高考物理第五章第3节机械能守恒定律及其应用学案

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1、第3节　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)表达式：Ep＝mgh。[注1](2)重力势能的特点：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，重力势能减小；重力对物体做负功，重力势能增大。(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＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。二、弹性势能1．定义：发生弹性形变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

2、系[注2]：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。三、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，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。[注3]2．表达式：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2。【注解释疑】[注1]h为物体相对于参考面的高度，有正、负之分。[注2]与重力做功和重力势能变化类似。[注3]机械能中的势能包括重力势能和弹性势能。[深化理解](1)重力势能是由物体和地球组成的系统所共有，但一般常叙述为物体的重力势能。(2)重力做功不引起物体机械能的变化。(3)单物体机械能守恒的条件是只有重力做功，而多物体(即系统)机械能守恒的

3、条件是只有重力或系统内弹力做功，但这并不等于只受重力和弹力作用。[基础自测]一、判断题(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)克服重力做功，物体的重力势能一定增加。(√)(4)发生弹性形变的物体都具有弹性势能。(√)(5)弹力做正功弹性势能一定增加。(×)(6)物体所受的合外力为零，物体的机械能一定守恒。(×)(7)物体的速度增大时，其机械能可能减小。(√)二、选择题1．[教科版必修2P67T3改编]关于重力势能，下列说法中正确的是(　　)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

4、越大，它的重力势能也越大C．一个物体的重力势能从－5J变化到－3J，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解析：选D　物体的重力势能与参考面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考面时，重力势能不同，选项A错误；物体在零势能面以上，与零势能面的距离越大，重力势能越大，物体在零势能面以下，与零势能面的距离越大，重力势能越小，选项B错误；重力势能中的正、负号表示大小，－5J的重力势能小于－3J的重力势能，选项C错误；重力做的功度量了重力势能的变化，选项D正确。2．(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

5、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解析：选AB　任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能，而具有弹性势能的物体，也一定发生了弹性形变，故A、B均正确；物体若发生了非弹性形变，就不具有弹性势能，C错误；弹性势能的大小与弹簧的劲度系数和形变量大小均有关，D错误。3．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(　　)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：选B　摩天轮在转动的过程中，小明的高度不断发生变

6、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。4．[粤教版必修2P70讨论与交流改编]在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出。不计空气阻力，则落在同一水平地面时的速度大小(　　)A．一样大　　　　　　　B．水平抛出的最大C．斜向上抛出的最大D．斜向下抛出的最大解析：选A　不计空气阻力的抛体运动，机械能守恒。故以相同的速率向不同的方向抛出落至同

7、一水平地面时，物体速度的大小相等。故只有选项A正确。高考对本节内容的考查，主要集中在重力势能、弹性势能概念的理解，机械能守恒的判断及机械能守恒定律三种表达式的应用等，题型多为选择题，难度中等。而机械能守恒定律与平抛运动及圆周运动知识相结合，常以综合性计算题的形式呈现，难度中等偏上。考点一　机械能守恒的理解与判断[基础自修类][题点全练]1．[单个物体机械能守恒的判断]关于机械能是否守恒，下列说法正确的是(　　)A．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B．做匀速圆周运动的物体机械能一