第6章 第三讲 机械能守恒定律（学案）-【新高考方案】2026年高考物理一轮总复习（普高基础版）

第三讲　机械能守恒定律 课前 (1)(人教必修2 P79“问题”·改编)物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。 (　　) (2)重力势能的变化与零势能参考平面的选取无关。 (　　) (3)(人教必修2 P82T1·改编)重力做功的大小与路径有关。 (　　) (4)(2024·浙江1月选考T3B)质量为m的足球从水平地面上被踢出后，在空中达到最高点的高度为h，则足球重力势能增加mgh。 (　　) (5)发生弹性形变的物体都具有弹性势能。 (　　) (6)弹力做正功，弹性势能一定增加。 (　　) (7)(人教必修2 P93T1·改编)拉着一个金属块使它沿光滑的斜面匀速上升，则金属块的机械能是守恒的。 (　　) (8)(2024·重庆高考T2C)嫦娥六号探测器的着陆器上升器组合体着陆月球要经过减速、悬停、自由下落等阶段。则组合体着陆月球的过程中，自由下落阶段机械能守恒。 (　　) (9)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。 (　　) 逐点清(一)　机械能守恒的判断 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.[对机械能守恒条件的理解] 关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法正确的是 (　　) A.只有重力和弹力作用时，机械能才守恒 B.当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒 C.当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒 D.炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒 2.[单个物体机械能守恒的判断] 在下列实例中，若空气阻力忽略不计，机械能守恒的是 (　　) A.手提石块匀速上升的过程 B.电梯加速上升的过程 C.抛出的铅球在空中运动的过程 D.木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程 3.[多个物体机械能守恒的判断] (多选)如图所示，将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一固定的竖直墙壁(不与槽粘连)。现让一小球自左端槽口A点的正上方由静止开始下落，从A点与半圆形槽相切进入槽内，则下列说法正确的是 (　　) A.小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功 B.小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球的机械能守恒 C.小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与半圆形槽组成的系统机械能守恒 D.小球从开始下落到从右侧离开半圆形槽的过程中，机械能守恒 点睛与自悟 1.对机械能守恒条件的理解 2.判断机械能守恒的三种方法 (1)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。 (2)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，但其他力做功的代数和为零，则机械能守恒。 (3)转化法:若物体或系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式能的转化，则机械能守恒。 逐点清(二)　单个物体机械能守恒定律的应用 |必|备|知|能| 1.表达式 2.选用技巧 在处理单个物体机械能守恒问题时，若已知物体在不同状态的机械能，或已知物体的速度、相对参考平面的高度，则可优先选用守恒观点列式;若已知物体在不同状态变化过程中机械能的改变量，通常选用转化观点列式。 3.应用场景 (1)在自由落体运动中，物体只受重力作用，没有其他外力做功，因此机械能守恒。可以通过机械能守恒定律计算物体的初速度、下落高度等。 (2)单个物体在竖直光滑圆轨道上做圆周运动时，因只有重力做功，机械能守恒。 (3)单个物体做平抛运动、斜抛运动或单摆运动时，因只有重力做功，也常用机械能守恒定律列式求解。 1.(2025·海南调研)如图所示是体育课上某同学水平抛出铅球的示意图，不考虑空气阻力，选地面作为参考平面，用h表示铅球离地面的高度、E表示铅球的机械能，Ep表示铅球的重力势能、Ek表示铅球的动能，则铅球下落过程中，下列图像可能正确的是 (　　) 2.一半径为R的圆柱体水平固定，横截面如图所示。长度为πR、不可伸长的轻细绳，一端固定在圆柱体最高点P处，另一端系一个小球。小球位于P点右侧同一水平高度的Q点时，绳刚好拉直。将小球从Q点由静止释放，当未与圆柱体接触部分的细绳竖直时，小球的速度大小为(重力加速度为g，不计空气阻力) (　　) A.　　B.　　C.　　D.2 3.(2025·江苏扬州质检)如图所示，水平地面上固定一装置。质量m=0.1 kg 的小滑块从距地面高H处由静止释放，沿弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道AB和倾角θ=37°的斜轨道BC运动，小滑块第一次运动到A点时速度大小为vA=4 m/s。