高考物理一轮复习5.3机械能守恒定律课件

机械能守恒的判断方法从机械能的定义直接判断若物体动能势能均不变，机械能不变。

若个物体动能不变，重力势能变化，或重力势能不变，动能变化或动能和重力势能同时增加或减小，其机械能定变化。

用做功判断若物体或系统只有重力或弹簧的弹力做功，虽受其他外力，但其他外力不做功，则机械能守恒。

用能量转化来判断若物体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的能的转化，则物体系统的机械能守恒。

考点考点二考点三例多选蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。

假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点。

下列说法正确的是运动员到达最低点前重力势能始终减小蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能增加蹦极过程中，运动员地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关答案解析解析关闭运动员到达最低点前，重力始终做正功，重力势能始终减小，选项正确蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力沿绳往上，故弹力做负功，弹性势能增加，选项正确由机械能守恒的条件可知，运动员地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒，选项正确重力势能大小与重力势能零点的选取有关，但重力势能的改变与重力势能零点的选取无关，选项错误。

答案解析关闭考点考点二考点三思路引导运动员下落过程中，重力做什么功重力势能如何变化弹力做功与弹性势能有什么关系提示正功减小。

提示弹力做正功，弹性势能减小弹力做负功，弹性势能增大。

考点考点二考点三规律总结机械能是否守恒的判断方法机械能守恒的判断般采用以下三种方法利用机械能守恒的定义判断。

用其他力是否做功的方法判断。

用能量的转化来判断。

􀎥拓展训练􀎥多选如图所示，重力为的滑块可视为质点在倾角为的光滑斜面上，从点由静止下滑，到点接触到个轻弹簧，滑块压缩弹簧到点开始弹回，返回点离开弹簧，最后又回到点，已知那么在整个过程中滑块动能的最大值是弹簧弹性势能的最大值是从到弹簧的弹力对滑块做的功是整个过程系统机械能守恒考点考点二考点三答案解析解析关闭滑块和弹簧组成的系统，在滑块的整个运动过程中，只发生动能重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统的机械能守恒，选项正确滑块从到重力势能减少了，全部转化为弹簧的弹性势能，选项错误，选项正确从到弹簧恢复原长，通过弹簧的弹力对滑块做功，将的弹性势能全部转化为滑块的机械能，选项正确。

答案解析关闭考点考点二考点三考点二单个物体机械能守恒定律的应用用守恒的观点表示，即物体在初状态的机械能等于末状态的机械能，表达式为或。

用转化的观点表示，即物体减少增加的势能等于增加减少的动能，表达式为。

例浙江五校联考如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道和圆轨道组成，和相切于点，连线是圆轨道竖直方向的直径为圆轨道的最低点和最高点，已知。

可视为质点的小滑块从轨道上高处的点由静止滑下，用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点时对轨道的压力为，并得到如图乙所示的压力与高度的关系图象，取。

求滑块的质量和圆轨道的半径是否存在个值，使得滑块经过最高点后能直接落到直轨道上与圆心等高的点。

若存在，请求出值若不存在，请说明理由。

考点考点二考点三答案解析解析关闭从到的过程，由动能定理得𝑚𝑣𝐷在点，由圆周运动知识得𝑚𝑣𝐷𝑅，解得𝑚𝑔𝐻𝑅𝑅取点，和，代入上式得，。

假设滑块经过最高点后能直接落到直轨道上与圆心等高的点如图所示𝑅得到而滑块过点的临界速度𝑔𝑅由于，所以存在个值，使得滑块经过最高点后能直接落到直轨道上与圆心等高的点，根据机械能守恒得𝑚𝑣𝐷𝑃得到。

答案解析关闭知减少的重力势能转化为系统的动能及增加的重力势能，有，落地后将以做竖直上抛运动，的动能转化为的重力势能，即有，解得。

则上升的高度为，故选项正确。

答案解析关闭云南昆明抽样检测如图所示，长的均匀铁链对称挂在轻质小滑轮上，由于微小的扰动使得链条向侧滑动，则铁链完全离开滑轮时的速度大小为𝑔𝐿𝑔𝐿𝑔𝐿𝑔𝐿答案解析解析关闭铁链向侧滑动的过程受重力和滑轮弹力的作用，弹力始终与对应各节链条的运动方向垂直，故只有重力做功。

设铁链刚好完全离开滑轮时的速度为，由机械能守恒定律有其中铁链重力势能的变化量相当于滑离时下半部分的重力势能减去滑动前左半部分的重力势能，如图所示，即𝐿，解得𝑔𝐿，选项正确答案解析关闭山西太原模将小球以的初速度从地面竖直向上抛出，取地面为零势能面，小球在上升过程中的动能重力势能与上升高度间的关系分别如图中两直线所示。

设阻力大小恒定。

取，下列说法正确的是小球的质量为小球受到的阻力不包括重力大小为小球动能与重力势能相等时的高度为小球上升到时，动能与重力势能之差为答案解析解析关闭在最高点，得，选项错误由除重力以外其他力做功其可知高低，为机械能，解得，选项错误设小球动能和重力势能相等时的高度为，此时有，由动能定理得𝑚𝑣，解得，故选项错误当上升时，由动能定理得𝑚𝑣，解得所以动能与重力势能之差为，故选项正确。

