(配套教参)第五章 第3讲 机械能守恒定律及其应用-【高考领航】2024高考物理大一轮复习教师用书word+课件PPT（新教材，人教版）

第3讲　机械能守恒定律及其应用 一、重力做功与重力势能 1．重力做功的特点：重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关。 2．重力势能 (1)公式：Ep＝mgh。 (2)特性 ①矢标性：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：重力对物体做正功，重力势能减小；重力对物体做负功，重力势能增加。即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。 二、弹性势能 1．大小：弹簧的弹性势能的大小与弹簧的形变量及劲度系数有关。 2．弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加。即W＝－ΔEp。 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。 一、易混易错判断 1．重力势能的变化与零势能参考面的选取无关。(√) 2．克服重力做功，物体的重力势能一定增加。(√) 3．发生形变的物体都具有弹性势能。(×) 4．弹力做正功弹性势能一定增加。(×) 5．物体所受的合力为零，物体的机械能一定守恒。(×) 6．物体的速度增大时，其机械能可能减小。(√) 7．物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒。(√) 二、经典小题速练 1.把小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A位置，如图甲所示。迅速松手后，球升高至最高位置C(图丙)，途中经过位置B时弹簧正处于原长(图乙)。忽略弹簧的质量和空气阻力。则小球从A位置运动到C位置的过程中，下列说法正确的是(　　) A.经过位置B时小球的加速度为0 B.经过位置B时小球的速度最大 C.小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒 D.小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小 解析：C　A到B的过程中，小球先加速后减速，当加速度为零时，弹力等于重力，速度最大，但位置在B点下方，故A、B选项均错误；小球由A到C的过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，小球、地球和弹簧组成的系统机械能守恒，选项C正确，D错误。 2.(人教版教材原题改编)(多选)如图所示，在地面上以速度v0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，若以地面为参考平面且不计空气阻力，则下列说法中正确的是(　　) A.物体落到海平面时的重力势能为mgh B.物体从抛出到落到海平面的过程重力对物体做功为mgh C.物体在海平面上的动能为mv02＋mgh D.物体在海平面上的机械能为mv02 解析：BCD　物体运动过程中，机械能守恒，所以任意一点的机械能相等，都等于抛出时的机械能，物体在地面上的重力势能为零，动能为mv02，故整个过程中的机械能为mv02，所以物体在海平面上的机械能为mv02，在海平面上的重力势能为－mgh，根据机械能守恒定律可得－mgh＋mv2＝mv02，所以物体在海平面上的动能为mv02＋mgh，从抛出到落到海平面，重力做功为mgh，所以B、C、D正确。 考点一　机械能守恒的理解和判断 (基础考点) 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)除重力外，只有系统内的弹力做功，则系统的机械能守恒。 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)利用守恒条件判断。 (3)利用能量转化判断：若系统与外界没有能量交换，系统内也没有机械能与其他形式能的转化，则物体系统机械能守恒。 1.(单物体机械能守恒的判断)载人飞行包是一个单人低空飞行装置，如图所示，其发动机使用汽油作为燃料提供动力，可以垂直起降也可以快速前进，若飞行包(包括人)在竖直方向上匀速上升的过程中(空气阻力不可忽略)，下列说法正确的是(　　) A.发动机对飞行包不做功 B.飞行包的重力做正功 C.飞行包的动能不变 D.飞行包的机械能不变 解析：C　飞行包(包括人)在竖直匀速上升的过程中，发动机的动力向上，则发动机对飞行包做正功，A错误；高度上升，飞行包的重力做负功，B错误；飞行包(包括人)在竖直方向上匀速上升，故飞行包的动能不变，C正确；飞行包在上升过程中动能不变，重力势能变大，故机械能变大，D错误。 2.(系统机械能守恒的分析与判断)(多选)如图所示，质量分别为m和2m的两个小球a