第五章 第3讲 机械能守恒定律及其应用-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

第3讲　机械能守恒定律及其应用 [必备知识·填充] [知识点一]　重力做功与重力势能　 1．重力做功的特点 (1)重力做功与路径无关，只与初、末位置的　高度差　有关． (2)重力做功不引起物体　机械能　的变化． 2．重力势能 (1)公式：Ep＝　mgh　. (2)特性： ①标矢性：重力势能是　标量　，但有正、负，其意义是表示物体的重力势能比它在参考平面上大还是小，这与功的正、负的物理意义不同． ②系统性：重力势能是物体和　地球　所组成的“系统”共有的． ③相对性：重力势能的大小与　参考平面　的选取有关．重力势能的变化是　绝对　的，与参考平面的选取　无关　. 3．重力做功与重力势能变化的关系 (1)定性关系：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　. (2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量．即WG＝Ep1－Ep2＝　－ΔEp　. [知识点二]　弹性势能　 1．定义：发生　弹性形变　的物体之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能． 2．弹力做功与弹性势能变化的关系： 弹力做正功，弹性势能　减少　；弹力做负功，弹性势能　增加　.即W＝　－　　ΔEp　. [知识点三]　机械能守恒定律　 1．机械能 　动能　和　势能　统称为机械能，其中势能包括　重力　势能和　弹性　势能． 2．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，动能和势能可以互相　转化　，而总的机械能保持　不变　. (2)守恒的条件：只有重力或系统内的弹力做功． (3)守恒表达式：mgh1＋mv＝　mgh2＋mv　. [学情自测·验收] 一、思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”) 1．重力势能的大小与零势能参考面的选取有关．(　√　) 2．重力势能的变化与零势能参考面的选取有关．(　×　) 3．克服重力做功，物体的重力势能一定增加．(　√　) 4．做曲线运动的物体机械能可能守恒．(　√　) 5．物体初、末状态的机械能相等，则物体的机械能守恒．(　×　) 6．只有弹簧弹力对物体做功，则物体机械能守恒．(　×　) 二、走进教材 1．(人教版必修第二册 P93第1题改编)在下面列举的各个实例中，关于机械能守恒的判断正确的是(　　) A．不计空气阻力，运动员踢出的足球和地球组成的系统机械能守恒 B．拉着一个金属块使它沿光滑的圆弧面匀速上升，金属块和地球组成的系统机械能守恒 C．跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中减速下落，运动员和地球组成的系统机械能守恒 D．光滑斜面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后又被弹回来，小球的机械能守恒 解析：A　[不计空气阻力，运动员踢出的足球只受重力，足球和地球组成的系统机械能守恒，故A正确；拉着一个金属块使它沿光滑的圆弧面匀速上升，拉力对金属块做功，金属块和地球组成的系统机械能不守恒，故B错误；跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中减速下落，空气阻力对运动员做负功，运动员和地球组成的系统机械能不守恒，故C错误；光滑斜面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后又被弹回来，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，但小球的机械能不守恒，故D错误．] 2.(人教版必修第二册 P93第3题改编)(多选)把质量为m的石块从高h的山崖上沿与水平方向成θ角的斜向上的方向抛出(如图所示)，抛出的初速度为v0，石块落地时的速度大小与下面哪些量无关(不计空气阻力)(　　) A．石块的质量　　　 B．石块初速度的大小 C．石块初速度的方向 D．石块抛出时的高度 解析：AC　[以地面为零势能面，石块运动过程中机械能守恒，则mgh＋mv＝mv2， 即v2＝2gh＋v，所以v＝， 由此可知，v与石块的初速度大小v0和抛出时的高度h有关，而与石块的质量和初速度的方向无关，故选A、C.]J 3．(人教版必修第二册 P94第5题改编)把质量为0.2 kg的小球放在竖立的轻质弹簧上，并将球向下按至A的位置，如图甲所示．迅速松手后，球被弹起并沿竖直方向运动到最高位置C(如图丙所示)，途中经过B的位置时弹簧正好处于自由状态(如图乙所示)．已知B、A的高度差为0.1 m，C、B的高度差为0.2 m，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是(　　) A．从A到C的过程中，小球先加速后减速，在B位置时动能最大 B．从A到C的过程中，小球的机械能守恒 C．从A到C的过程中，小球的动能和弹簧的弹性势能之和保持不变 D．弹簧被压缩到A位置时具有的弹性势能为0.6 J 答案：D 考点一　机械能守恒的理解与判断 [考点解读] 1．机械能守恒判断的三种方法 定义法 利用机械能的定义直接判断，分析物体或系统的动能和势能的和是否变化，若不变，则机械能守恒 做功法 若物体或系统只有重力或系统内弹力做功，或有其他力做功，但其