第6章 4.第3 节 机械能守恒定律及其应用（PPT课件）-【高考突破新方案】2027年高考物理大一轮复习学案

该高中物理高考复习课件聚焦“机械能守恒定律及其应用”核心考点，通过表格对比势能表达式与守恒形式，结合2025届模拟题梳理判断方法、单物体及系统问题三大考查方向，对接高考评价体系，明确高频考点权重，归纳弹簧连接体等常考题型，备考针对性强。 课件亮点在于“考点突破+真题训练+素养提升”，如以弹簧连接体典例为载体，用条件分析法和能量转化法培养科学推理能力，总结系统机械能守恒解题步骤。通过变式训练强化物理观念，助力学生掌握答题技巧，教师可据此高效组织复习，提升冲刺效果。

第3节 机械能守恒定律及其应用 返回目录 考点1　机械能守恒的判断 1.势能 表达式 功能关系 注意 重力势能 Ep=mgh WG=-ΔEp h为相对参考平面高度 弹性势能 E'p= kx2 W弹=-ΔE'p x为弹簧的形变量 2.机械能守恒定律 三种形式 守恒观点 Ep1+Ek1=Ep2+Ek2 需要选取零势能面 转化观点 ΔEp+ΔEk=0 动能和势能间的转化 转移观点 ΔEA+ΔEB=0 系统内物体间机械能的转移 点拨提醒 机械能守恒是指整个过程中个体或系统机械能保持不变,而非仅初、末状态机械能相等。 返回目录 典例1    (2025届贵州毕节三模)如图所示,两根完全相同的轻质弹簧1、2连接着一个小 球,两弹簧O1端和O2端分别固定,且位于同一竖直线上。小球静止于O点时,弹簧2处于 原长状态。现将小球从弹簧1的原长处C点由静止释放,已知CO的距离为h,重力加速度 大小为g。若忽略空气阻力,弹簧始终处于弹性限度内,则 (         ) A.小球到达O点的速率为2  B.小球运动到最低点时加速度大小为2g C.由C到O的过程,小球的机械能守恒 D.由C到O的过程,小球的机械能先减小后增大 B 返回目录 解析　 【关键:小球处于C点时,弹簧1处于原长,弹簧2的伸长量和小球处于O点时弹 簧1的伸长量相等,故两弹簧和小球组成的系统在小球位于C、O两点时弹性势能相 同】小球由C到O,由机械能守恒(转化观点)可得mgh= m ,解得vO= ,A错误。当小 球静止于O点时,有mg=kh,设小球所处最低点的位置在O点下方x处且此处重力势能为 零,小球由C到最低点,对系统,由机械能守恒可得mg(h+x)+ kh2= k(h+x)2+ kx2,解得x=h, 当小球处于最低点时,由牛顿第二定律可得2kh+kh-mg=ma,解得a=2g,方向竖直向上,B 正确。由C到O的过程,弹力的合力先向下后向上,可得弹力先做正功后做负功,故小球 的机械能先增大后减小,C、D错误。 返回目录 总结归纳 判断机械能守恒的三种方法 条件分析法 能量转化法 特殊情境法 只有重力和系统内弹力做功，没有其他力做功 只有系统内物体间动能和势能的相互转化，系统内无机械能与其他形式能的转化 绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞 等特定情境，机械能不守恒 返回目录 典例2    (2025届安徽六校开学考)如图,有一款游戏,需要游戏者通过调整管口A点坐标 位置,然后压缩弹簧把小物块水平弹出,使物块恰好无碰撞落入下方倾角为37°的固定 斜面的顶部B点,随后物块沿长L=10 m、动摩擦因数μ=0.85的粗糙斜面BC下滑,无阻碍 进入固定在斜面上的 光滑圆弧曲面,最终不离开轨道BCD即通关成功。以斜面的顶 端B为原点O,建立如图所示直角坐标系,某次调整管口A点的纵坐标为7.2 m,物块以某 一速度v0抛出后,恰好到达圆弧右侧D点后返回,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求: (1)速度v0的大小; (2)圆弧半径R。 考点2　单物体的机械能守恒问题 返回目录 答案 (1)16 m/s    (2)96 m 解析 (1)根据平抛运动的规律,竖直方向上有y= gt2, 解得t= =1.2 s, 在B点,根据速度分解可得tan 37°= ,解得v0=16 m/s。 (2)小物块在B点的速度大小vB= =20 m/s, 从B点到C点,根据动能定理可得 mgL sin 37°-μmgL cos 37°= m - m ,解得vC=8  m/s, 从C点到D点,根据机械能守恒可得  m =mgR(sin 53°-sin 37°),解得R=96 m。 返回目录 提分关键·规律总结 判断机械能守恒的“两点”注意 (1)若是系统机械能守恒,机械能一般在系统内物体间转移,其中的单个物体机械能不一 定守恒。 (2)机械能守恒的条件绝不是合力做的功等于零,更不是合力等于零,而是只有重力和系 统内弹力做功。 返回目录 考点3　系统的机械能守恒问题 1.