第5章 第3讲 机械能守恒定律及应用 (课件PPT)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

机械能 第五章 第3讲　机械能守恒定律及应用 知识整合·基础落实 点拨学法·素养提升 第3讲 目 录 Contents 知识整合·基础落实 机械能 返回目录 高考总复习·物理 　 mgh 地球 有关 无关 返回目录 高考总复习·物理 　 减小 增大 减小 －(Ep2－Ep1) 返回目录 高考总复习·物理 　 弹性形变 减小 增加 －ΔEp 返回目录 高考总复习·物理 　 动能 势能 保持不变 返回目录 高考总复习·物理 　 不做功 为零 返回目录 高考总复习·物理 　 × √ × × 返回目录 高考总复习·物理 　 D 返回目录 高考总复习·物理 　 AB 返回目录 高考总复习·物理 　 点拨学法·素养提升 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 D 返回目录 高考总复习·物理 　 B 返回目录 高考总复习·物理 　 AD 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 A 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 B 返回目录 高考总复习·物理 　 AD 返回目录 高考总复习·物理 　 B 返回目录 高考总复习·物理 　 第3讲 返回目录 高考总复习·物理 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2003、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 重力做功与重力势能的关系 1．重力做功的特点 (1)物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关． (2)重力做功不引起物体__________的变化． 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 (1)定性关系：重力对物体做正功，重力势能就________；重力对物体做负功，重力势能就________. (2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的________量，即WG＝______________＝－ΔEp. 弹性势能 1．定义：发生____________的物体的各部分之间，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________.定量表达式为W＝__________. 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，________与________可以互相转化，而总的机械能____________. 2．表达式：mgh1＋mv＝mgh2＋mv. 3．机械能守恒的条件 (1)系统只受重力或弹簧弹力的作用，不受其他外力． (2)系统除受重力或弹簧弹力作用外，还受其他内力和外力，但这些力对系统__________. (3)系统内除重力或弹簧弹力做功外，还有其他内力和外力做功，但这些力做功的代数和________. (4)系统跟外界没有发生机械能的传递，系统内、外也没有机械能与其他形式的能发生转化． 1．判断下列说法的正误． (1)被举到高处的物体的重力势能一定不为零．(　 　) (2)物体在速度增大时，其机械能可能在减小．(　 　) (3)物体所受合外力为零时，机械能一定守恒．(　 　) (4)物体受到摩擦力作用时，机械能一定要变化．(　 　) 2．关于重力势能，下列说法正确的是(　 　) A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定 B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大 C．一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能减少了 D．重力势能的减少量等于重力对物体做的功 3．(多选)关于弹性势能，下列说法中正确的是(　　　) A．任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能 B．任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变 C．物体只要发生形变，就一定具有弹性势能 D．弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关 命题点一　机械能守恒的判断(自主学习) 1．对机械能守恒条件的理解 (1)只有重力做功时，只发生动能和重力势能的相互转化．如自由落体运动、抛体运动等． (2)只有系统内弹簧弹力做功时，只发生动能和弹性势能的相互转化．如在光滑水平面上运动的物体碰到一个弹簧，物体和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒．注意：并非物体的机械能守恒． (3)只有重力和系统内弹簧弹力做功时，只发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化．如自由下落的物体落到竖直的弹簧上，物体和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒． (4)除受重力(或系统内弹簧弹力)外，还受其他力，但其他力不做功，或其他力做功的代数和为零．如物体在沿斜面向下的拉力F的作用下沿斜面向下运动，其拉力的大小与摩擦力的大小相等，在此运动过程中，其机械能守恒． 2．机械能是否守恒的三种判断方法 (1)利用做功及守恒条件判断． (2)利用机械能的定义判断：若物体或系统的动能、势能之和保持不变，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，内部也没有机械能与其他形式能的转化，则机械能守恒． 如图所示，P、Q两球质量相等，开始两球静止，将P上方的细绳烧断，在Q落地之前，下列说法正确的是(不计空气阻力)(　 　) A．