专题6.3　机械能守恒定律及其应用【讲】——2023年高考物理一轮复习讲练测（人教）（解析版）.docx

专题6.3　机械能守恒定律及其应用【讲】
【讲核心素养】
1.物理观念：重力势能、机械能。
（1）理解功和功率。了解生产生活中常见机械的功率大小及其意义。
（2）理解动能和动能定理。能用动能定理解释生产生活中的现象。
2.科学思维：机械能守恒定律。
（1）理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系。定性了解弹性势能。。
（2）知道机械能的含义会判断研究对象在某一过程机械能是否守恒.
（3）.能应用机械能守恒定律解决具体问题．
3.科学态度与责任：
（1）理解机械能守恒定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性。
（2）.能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题。
【讲考点题型】
【知识点一】机械能守恒定律的判断
1．重力做功与重力势能的关系
（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；重力做功不引起物体机械能的变化。
（2）重力势能：重力势能是物体和地球所共有的，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；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．即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。
（3）重力势能表达式：Ep＝mgh.
2．弹性势能
（1）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．
（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，弹性势能增加．即W＝－ΔEp.
3．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．
（2）表达式：mgh1＋mv12＝mgh2＋mv22.
4．机械能守恒定律的判断
（1）利用机械能的定义判断：分析动能和势能的和是否变化．
（2）利用做功判断：若物体或系统只有重力（或弹簧的弹力）做功，或有其他力做功，但其他力做功的代数和为零，则机械能守恒．
（3）利用能量转化来判断：若物体或系统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，则物体或系统机械能守恒．
【例1】（2022·上海嘉定·二模）玩蹦床的小朋友，在接触床面向下运动至最低点的过程中，小朋友的动能和机械能的变化情况分别为（　　）
A．动能减小   机械能减小 B．动能先增大后减小   机械能减小
C．动能减小   机械能不变 D．动能先增大后减小   机械能不变
【答案】 B
【解析】
玩蹦床的小朋友，在接触床面向下运动至最低点的过程中，合外力先做正功，再做负功，故动能先增大后减小。以小朋友作为研究对象，弹簧对小朋友的弹力做负功，机械能减小。故B正确。
故选B。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。要求考生掌握受力分析及做功知道机械能守恒定律的条件。
【变式训练1】（2022·江西宜春·模拟预测）如图所示，小木块m与长木板M之间光滑，且小木块与长板质量不相等，M置于光滑水平面上，一轻质弹簧左端固定在M的左端，右端与m连接。开始时m和M都静止，弹簧处于自然状态，现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F1、F2，两物体开始运动后，对m、M、弹簧组成的系统，下列说法正确的是（整个过程中弹簧不超过其弹性限度）（　　）
A．整个运动过程中，系统机械能不守恒，动量守恒
B．整个运动过程中，系统机械能守恒，动量不守恒
C．M、m分别向左、右运行过程当中，均一直做加速度逐渐减小的加速直线运动
D．M、m分别向左、右运行过程当中，当弹簧弹力与F1、F2的大小相等时，系统动能最小
【答案】 A
【解析】
AB．整个运动过程中，系统所受合外力为零，动量守恒。易知M和m在任意时刻所受合外力大小相等，但由于m≠M，所以二者任意时刻加速度大小不等，相同时间内位移不相等，所以F1和F2做功的代数和不为零，则系统机械能不守恒，故A正确，B错误；
CD．M、m分别向左、右运行过程当中，当弹簧弹力小于F1、F2时，M和m做加速度逐渐减小的加速直线运动，当弹簧弹力增大至与F1、F2的大小相等时，系统动能最大，之后弹簧弹力开始大于F1、F2，M和m将做加速度逐渐增大的减速直线运动，直至速度减为零，故CD错误。
故选A。
【方法总结】
对机械能守恒条件的理解
（1）只受重力作用，例如做平抛运动的物体机械能守恒。
（2）除重力外，物体还受其他力，但其他力不做功或做功代数和为零。
（3）除重力外，只有系统内的弹力做功，并且弹力做的功等于弹性势能减少量，那么系统的机械能守恒。注意：并非物体的机械能守恒，如与弹簧相连的小球下摆的过程机械能减少。
【特别提醒】
1.机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力为零；“只有重力做功”不等于“只