不含弹簧的物体系统 (1)角速度相等的杆连接体   ①杆对物体的作用力不一定沿杆的方向,杆能对物体做功,单个物体机械能不一定守恒。 ②当只有重力和杆的弹力对物体A、B做功时,系统机械能才能守恒。 返回目录 (2)分速度相等的绳连接体   ①抓住两物体的位移大小关系。 ②只有重力和系统内绳的拉力做功,其他力不做功,系统机械能才能守恒。 2.含轻弹簧的物体系统 (1)弹簧弹力做功的特点:与物体路径无关,只与弹簧初、末状态形变量的大小有关。 (2)弹性势能的判断:当弹簧两端连接的物体速度相同时(或沿弹簧方向的分速度相同 时),弹簧形变量最大,弹性势能最大;当弹簧处于原长时,弹性势能为零。 返回目录 典例3    (2025届安徽合肥八中模拟)如图所示,长度相同的三根轻杆构成一个正三角形 支架,在A处固定质量为2m的小球,B处固定质量为m的小球。支架悬挂在O点,可绕过O 点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动。开始时OB与水平面相垂直。放手后开始 运动,在不计任何阻力的情况下,下列说法不正确的是 (         ) A.A球到达最低点时速度为零 B.A球机械能减少量等于B球机械能增加量 C.B球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动时所在的高度 D.当支架从左向右回摆时,A球一定能回到起始高度 A 返回目录 解析　　系统机械能守恒,当A球到达最低点时,系统重力势能减小,可知系统动能大于 零,故A球速度不为零,A错误;系统机械能守恒,故A球机械能的减少量等于B球机械能的 增加量,B正确;B球向左摆到A球开始运动时所在高度时,B球增加的重力势能小于A球 减少的重力势能,系统的动能不为0,故B球继续升高,C正确;根据系统机械能守恒可得, 当支架从左向右回摆时,A球一定能回到起始高度,D正确。 返回目录 典例4    (2025届山东济南开学考)如图所示,物块A用不可伸长的轻绳绕过轻质光滑定 滑轮与置于光滑水平面上的物块B连接,物块A、B的质量均为m,施加外力使物块A、B 保持静止,此时轻绳恰好处于伸直状态。某时刻撤去外力,两物块同时由静止开始运动, 当物块A下落高度为h时,其加速度大小为a,方向竖直向下,此时连接物块B的轻绳与水 平方向的夹角为θ,整个过程物块B始终未离开水平面,已知重力加速度为g。不计空气 阻力,当物块A下落高度为h时,下列说法正确的是(         ) D A.物块B的加速度大小为  B.物块B的加速度大小为(g+a) cos θ C.物块A的速度大小为  D.物块A的速度大小为  返回目录 解析　　对物块A,根据牛顿第二定律有mg-T=ma,对物块B,根据牛顿第二定律有T cos θ =maB,联立解得aB=(g-a) cos θ,A、B错误;对物块A、B及轻绳组成的系统,根据机械能守 恒定律有mgh= m + m ,物块A和B的速度大小关系为vA=vB cos θ,联立解得vA=  ,C错误,D正确。 返回目录 典例5    (多选)(2025届湖南长沙名校联考)如图所示,挡板P固定在倾角为30°的斜面左 下端,斜面右上端M与半径为R的圆弧轨道MN连接,圆弧轨道的圆心O在斜面的延长线 上。M点有一光滑轻质小滑轮,N点为圆弧轨道最低点,∠MON=60°。质量均为m的小物 块B、C由一轻质弹簧拴接(弹簧平行于斜面),其中物块C紧靠在挡板P处,物块B用跨过 滑轮的轻质细绳与一质量为4m、大小可忽略的小球A相连,初始时刻小球A锁定在M点, 细绳与斜面平行,恰好绷直且无张力,B、C处于静止状态。某时刻解除对小球A的锁定, 当小球A沿圆弧运动到N点时(物块B未到达M点),物块C对挡板的作用力恰好为0。已知 重力加速度为g,不计一切摩擦,下列说法正确的是(         ) BD 返回目录   A.弹簧的劲度系数为  B.小球A到达N点时的速度大小为  C.小球A到达N点时的速度大小为  D.小球A由M点运动到N点的过程中,小球A和物块B的机械能之和先增大后减小 返回目录 解析　　初始时,对物块B,可得mg sin 30°=kx1,当小球A沿圆弧轨道运动到N点时,对物 块C,可得mg sin 30°=kx2,可得x1=x2;由细绳长度不变可得x1+x2=R,联立可得x1=x2= 、k=  ,A错误。由初始时刻至小球A到达N点,对A、B、C及弹簧构成的系统,根据机械能 守恒可得4mgR(1-cos 60°)=mg(x1+x2) sin 30°+ ×4m + m ,由关联速度可得vA cos 30°=vB,解得vA= ,B正确,C错误。小球A由M点运动到N点过程中,A、B和弹簧组成的系 统机械能守恒,由于弹性势能先减小后增大,故小球A和物块B的机械能之和先增大后减 小,D正确。 返回目录 提分关键·方法提升 系统的机械能守恒问题的解题思路   返回目录 $