第1章 第5节 第1课时 机械能守恒定律（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【精讲精练】鲁科版

第5节　科学验证：机械能守恒定律 第1课时　机械能守恒定律 [学业要求与核心素养] 物理观念 科学思维 1．理解机械能的概念，并会求机械能。 2．理解机械能守恒定律及其适用条件、表达式。 1．会用机械能守恒定律分析解答问题。 2．能从问题情景中运用机械能守恒定律构建物理模型。 一、机械能 物体的__动能__和__势能__之和。在一定条件下，物体的动能和势能可以__相互转化__。 如图所示，质量为m的小球做自由落体运动的过程中经过A、B两点，则 (1)重力做功与小球动能的关系为WG＝　mv－mv　。 (2)重力做功与小球重力势能变化的关系为WG＝__mgh1－mgh2__。 由(1)(2)得出mv－mv＝__mgh1－mgh2__或mv＋mgh1＝　mv＋mgh2　。 二、机械能守恒定律 1．定义 在只有像__重力或弹力__这类力做功的情况下，物体系统的__动能__与__势能__相互转化，机械能的总量__保持不变__。 2．适用条件 只有__重力或系统内弹力__做功，其他力对物体不做功，与物体的运动状态无关。 3．表达式 Ek1＋Ep1＝__Ek2＋Ep2__或　mv＋mgh1　＝mv＋mgh2。 1．判断下列说法的正误。 (1)动能增加时，重力一定做正功。(×) (2)重力势能增加时，动能一定减少。(×) (3)机械能只包括动能和重力势能。(×) (4)合力做功为零，物体的机械能一定守恒。(×) (5)只有重力做功，物体的机械能一定守恒。(√) 2．下列对机械能守恒定律的理解正确的是(　　) A．物体除受重力、弹力外还受其他力，机械能一定不守恒 B．合力为零，物体的机械能一定守恒 C．在机械能守恒过程中的任意两点，物体的机械能总相等 D．在机械能守恒过程中，只有初末位置的机械能才相等 解析　选项A中，若其他力不做功，则机械能守恒，选项A错误；合力为零，可能存在重力、弹力以外的力做功，机械能不一定守恒，选项B错误；在机械能守恒过程中的任意两点，物体的机械能总相等，并非只有初末位置的机械能才相等，选项C正确、D错误。 答案　C 知识点一　机械能守恒的理解 1．从能量特点看 系统只有动能和势能相互转化，无其他形式能相互转化，则系统机械能守恒。 2．从做功特点看 (1)只受重力(或弹簧弹力)作用，如做抛体运动的物体。 (2)除重力(或弹簧弹力)外，还受其他力的作用，但其他力不做功。 (3)除重力(或弹簧弹力)外，受到其他力的作用，但其他力做功的代数和为零。 　(多选)如图中物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力)(　　) [解析]　物块沿固定斜面匀速下滑，在斜面上物块受力平衡，重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡，摩擦力做负功，机械能减少；物块在固定斜面上在力F作用下上滑时，力F做正功，机械能增加；小球沿光滑半圆形固定轨道下滑，只有重力做功，小球机械能守恒；用细线拴住的小球绕O点来回摆动，只有重力做功，小球机械能守恒。选项C、D正确。 [答案]　CD [思维升华] 判断机械能是否守恒应注意的三个问题 (1)合外力为零是物体处于平衡状态的条件。物体受到的合外力为零时，它一定处于匀速运动状态或静止状态，但它的机械能不一定守恒。 (2)合外力做功为零是物体动能守恒的条件。合外力对物体不做功，它的动能一定不变，但它的机械能不一定守恒。 (3)只有重力做功或系统内弹力做功是机械能守恒的条件。只有重力对物体做功时，物体的机械能一定守恒；只有重力或系统内弹力做功时，系统的机械能一定守恒。 1. 如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力。在重物由A点摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是(　　) A．重物的机械能守恒 B．重物的机械能增加 C．重物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变 D．重物与弹簧组成的系统机械能守恒 解析　重物由A点下摆到B点的过程中，弹簧被拉长，弹簧的弹力对重物做了负功，所以重物的机械能减少，故选项A、B错误；此过程中，由于只有重力和弹簧的弹力做功，所以重物与弹簧所组成的系统机械能守恒，即重物减少的重力势能等于重物获得的动能与弹簧增加的弹性势能之和，故选项C错误，D正确。 答案　D 知识点二　机械能守恒定律的应用 应用机械能守恒定律解题的步骤 　 如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角θ＝30°，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮。一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A和B连接，A的质量为4m，B的质量为m，开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升。物块A与斜面间无摩擦。设当A沿斜面下滑s距离后，细线突然断了。求物块B上升离地的最大高度H。 [解析]　解法一：对A、B物块组成的系统，系统重力势能减少量－ΔEp