8.4 机械能守恒定律-2022-2023学年高一物理下学期同步学案+典例+练习（人教版2019必修第二册）

8.4 机械能守恒定律 基础知识梳理 一、追寻守恒量 伽利略曾研究过小球在斜面上的运动，如图. 将小球由斜面A上某位置由静止释放，如果空气阻力和摩擦力小到可以 ，小球在斜面B上速度变为0(即到达最高点)时的高度与它出发时的高度相同，不会更高一点，也不会更低一点.这说明某种“东西”在小球运动的过程中是不变的. 二、动能与势能的相互转化 1.重力势能与动能的转化 只有重力做功时，若重力对物体做 ，则物体的重力势能 ，动能 ，物体的重力势能转化为动能；若重力对物体做 ，则物体的重力势能 ，动能减少，物体的动能转化为 . 2.弹性势能与动能的转化 只有弹簧弹力做功时，若弹力对物体做 ，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 ，弹簧的弹性势能转化为物体的 ；若弹力对物体做 ，则弹簧的弹性势能增加，物体的动能 ，物体的动能转化为弹簧的 . 3.机械能：重力势能、弹性势能与动能统称为 . 三、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，动能与势能可以 ，而总的机械能保持不变. 2.表达式： 或 . 3.应用机械能守恒定律解决问题只需考虑运动的初状态和末状态，不必考虑两个状态间过程的细节，即可以简化计算. 典型例题分析 考点一：计算物体的机械能 【例1】 如图所示，质量为m的小球从距桌面，高处的A点由静止释放，自由下落到地面上的B点，桌面离地高为。选择桌面为参考平面，则小球（　　） A．在A点时的重力势能为 B．在A点时的机械能为 C．在B点时的重力势能为 D．在B点时的机械能为 【变式练习】 1．一个质量为m的物体以的加速度沿倾角为30°的粗糙斜面向上加速运动，在此物体上升h高度的过程中，以下说法正确的是（　　） A．物体的重力势能增加了1.5mgh B．物体的动能增加了1.5mgh C．物体的机械能增加了4mgh D．物体的机械能增加了3mgh 2．如图，在北京2022年冬奥会开幕式上，质量约为3t的奥运五环缓缓升起。若将升起过程看成匀速直线运动，则该过程中奥运五环的（　　） A．重力势能不变 B．动能增大 C．机械能不变 D．机械能增大 考点二：动能和势能的相互转化 【例2】为了节能环保，地铁站建得总是比铁轨更高（如下图所示），这样（   ） A．在出站时，列车的动能将转化成重力势能 B．在进站时，不需要刹车就能准确停到指定位置 C．在出站时，铁轨的支持力能使列车沿铁轨加速 D．在进站时，重力沿铁轨的分力能使列车沿铁轨减速 【变式练习】 1．在2008年北京奥运会上，何雯娜夺得了中国首枚奥运会女子蹦床金牌。她从最高点直立着下落到接触蹦床的过程中（　　） A．动能增加，重力势能增加 B．动能减少，重力势能减少 C．动能减少，重力势能增加 D．动能增加，重力势能减少 2．如图所示，排球比赛中运动员将排球从M点水平击出，排球飞到P点时，被对方运动员垫起，球又斜向上飞出后落到M点正下方的N点。已知N点与P点等高，轨迹的最高点Q与M等高。不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．排球两次飞行过程中重力对排球做的功相等 B．排球两次飞行过程中重力对排球做的功不等 C．从M点到P点和从Q点到N点两过程势能的变化不等 D．从M点到P点和从Q点到N点两过程动能的变化不等 考点三：机械能守恒定律的表述及条件 【例3】如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是（　　） A．图甲中，火箭升空的过程中，若匀速升空机械能守恒，若加速升空机械能不守恒 B．图乙中物体匀速运动，机械能守恒 C．图丙中小球做加速运动，机械能守恒 D．图丁中，轻弹簧将A、B两小车弹开，两小车组成的系统机械能不守恒，两小车和弹簧组成的系统机械能守恒 【变式练习】 1．关于图中场景，下列说法正确的是（　　） A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A的机械能守恒 B．乙图中，A固定在水平面上，物体B沿粗糙斜面下滑，物体B的机械能守恒 C．丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，A、B所组成的系统机械能不守恒 D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能不变 2．下面的实例中，机械能守恒的是（　　） A．拉着物体沿光滑的斜面匀速上升 B．跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降 C．飞行的子弹击中放在光滑水平桌面上的木块 D．小球自由下落，落在竖直弹簧上，将弹簧压缩后又被弹簧弹起来过程小球与弹簧系统 考点四：利用机械能守恒定律解决简单问题