第五章 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，人教版）

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 无关,只与始、末位置的 有关。 2.重力势能 (1)表达式:Ep= 。 (2)重力势能的特点:重力势能是物体和 所共有的,重力势能的大小与参考平面的选取 ,但重力势能的变化与参考平面的选取 。 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 。重力做的功等于重力势能的 ,即WG=Ep1-Ep2=-ΔEp。 路径 高度差 mgh 地球 有关 无关 减小 增加 减少 二、弹性势能 1.定义:发生 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 ;弹力做负功,弹性势能 。即W= 。 三、机械能守恒定律及其应用 1.机械能: 和 统称为机械能,其中势能包括 和 。 2.机械能守恒定律 (1)内容:在只有 做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能 。 弹性形变 3.守恒条件:只有重力或系统内弹力做功。 减小 增加 -ΔEp 动能 势能 重力势能 弹性势能 重力或弹力 保持不变 [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(　 　) 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 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? 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)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? 提示:(2)滑动摩擦力做负功,有内能产生,系统机械能不守恒。 (3)图丁中对于a球或b球机械能守恒吗? 提示:(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的机械能守恒 C.丙图中,不计任何阻力和定滑轮质量时,A加速下落,B加速上升过程中,B的机械能守恒 D.丁图中,小球沿水平面做匀速圆周运动时,小球的机械能守恒 D 解析:甲图中重力和系统内弹力做功,物体A和弹簧组成的系统机械能守恒,但物体A的机械能不守恒,A错误;乙图中物体B除受重力外,还受到弹力和摩擦力作用,弹力不做功,但摩擦力做负功,物体B的机械能不守恒,B错误;丙图中绳子张力对A做负功,对B做正功,代数和为零,A、B组成的系统机械能守恒,但B的机械能不守恒,C错误;丁图中小球的动能不变,势能不变,机械能守恒, D正确。 (