第六章 第3讲 机械能守恒定律及其应用-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 新教材 新高考）

第3讲　机械能守恒定律及其应用 授课提示：对应学生用书第116页 [主干知识·梳理] 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，只与始、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，重力势能减小；重力对物体做负功，重力势能增大。 (2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减小量。即WG＝－(Ep2－Ep1)＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。 (3)重力势能的变化量是绝对的，与参考面的选取无关。 3．弹性势能 (1)概念：物体由于发生弹性形变而具有的能。 (2)大小：弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关，弹簧的形变量越大，劲度系数越大，弹簧的弹性势能越大。 (3)弹力做功与弹性势能变化的关系：类似于重力做功与重力势能变化的关系，用公式表示：W＝－ΔEp。 二、机械能守恒定律及其应用 1．机械能：动能和势能统称为机械能，其中势能包括弹性势能和重力势能。 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，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 (2)表达式：mgh1＋mv12＝mgh2＋mv22。 3．守恒条件：只有重力或弹簧的弹力做功。 [易错易混·诊断] 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 　如图所示，在地面上以速度v0斜向上抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面，而且不计空气阻力。 (1)物体在运动过程中动能越来越大。(×) (2)物体在运动过程中重力势能越来越大。(×) (3)重力对物体做的功为mgh。(√) (4)物体在海平面上的势能为mgh。(×) (5)物体在海平面上的动能为mv02－mgh。(×) (6)物体在海平面上的机械能为mv02。(√) (7)物体重力势能的大小与零势能参考平面的选取有关。(√) (8)物体重力势能的变化与零势能参考平面的选取有关。(×) (9)物体克服重力做功，物体的重力势能一定增加。(√) (10)若物体所受的合力为零，则物体的机械能守恒。(×) 授课提示：对应学生用书第117页 　　自主探究 1．对机械能守恒条件的理解 (1)只受重力作用，例如做平抛运动的物体机械能守恒。 (2)除重力外，物体还受其他力，但其他力不做功或做功代数和为零。 (3)对物体和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒。注意：并非物体的机械能守恒。 2．机械能是否守恒的三种判断方法 (1)利用机械能的定义判断：若物体动能、势能之和不变，机械能守恒。 (2)用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，或有其他力做功，但其他力做功的代数和为零，则机械能守恒。 (3)利用能量转化判断：若物体或系统与外界没有能量交换，物体或系统内也没有机械能与其他形式能的转化，则物体或系统机械能守恒。 1．(多选)(2023·河北保定模拟)静止在斜面底端的物块，在外力的作用下沿光滑斜面向上做匀加速运动，在某位置撤去外力，经过一段时间物块返回斜面底端。下列说法正确的是(　　) A．物块沿斜面上滑的过程中，机械能一直增加 B．物块下滑过程中机械能一定守恒 C．外力所做的功等于物块回到底端时的动能 D．外力所做的功小于物块到达最高点的重力势能 解析：撤去外力后物块依然有向上的速度，所以还可以上滑一段时间，这段时间里只有重力做功，物块的机械能不变，选项A错误。物块下滑时只有重力做功，机械能守恒，选项B正确。整个过程中重力做功为零，故外力做的功等于动能的变化量，选项C正确。物块从底端到最高点，动能变化量为零，外力做的功等于物块机械能的变化量，等于物块在最高点的重力势能，选项D错误。 答案：BC 2．(多选)在如图所示的物理过程示意图中，甲图为一端固定有小球的轻杆，从右偏上30°角处由静止释放后绕光滑支点摆动；乙图中轻绳一端连着一小球，从右偏上30°角处由静止释放；丙图为物体A将弹簧压缩的过程；丁图为不计任何阻力和定滑轮质量时，A加速下落、B加速上升的过程。关于这几个物理过程(空气阻力忽略不计)，下列判断中正确的是(　　) A．甲图中小球机械能守恒 B．乙图中小球机械能守恒 C．丙图中物体A的机械能守恒 D．丁图中A、B组成的系统机械能守恒 解析：甲图中轻杆对小球不做功，小球的机械能守恒，选项A正确；乙图中小球在轻绳绷紧的瞬间有动能损失，机械能不守恒，选项B错误；丙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，选项C错误；丁图中绳子拉力对A做负功，对B做正功，且正功和负功的代数和为零，A、B组成的系统机械能守恒，选项D正确。 答案：AD 　　师生互动 1．基本思路 2．三点提醒 (1)物体在运动过程中只