答案解析关闭多选广东茂名模拟我国“蛟龙号”在次试验时，深潜器内的显示屏上显示出了从水面开始下潜到最后返回水面的内全过程的深度曲线甲和速度图象乙，则正确的有甲图中代表本次下潜最大深度为全过程中最大加速度是潜水员感到失重体验发生在和内整个潜水器在时间段内机械能守恒答案解析解析关闭“蛟龙号”下潜的最大深度为前内图线与轴所围面积选项正确全过程中最大加速度大小，选项错误在和内深潜器具有向下的加速度，潜水员处于失重状态，选项正确在内，潜水器的加速度方向向下不是只有重力做功，机械能不守恒，选项错误。

答案解析关闭安徽理综，如图所示，有内壁光滑的闭合椭圆形管道，置于竖直平面内，是通过椭圆中心点的水平线。

已知小球从点出发，初速率为，沿管道运动，到点的速率为，所需时间为若该小球仍由点以初速率出发，而沿管道运动，到点的速率为，所需时间为，则，。

故选项正确。

答案解析关闭江苏单科，在游乐节目中，选手需借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对此进行了讨论。

如图所示，他们将选手简化为质量的质点，选手抓住绳由静止开始摆动，此时绳与竖直方向夹角，绳的悬挂点距水面的高度为。

不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深。

重力加速度取。

求选手摆到最低点时对绳拉力的大小若绳长，选手摆到最高点时松手落入水中。

设水对选手的平均浮力，平均阻力，求选手落入水中的深度若选手摆到最低点时松手，小明认为绳越长，在浮台上的落点距岸边越远小阳却认为绳越短，落点距岸边越远。

请通过推算说明你的观点。

答案解析解析关闭选手在摆动过程中，机械能守恒，则根据圆周运动知识得𝑣𝑙解得人对绳的拉力，则。

选手摆到最高点的过程，由动能定理得则𝑚𝑔𝐻𝑙𝛼𝐹𝐹𝑚𝑔，解得。

选手从最低点开始做平抛运动，则且由式解得𝑙𝐻𝑙𝛼当𝐻时，有最大值解得因此，两人的看法均不正确。

当绳长越接近时，落点距岸边越远答案解析关闭见解析第三节机械能守恒定律考点要求高考题型五年考题统计命题规律机械能守恒的判断方法Ⅱ选择题全国理综Ⅱ，机械能守恒定律是力学的重要规律之，高考常考查验证机械能守恒定律的实验，要深刻理解机械能守恒定律的条件，会应用机械能守恒定律求解力学的综合问题单个物体机械能守恒Ⅱ计算题全国理综Ⅱ，多个物体的机械能守恒Ⅱ选择题全国理综，知识梳理双基自测二三重力做功与重力势能重力势能定义物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。

表达式。

矢标性重力势能是标量，但有正负，其意义表示物体的重力势能比它在参考平面处大还是小。

重力势能的特点系统性重力势能是所共有的。

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。

物体和地球知识梳理双基自测二三重力做功的特点重力做功与无关，只与始末位置的有关。

重力做功不引起物体的变化。

重力做功与重力势能变化的关系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。

定量关系重力对物体做的功等于物体重力势能的，即。

重力势能的变化量是绝对的，与参考面的选取。

路径高度差机械能减小增大减少量无关知识梳理双基自测二三二弹性势能弹性势能定义发生弹性形变的物体之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能，叫作弹性势能。

弹性势能的大小与形变量及有关。

矢标性。

般选弹簧形变为零的状态为弹性势能零点。

弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重力势能变化的关系，用公式表示。

对于弹性势能，般物体的弹性形变量越大，弹性势能。

劲度系数标量越大知识梳理双基自测二三三机械能守恒定律内容在只有做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。

机械能守恒的条件只有重力或弹力做功。

对守恒条件的理解只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒。

受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹力做功。

例如物体沿光滑的曲面下滑，受重力曲面的支持力的作用，但曲面的支持力不做功，物体的机械能守恒。

重力或弹力知识梳理双基自测二三机械能守恒的三种表达式表达角度表达公式表达意义守恒观点系统的初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等转化观点表示系统或物体机械能守恒时，系统减少或增加的势能等于系统增加或减少的动能转移观点若系统由两部分组成，则部分物体机械能的增加量与部分物体机械能的减少量相等增减请判断下列表述是否正确，对不正确的表述，请说明原因。

被举到高处的物体重力势能可以为零。

克服重力做功，物体的重力势能定增加。

发生弹性形变的物体都具有弹性势能。

弹簧弹力做正功时，弹性势能增加。

物体在速度增大时，其机械能可能在减小。

物体所受合外力为零时，机械能定守恒。

物体受到摩擦力作用时，机械能定要变化。

在只有重力弹力做功的物体系统内，只发生动能和势能的相互转化，物体的机械能定守恒。

知识梳理双基自测答案答案关闭弹簧弹力做正功时，弹性势能减少。

物体所受合外力为零时，运动状态不会发生变化，故动能定不变，但机械能不定守恒。

物体受摩擦力的作用时，机械能可能不变。

例如物体在水平拉力的作用下沿水平粗糙地面匀速运动时，其机械能不变。

知识梳理双基自测答案解析解析关闭根据重力做功与重力势能变化的关系可知，选项正确。

答案解析关闭重力做功与重力势能的关系将质量为的物体从地面提升到高处，在这个过程中，下列说法中正确的是取重力做正功，重力势能增加重力做正功，重力势能减少重力做负功，重力势能增加重力做负功，重力势能减少机械能守恒定律物体做自由落体运动，代表动能，代表势能，代表下落的距离，以水平地面为零势能面不计切阻力。

下列图象能正确反映各物理量之间关系的是知识梳理双基自测答案解析解析关闭由机械能守恒定律，可知势能与动能关系的图象为倾斜的直线，选项错误由动能定理得，则，故势能与关系的图