高考物理一轮复习第五单元机械能第3讲机械能守恒定律及其应用学案新人教版.doc

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第3讲机械能守恒定律及其应用

考纲考情

核心素养

?重力做功与重力势能Ⅱ

?机械能守恒定律及其应用Ⅱ

?重力势能和弹性势能的概念．

?重力做功的特点、机械能守恒的条件.

物理观念

全国卷5年3考

高考指数★★★★☆

?重力势能、弹性势能的计算和机械能守恒的判断．

?机械能守恒定律的三种表达形式及其应用.

科学思维

知识点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．重力势能

(1)表达式：Ep＝mgh.

(2)重力势能的特点

①系统性：重力势能是物体和地球所共有的．

②相对性：重力势能的大小与参考平面的选取有关,但重力势能的变化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

(1)定性关系：重力对物体做正功,重力势能就减小；重力对物体做负功,重力势能就增大．

(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)＝－ΔEp.

知识点二弹性势能

1．定义：物体由于发生弹性形变而具有的能．

2．弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功,弹性势能减小；弹力做负功,弹性势能增大,即W＝－ΔEp.

知识点三机械能守恒定律及应用

1．机械能：动能和势能称为机械能,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：在只有重力或弹簧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＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝mgh2＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2).

3．守恒条件：只有重力或弹簧的弹力做功.

直观展示

1．思考判断

(1)重力势能的变化与零势能参考面的选取无关．(√)

(2)被举到高处的物体重力势能一定不为零．(×)

(3)物体克服重力做功,物体的重力势能一定减少．(×)

(4)物体只要发生形变,就一定具有弹性势能．(×)

(5)弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关．(×)

(6)弹簧弹力做负功,弹性势能一定增加．(√)

2．将质量为100kg的物体从地面提升到10m高处,在这个过程中,下列说法正确的是(取g＝10m/s2)(C)

A．重力做正功,重力势能增加1.0×104J

B．重力做正功,重力势能减少1.0×104J

C．重力做负功,重力势能增加1.0×104J

D．重力做负功,重力势能减少1.0×104J

解析：WG＝－mgh＝－1.0×104J,ΔEp＝－WG＝1.0×104J,选项C正确．

3．如图所示,质量为m的物体沿斜上方以速度v0抛出后,能达到的最大高度为h0,当它将要落到离地面高度为h的平台上时(不计空气阻力,取地面为参考平面),下列判断正确的是(D)

A．它的机械能大于eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)

B．它的机械能为mgh0

C．它的动能为mg(h0－h)

D．它的动能为eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－mgh

4.在大型游乐场里,小明乘坐如图所示匀速转动的摩天轮,正在向最高点运动．对此过程,下列说法正确的是(B)

A．小明的重力势能保持不变

B．小明的动能保持不变

C．小明的机械能守恒

D．小明的机械能减少

解析：摩天轮在转动的过程中,小明的高度不断发生变化,小明的重力势能也在发生变化,故A错误；由于摩天轮匀速转动,所以小明的动能保持不变,故B正确；小明所具有的机械能等于他的动能与重力势能之和,由于其动能不变,而重力势能随着其高度的变化而变化,所以小明的机械能也在不断变化,当其上升时,机械能增加,故C、D错误．

5.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(D)

A．物体的重力势能减少,动能不变

B．斜面体的机械能不变

C．斜面对物体的作用力垂直于接触面,不对物体做功

D．物体和斜面体组成的系统机械能守恒

解析：物体由静止开始下滑的过程其重力势能减少,动能增加,A错误；物体在下滑过程中,斜面体做加速运动,其机械能增加,B错误；物体沿斜面下滑时,既沿斜面向下运动,又随斜面体向右运动,其合速度方向与弹力方向不垂直,弹力方向垂直于接触面,但与速度方向之间的夹角大于90°,所以斜面对物体的作用力对物体做负功,C错误；对物体与斜面体组成的系统,只有物体的重力做功,机械能守恒,D正确．

考点1对机械能守恒定律的理解

1．对机械能守恒条件的理解

(1)只受重力作用．

(2)除重力外,物体还受其他力,但其他力不做功