已知竖直圆轨道半径R=0.2 m，小滑块与轨道BC间的动摩擦因数为μ=0.5，不计其他摩擦，不考虑滑块在B处的能量损失。sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g=10 m/s2，求: (1)H的大小; (2)小滑块运动到圆轨道最高点D时对轨道的压力大小F; (3)小滑块沿斜面BC上滑的最大高度h。 答题区(面答面评，拍照上传，现场纠错品优) 点睛与自悟 1.(链接T1)解决物体在运动过程中机械能、动能、重力势能等图像类问题时，首先要判断物体的机械能是否守恒，然后再根据机械能守恒定律、重力势能表达式、动能定理等写出其相关物理量与高度h的关系式，进而判断图像正误。 2.单物体应用机械能守恒定律的一般解题步骤 逐点清(三)　多物体系统的机械能守恒 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.[速度大小相等的多物体系统] (2025·辽宁大连模拟)如图所示，质量为m的木块A放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边的定滑轮与质量为3m的木块B相连，让绳拉直后使B从静止开始下降，不计空气阻力，重力加速度大小为g。若B底部与地面的距离为h，B刚接触地面时A仍未离开桌面，则下列说法正确的是 (　　) A.B落地时的速度大小为 B.B落地时的速度大小为 C.绳子的拉力对B做功为mgh D.绳子的拉力对A做功为mgh 2.[角速度相等的多物体系统] (2025·湖南衡阳质检)(多选)如图所示，由两根轻杆构成的直角支架两端分别连接质量为3m的小球A和质量为m的小球B，两根轻杆长均为L，可绕O点在竖直平面内无摩擦转动，开始连接小球A的轻杆处于水平状态，连接小球B的轻杆处于竖直状态，重力加速度为g，不计空气阻力，小球都可看作质点。从图示位置由静止释放此装置，到小球A转动到最低点的过程中，下列说法正确的是 (　　) A.小球A、B和轻杆组成的系统机械能守恒 B.小球A减少的重力势能等于小球B增加的机械能 C.小球A转动到最低点的速度大小为 D.此过程轻杆对小球B做的功为mgL 3.[某方向分速度相等的多物体系统] (2025·福建厦门质检)如图所示，轻绳通过固定的轻质小滑轮P，一端与套在光滑竖直杆上的物块A连接，另一端与小球B连接，初始时轻绳AP段长度为0.4 m且与水平方向的夹角为30°，将物块A由静止释放，在物块A下降过程中小球B始终没有与P相撞。已知物块A与小球B的质量均为1 kg，重力加速度g取10 m/s2，忽略一切摩擦，则物块A由静止释放到细绳AP段与水平方向的夹角再次为30°的过程中，轻绳对物块A所做的功为 (　　) A.0　　　　B.-0.8 J　　　　C.-2 J　　　　D.3.2 J 点睛与自悟 1.速度大小相等的常见情形 注意分析各个物体在竖直方向的高度变化。 2.角速度相等的常见情形 (1)杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体做功，单个物体机械能不守恒。 (2)由v=ωr知，v与r成正比。 3.某一方向分速度相等的常见情形 两物体速度关联的实质:沿绳(或沿杆)方向的分速度大小相等。 逐点清(四)　非质点类机械能守恒问题 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.[“液柱”类机械能守恒问题] (多选)横截面积为S的U形圆筒竖直放在水平面上，筒内装水，底部阀门K关闭时两侧水面高度分别为h1和h2，如图所示。已知水的密度为ρ，重力加速度为g，不计水与筒壁的摩擦阻力。现把连接两筒的阀门K打开，当两筒水面高度相等时，则该过程中 (　　) A.水柱的重力做正功 B.大气压力对水柱做负功 C.水柱的机械能守恒 D.当两筒水面高度相等时，水柱的动能是ρgS(h1-h2)2 2.[“链条”类机械能守恒问题] 如图所示，总长为L、质量分布均匀的铁链放在高度为H的光滑桌面上，有长度为a的一段下垂，H>L，重力加速度为g，则铁链刚接触地面时速度为 (　　) A.　　　　　　　　 B. C. D. 3.[“多个小球”类机械能守恒问题] (多选)如图所示，在竖直平面内半径为R的四分之一圆弧轨道AB、水平轨道BC与斜面CD平滑连接在一起，斜面足够长。在圆弧轨道上静止着N个半径为r(r≪R)的光滑小球(小球无明显形变)，小球恰好将圆弧轨道铺满，从最高点A到最低点B各小球依次标记为1、2、3、…、N。现将圆弧轨道末端B处的阻挡物拿走，N个小球由静止开始沿轨道运动，不计摩擦与空气阻力，下列说法正确的是 (　　) A.N个小球在运动过程中始终不会散开 B.第1个小球从A到B过程中机械能守恒 C.第1个小球到达B点前第N个小球做匀加速运动 D.第1个小球到达最低点的速度v< 点睛与自悟 1.非质点类物体虽然不能看成质点，但因只有重力做功，物体整体机械能守恒。 2.在确定非质点类物体重力势能的变化量时，要根据情况将物体分段处理，确定好各部分的重心及重心高度的变化量。 3.非质点类物体各部分是否都在运动，运动的速度大小是否相同，若相同，则物体的动能才可表示为mv2。 课下作业:请完成“课时跟踪检测(二十)” 8 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $$