹簧一端连接，弹簧另一端连接在墙上，且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧长度变为2L(未超出弹性程度)，则在圆环下滑到最大距离过程中(

)35/40答案B36/404.总质量约为3.8吨“嫦娥三号”探测器在距月面3m处关闭反推发动机，让其以自由落体方式降落在月球表面。4条着陆腿触月信号显示，“嫦娥三号”完美着陆月球虹湾地域。月球表面附近重力加速度约为1.6m/s2，4条着陆腿可视作完全相同四个轻弹簧，在软着陆后，每个轻弹簧取得弹性势能大约是(

)A.28500J B.4560J C.18240J D.9120J37/40答案B38/405.如图所表示，竖直平面内有二分之一径R＝0.50m光滑圆弧槽BCD，B点与圆心O等高，一水平面与圆弧槽相接于D点，质量m＝0.10kg小球从B点