在任一时刻，两球动能相等 B．在任一时刻，两球加速度相等 C．在任一时刻，两球和弹簧组成的系统动能与重力势能之和保持不变 D．在任一时刻，两球和弹簧组成的系统机械能是不变的 (2024·1月浙江)如图所示，质量为m的足球从水平地面上位置1被踢出后落在位置3，在空中达到最高点2的高度为h，则足球(　 　) A．从1到2动能减少mgh B．从1到2重力势能增加mgh C．从2到3动能增加mgh D．从2到3机械能不变 (多选)如图所示，斜面体置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是(　　　) A．物体的重力势能减少，动能增加 B．斜面体的机械能不变 C．斜面体对物体的弹力垂直于接触面，不对物体做功 D．物体和斜面体组成的系统机械能守恒 命题点二　单物体的机械能守恒问题(师生共研) 1．表达式 2．一般步骤 (1)选取研究对象：单个物体； (2)进行受力分析：分析研究对象在运动过程中的受力情况，明确各力的做功情况，判断机械能是否守恒； (3)选取零势能面：确定研究对象在初、末状态的机械能； (4)列方程：根据机械能守恒定律列出方程； (5)解方程：解方程求出结果，并对结果进行必要的讨论和说明． 3．选用技巧 在处理单个物体机械能守恒问题时通常应用守恒观点和转化观点，转化观点不用选取零势能面． (2024·北京)如图所示，光滑水平轨道AB与竖直面内的光滑半圆形轨道BC在B点平滑连接．一小物体将轻弹簧压缩至A点后由静止释放，物体脱离弹簧后进入半圆形轨道，恰好能够到达最高点C.下列说法正确的是(　 　) A．物体在C点所受合力为零 B．物体在C点的速度为零 C．物体在C点的向心加速度等于重力加速度 D．物体在A点时弹簧的弹性势能等于物体在C点的动能 一质量为m的物块仅在重力作用下运动，物块位于r1和r2时的重力势能分别为3E0和E0(E0＞0)．若物块位于r1时速度为0，则位于r2时其速度大小为(　 　) A．2 B． C．2 D．4 如图所示，倾角为37°的斜面与一竖直光滑圆轨道相切于A点，轨道半径R＝1 m，将滑块由B点无初速度释放，滑块恰能运动到圆周的C点，OC水平，OD竖直，xAB＝2 m，滑块可视为质点，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求： (1)滑块在斜面上第一次下滑到A点的时间； (2)若滑块能从D点抛出，滑块仍从斜面上无初速度释放，释放点至少应距A点多远． 解析　(1)设滑块到达A点的速度为vA，从A到C过程机械能守恒有 mv＝mgRcos 37°， 从B到A过程，滑块做匀加速直线运动， 由匀变速直线运动规律可知v＝2axAB， vA＝at， 联立各式解得a＝4 m/s2，t＝1 s. (2)设滑块能从D点抛出的最小速度为vD，在D点，由重力提供向心力， 有mg＝m， 从A到D由机械能守恒有 mv′＝mgR(1＋cos 37°)＋mv， v′＝2ax′， 联立各式解得x′＝5.75 m. 答案　(1)1 s　(2)5.75 m 命题点三　多物体系统的机械能守恒问题(师生共研) 1．连接体系统的机械能守恒 (1)对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中，系统的机械能是否守恒． (2)注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系． (3)列机械能守恒方程时，一般选用ΔEk＝－ΔEp或ΔEA＝ －ΔEB的形式． 2．含“弹簧类”机械能守恒问题 (1)由于弹簧的形变会具有弹性势能，系统的总动能将发生变化，若系统所受的外力(除重力外)和除弹簧弹力以外的内力不做功，系统机械能守恒． (2)弹簧两端物体把弹簧拉伸至最长(或压缩至最短)时，两端的物体具有相同的速度，弹性势能最大． (3)如果系统每个物体除弹簧弹力外所受合力为零，当弹簧为自然长度时，系统内弹簧某一端的物体具有最大速度(如绷紧的弹簧由静止释放)． 如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆L1、L2，两杆不接触，且两杆间的距离忽略不计．两个小球a、b(视为质点)质量均为m，a球套在竖直杆L1上，b球套在水平杆L2上，a、b通过铰链用长度为l的刚性轻杆L连接，将a球从图示位置(轻杆与L2杆夹角为45°)由静止释放，不计一切摩擦，已知重力加速度为g.在此后的运动过程中，下列说法正确的是(　 　) A．a球和b球所组成的系统机械能不守恒 B．b球的速度为零时，a球的加速度大小为零 C．b球的最大速度为 D．a球的最大速度为 如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态．现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中(　 　) A．圆环的机械能守恒 B．弹簧弹性势能变化了mgL C．圆环下滑到最大距离时，所受合力为零 D．圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变 (多选)如图所示，轻质动滑轮下方悬挂重物A、轻质定滑轮下方悬挂重物B，悬挂滑轮的轻质细绳竖直．开始时，重物A、B处于静止状态，释放后A、B开始运动．已知A、B的质量相等，重力加速度为g.摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，滑轮间竖直距离足够长．则下列说法正确的是(　　　) A．相同时间内，A、B位移大小之比为1∶2 B．同一时刻，A、B加速度大小之比为1∶1 C．同一时刻，A、B速度大小之比为1∶1 D．当B下降高度h时，B的速度大小为 如图所示，一光滑细杆固定在水平面上的C点，细杆与水平面的夹角为30°，一原长为L的轻质弹性绳，下端固定在水平面上的B点，上端与质量为m的小环相连，当把小环拉到A点时，AB与地面垂直，弹性绳长为2L，将小环从A点由静止释放，当小环运动到AC的中点D时，速度达到最大．重力加速度为g，下列说法正确的是(　 　) A．在下滑过程中小环的机械能先减小后增大 B．小环刚释放时的加速度大小为g C．小环到达AD的中点时，弹性绳的弹性势能为零 D．小环的最大速度为 $$