第四章 第3讲 机械能守恒定律-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（新教材，鲁科版）

第3讲　机械能守恒定律 梳理必备知识 回归教材 一、重力做功与重力势能 1.重力做功的特点 重力做功与始、末位置的 有关,与 无关。 高度差 路径 2.重力势能 (1)定义:物体因为处于一定的 而具有的能量。 (2)表达式:Ep= 。 (3)特点:大小与参考平面的选取 ,但改变量与参考平面的选取 。 3.重力做功与重力势能变化的关系 重力对物体做正功,重力势能 ;重力对物体做负功,重力势能 。即重力做的功等于重力势能的减少,即WG=Ep1-Ep2=-ΔEp。 高度 mgh 有关 无关 减小 增加 二、弹性势能 1.定义:物体因为发生 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 ;弹力做负功,弹性势能 。理论研究表明物体的弹性形变越大,具有的弹性势能就 ;在同样的形变下, 越大的弹簧,弹性势能越大。 三、势能 1.定义:由 决定的能量。 2.特点:存储于一个 内,不是物体单独具有的,而是相互作用的物体所共有。 弹性形变 减小 增加 越大 劲度系数 相对位置 物体系统 四、机械能守恒定律及其应用 1.机械能:物体的 与 (弹性势能)之和称为机械能。 2.机械能守恒定律 (1)内容:在只有 这类力做功的情况下, 的动能与势能相互转化,机械能的总量 。 动能 重力势能 重力或弹力 物体系统 保持不变 Ek1+Ep1 3.守恒条件:只有重力或系统内弹力做功。 [教材情境](粤教版必修第二册第104页“资料活页”)地铁线路节能设计——优化线路节能坡 在进行地铁线路纵断面的设计时,应根据沿线地形等,尽量将地下或地面车站布置在纵断面的坡顶上,设置合理的高度差h和坡度,以减少机械能的损耗,以达到节能的目的。(分析问题时,忽略摩擦和空气阻力) 1.正误辨析 (1)列车关闭发动机上坡进站过程中,动能转化为重力势能。(　 　) (2)列车关闭发动机,从上坡开始直到完全进站过程中,机械能增加mgh。(　 　) √ × × (4)列车的机械能大小与零势能参考平面的选取有关。(　 　) √ 2.(多选)对于列车的运动,下列说法正确的是(　 　) A.若列车上坡时关闭发动机,列车机械能守恒 B.若列车上坡时牵引力等于重力沿斜坡向下的分力,列车机械能守恒 C.列车关闭发动机下坡时,动能增加,重力势能减小 ACD 提升关键能力 突破考点 考点一　机械能守恒的判断 1.单个物体和系统的受力问题 (1)单个物体 物体+地球,重力为内力,其他力为外力。 (2)系统 系统+地球,系统内物体间作用力和重力均为内力,系统外物体对系统的作用力为外力。 2.机械能守恒条件的理解 (1)内力中只有重力、弹力做功,机械能守恒,除重力、弹力外,其他力做功,机械能不守恒。 (2)外力只要做功,机械能就不守恒。 3.机械能是否守恒的判断角度和方法 [例1] [系统机械能守恒的判断] (多选)下列几种情况,系统的机械能守恒的是(　 　) A.图甲中小钢球在轻弹簧作用下向下摆动 B.图乙中运动员在蹦床上越跳越高 C.图丙中小车上放一木块,小车的左侧有弹簧与墙壁相连,小车在左右运动时,木块相对于小车无滑动(车轮与地面摩擦不计) D.图丁中轻杆两端质量不等的两球,绕光滑O轴转动 ACD 解析:小钢球和弹簧组成的系统只有重力和弹簧弹力做功,系统机械能守恒,A正确;运动员越跳越高,表明她自身不断做功,系统机械能不守恒,B错误;图丙中小车和木块间是静摩擦力,二者对地的位移总是相同,静摩擦力对小车和木块做功总是一正一负,数值相等,总功为零,系统中只有弹簧的弹力做功,系统机械能守恒,C正确;图丁中轻杆两端质量不等的两球,绕光滑O轴转动,轻杆对两球做功的代数和为零,只有两球重力做功,系统机械能守恒,故D正确。 在[例1]中, (1)图甲中小钢球的机械能守恒吗? (2)图丙中如果小车运动时,若木块相对小车有滑动,系统机械能守恒吗? (3)图丁中对于a球或b球机械能守恒吗? 提示:(1)因为弹簧的弹力对小钢球做功,小钢球的机械能不守恒。 (2)滑动摩擦力做负功,有内能产生,系统机械能不守恒。 (3)轻杆对a球和b球都做功,a球或b球的机械能均不守恒。 [例2] [单个物体机械能守恒的判断] 如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(　 　) 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,物体A固定,物体B沿斜面匀速下滑,物体B的机