機械能守恒定律及其應(yīng)用（-教學(xué)設(shè)計【教學(xué)參考】機械能守恒定律及其應(yīng)用（-教學(xué)設(shè)計【教學(xué)參考】機械能守恒定律及其應(yīng)用（-教學(xué)設(shè)計【教學(xué)參考】高三一輪復(fù)習(xí)專用·機械能守恒定律及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計機械能守恒定律及其應(yīng)用考綱導(dǎo)讀高考對機械能守恒定律的考查重點是：連接體問題，與彈簧有關(guān)的問題，與實際情境相結(jié)合的問題。機械能守恒定律是高中物理的重要規(guī)律，也是高考命題考查的重點之一。為了增加試題的綜合性，高考命題一般將機械能守恒定律與其它知識相結(jié)合在一起，設(shè)置新新情境考查。預(yù)計2020年高考將會以新穎的情境對機械能守恒定律進行考查。教學(xué)目標進一步理解機械能守恒的條件及其判定。能靈活應(yīng)用機械能守恒定律的三種表達式列方程。在多個物體組成的系統(tǒng)中，會應(yīng)用機械能守恒定律解決相關(guān)問題。教學(xué)重點機械能守恒定律的條件機械能守恒定律的應(yīng)用教學(xué)難點：機械能守恒定律的應(yīng)用考點精析考點1機械能、機械能守恒定律1．重力勢能：物體由于被舉高而具有的能．2．重力做功與重力勢能的關(guān)系：重力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置的高度差有關(guān)．重力對物體做正功，重力勢能就減少；重力對物體做負功，重力勢能就增加．重力對物體做的功等于物體重力勢能的減少量，即.3．彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量．4．彈力做功與彈性勢能的關(guān)系：彈力做正功，彈性勢能減少；彈力做負功，彈性勢能增加．彈力對物體做的功等于彈性勢能的減少量，即．5．機械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能．6．機械能守恒定律(1)內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變．(2)判斷機械能是否守恒的方法．①根據(jù)力做功判斷，系統(tǒng)內(nèi)只有重力做功或彈力做功，機械能守恒．②根據(jù)能的轉(zhuǎn)化判斷，只發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)勢能與動能的轉(zhuǎn)化，機械能守恒．題組1機械能、機械能守恒定律1．(多選)忽略空氣阻力，下列物體運動過程中滿足機械能守恒的是()A．電梯勻速下降B．物體沿斜面勻速下滑C．人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動D．鉛球運動員拋出的鉛球從拋出到落地前解析：A、B選項除了受重力外，還受到了其他力的作用，而且這些力做了負功，機械能將減少，C、D選項中的物體都是只受重力，而且重力做了功．答案：CD2．(多選)如圖所示，在地面上以速度拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上．若以地面為零勢能面，而且不計空氣阻力，則下列說法中正確的是()A．重力對物體做的功為mghB．物體在海平面上的勢能為mghC．物體在海平面上的動能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－mghD．物體在海平面上的機械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解析:重力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置的高度差有關(guān)，拋出點與海平面的高度差為h，并且重力做正功，所以整個過程重力對物體做功為mgh，故A正確．以地面為零勢能面，海平面低于地面h，所以物體在海平面上時的重力勢能為－mgh，故B錯誤．由動能定理得：mgh＝Ek2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，物體在海平面上的動能Ek2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh，故C錯誤．整個過程機械能守恒，即初末狀態(tài)的機械能相等，以地面為零勢能面，拋出時的機械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以物體在海平面時的機械能也為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，故D正確．2．如圖5－3－1所示，小球自a點由靜止自由下落，到b點時與彈簧接觸，到c點時彈簧被壓縮到最短，若不計彈簧質(zhì)量和空氣阻力，在小球由a→b→c的運動過程中（） A．小球的機械能守恒 B．小球和彈簧總機械能守恒 C．小球在b點時動能最大圖5－3－1 D．小球b→c的運動過程中加速度先減小后增加圖5－3－1答案：BD考點2機械能守恒定律的應(yīng)用1．機械能守恒定律的三種表達式(1)從守恒的角度：選取某一平面為零勢能面，如果含有彈簧則彈簧處于原長時彈性勢能為零，系統(tǒng)末狀態(tài)的機械能和初狀態(tài)的機械能相等，即.(2)從能量轉(zhuǎn)化的角度：系統(tǒng)的動能和勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化時，若系統(tǒng)勢能的減少量等于系統(tǒng)動能的增加量，系統(tǒng)機械能守恒，即.(3)從能量轉(zhuǎn)移的角度：系統(tǒng)中有A、B兩個物體(或更多物體)，若A機械能的減少量等于B機械能的增加量，系統(tǒng)機械能守恒，即.2．利用機械能守恒定律解題的一般思路(1)選取研究對象——物體或系統(tǒng)．(2)根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程，進行受力、做功分析判斷機械能是否守恒．(3)恰當?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在過程的初、末態(tài)時的機械能．(4)選取方便的機械能守恒定律的方程形式(、或)進行求解．題組2機械能守恒定律的應(yīng)用3.例題.如圖5－3－2所示，一很長的、不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質(zhì)量為m，靜置于地面；b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時輕繩剛好拉緊．從靜止開始釋放b后，求：（1）從b靜止釋放，到b落地的瞬間的過程中，a和b組成的系統(tǒng)機械能是否守恒？（2）若以水平地面為參考平面，在b落地的瞬間，a的勢能增加了多少？b的勢能較少了多少？a?b組成的系統(tǒng)勢能變化了多少？（3）在b落地的瞬間，a的速度是多少？（4）在b落地后，a能繼續(xù)上升的高度是多少？（5）在整個過程中a能上升的高度是多少？圖5－3－2圖5－3－2答案：見解析。解析：在b球落地前，a、b球組成的系統(tǒng)機械能守恒，且a、b兩球速度大小相等，根據(jù)機械能守恒定律得3mgh－mgh＝eq\f(1,2)(m＋3m)v2，v＝eq\r(gh).b球落地時，a球高度為h，之后a球向上做豎直上拋運動，在這個過程中機械能守恒，eq\f(1,2)mv2＝mgΔh，Δh＝eq\f(v2,2g)＝eq\f(h,2)，所以a球可達到的最大高度為1.5h，．強化應(yīng)用1．（2019全國Ⅰ卷第19題改編--多選）如圖5-3-4，一光滑斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊N。另一端與斜面上的物塊M相連，且物塊N的質(zhì)量大于M的質(zhì)量，細繩的長度小于斜面的高度，系統(tǒng)由靜止開始運動的過程中，在物塊未撞到定滑輪之前則（）A．M、N各自的機械能分別守恒B．M增加的機械能等于N減少的機械能C．M增加的重力勢能等于N減少的重力勢能圖5－3－4D．M和N組成的系統(tǒng)機械能守恒圖5－3－4答案：BD。解析：M和N各自受重力和繩的拉力，且拉力大小相等，M沿斜面上升的過程中，繩的拉力對M做正功，M的機械能增加；N下降的過程中，繩的拉力對m做負功，機械能減少；由于繩在兩側(cè)移動的距離相等，即繩子的拉力所做正負功絕對值相等，則M和m系統(tǒng)機械能守恒．M減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為m的重力勢能，一部分轉(zhuǎn)化為M和m的動能，所以AC錯誤，選擇BD.2．如圖5－3－4所示，長度為l的輕繩上端固定在O點，下端系一質(zhì)量為m的小球(小球的大小可以忽略)．由圖示位置無初速度釋放小球，不計空氣阻力。求： (1)當小球通過最低點時的速度大小是多少； (2)當小球通過最低點時的輕繩對小球的