2026版创新设计高考一轮复习物理第3讲　机械能守恒定律及其应用

第3讲机械能守恒定律及其应用第五章机械能守恒定律1.理解重力势能和弹性势能，知道机械能守恒的条件。2.会判断研究对象在某一过程机械能是否守恒。3.会用机械能守恒定律解决单个物体或系统的机械能守恒问题。学习目标目

录CONTENTS夯实必备知识01研透核心考点02提升素养能力03夯实必备知识1机械能1.mgh2.地球有关无关减小增大减小弹性形变3.减少增加动能4.势能保持不变不做功零1.思考判断×√(1)重力势能的变化量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)发生弹性形变的物体都具有弹性势能。()(4)弹力做正功，弹性势能一定增加。()(5)物体所受的合外力为零，物体的机械能一定守恒。()(6)物体的速度增大时，其机械能可能减小。()(7)物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒。()√××√√C2.(人教版必修第二册P94T5改编)把小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A位置，如图甲所示。迅速松手后，小球升高至最高位置C(图丙)，途中经过位置B时弹簧正好处于原长(图乙)。忽略弹簧的质量和空气阻力。则小球从A位置运动到C位置的过程中，下列说法正确的是(

)A.经过位置B时小球的加速度为0B.经过位置B时小球的速度最大C.小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒D.小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小研透核心考点2考点二单物体的机械能守恒问题考点一机械能守恒的理解与判断

考点三多物体的机械能守恒问题考点一机械能守恒的理解与判断例1(多选)如图所示，将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一固定的竖直墙壁(不与槽粘连)。现让一小球自左端槽口A点的正上方由静止开始下落，从A点与半圆形槽相切进入槽内，则下列说法正确的是(

)A.小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功B.小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球的机械能守恒C.小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与半圆形槽组成的系统机械能守恒D.小球从下落到从右侧离开半圆形槽的过程中，小球的机械能守恒BC解析

小球从半圆形槽的最低点运动到半圆形槽右侧的过程中，小球对半圆形槽的力使半圆形槽向右运动，半圆形槽对小球的支持力对小球做负功，小球的机械能不守恒，A、D错误;小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，半圆形槽静止，则只有重力做功，小球的机械能守恒，B正确;小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与半圆形槽组成的系统只有重力做功，机械能守恒，C正确。方法总结

判断机械能守恒的三种方法跟踪训练1.(2025·八省联考河南卷，8)2024年我国研制的“朱雀三号”可重复使用火箭垂直起降飞行试验取得圆满成功。假设火箭在发动机的作用下，从空中某位置匀减速竖直下落，到达地面时速度刚好为零。若在该过程中火箭质量视为不变，则(

)A.火箭的机械能不变B.火箭所受的合力不变C.火箭所受的重力做正功D.火箭的动能随时间均匀减少BC考点二单物体的机械能守恒问题1.表达式2.一般步骤例2

(2024·全国甲卷，17)如图，一光滑大圆环固定在竖直平面内，质量为m的小环套在大圆环上，小环从静止开始由大圆环顶端经Q点自由下滑至其底部，Q为竖直线与大圆环的切点。则小环下滑过程中对大圆环的作用力大小(

)CA.在Q点最大 B.在Q点最小C.先减小后增大 D.先增大后减小

跟踪训练2.(2025·陕西安康模拟)如图所示，内壁光滑的四分之三圆弧形槽放置在水平地面上，O点为其圆心，A、B为圆弧上两点，OA连线水平，OB连线竖直，槽的质量为5m，圆弧的半径为R。一个质量为m的小球从A点以初速度v0(未知)竖直向下沿槽运动，小球运动至最高点B时槽对地面的压力刚好为零。不计空气阻力，重力加速度为g，槽始终未发生移动，则小球的初速度大小v0为(

)C

解决多物体系统机械能守恒的注意点(1)要注意判断物体运动过程中系统的机械能是否守恒。(2)注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系。(3)列机械能守恒方程时，一般选用ΔEk＝－ΔEp或ΔEA＝－ΔEB的形式。考点三多物体的机械能守恒问题模型轻绳连接的物体系统机械能守恒常见情景三点提醒①分清两物体是速度大小相等，还是沿绳方向的分速度大小相等。②用好两物体的位移大小关系或竖直方向高度变化的关系。③对于单个物体，一般绳上的力要做功，机械能不守恒;但对于绳连接的系统，机械能则可能守恒。例3

(多选)(2024·辽宁大连模拟)如图所示，质量为m的物体P套在固定的光滑水平杆上。轻绳跨过光滑的滑轮O和O'，一端与物体P相连，另一端与质量为2m的物体Q相连。用手托住物体Q使整个系统处于静止状态，此时轻绳刚好拉直，且AO＝L，OB＝h，AB<BO'，重力加速度为g。现释放物体Q，让二者开始运动，下列说法正确的是(

)AD

模型轻杆连接的物体系统机械能守恒常见情景模型特点①平动时两物体线速度相等，转动时两物体角速度相等。②杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体做功，单个物体机械能不守恒。③对于杆和球组成的系统，忽略空气阻力和各种摩擦且没有其他力对系统做功，则系统机械能守恒。

B

模型轻弹簧连接的物体系统机械能守恒模型特点由轻弹簧连接的物体系统，一般既有重力做功又有弹簧弹力做功，这时系统内物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能相互转化，而总的机械能守恒。两点提醒①对同一弹簧，弹性势能的大小完全由弹簧的形变量决定，无论弹簧伸长还是压缩。②弹簧两端的物体把弹簧拉伸至最长(或压缩至最短)时，两端的物体具有相同的速度，弹性势能最大。例5

(多选)如图所示，轻弹簧一端固定于O点，另一端与质量为m的滑块连接，在外力作用下使滑块静止在固定光滑斜面上的A点，此时弹簧恰好水平。将滑块从A点由静止释放，沿斜面经B点运动到位于O点正下方的C点时，滑块的速度大小为v，且弹簧恰处于原长。已知弹簧原长为L，斜面倾角θ＝37°，OB⊥AC，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，不计空气阻力。sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。从A点运动到C点的过程中(

)CD

3.(2024·北京卷，7)如图所示，光滑水平轨道AB与竖直面内的光滑半圆形轨道BC在B点平滑连接。一小物体将轻弹簧压缩至A点后由静止释放，物体脱离弹簧后进入半圆形轨道，恰好能够到达最高点C。下列说法正确的是(

)跟踪训练CA.物体在C点所受合力为零B.物体在C点的速度为零C.物体在C点的向心加速度等于重力加速度D.物体在A点时弹簧的弹性势能等于物体在C点的动能

提升素养能力3A级基础对点练C对点练1

机械能守恒定律的理解与判断1.(2024·重庆卷，2)2024年5月3日，嫦娥六号探测器成功发射，开启月球背面采样之旅，探测器的着陆器上升器组合体着陆月球要经过减速、悬停、自由下落等阶段。则组合体着陆月球的过程中(

)A.减速阶段所受合外力为0B.悬停阶段不受力C.自由下落阶段机械能守恒D.自由下落阶段加速度大小g

＝9.8m/s2解析

组合体在减速阶段有加速度，所受合外力不为零，故A错误;组合体在悬停阶段速度为零，处于平衡状态，所受合力为零，仍受重力和升力，故B错误;组合体在自由下落阶段只受重力，机械能守恒，故C正确;月球表面重力加速度不为9.8

m/s2，故D错误。B2.不计阻力的情况下，关于下图所对应的描述正确的选项是(

)A.图甲中，运动员上升过程中其机械能守恒B.图乙中，秋千从A点摆到B点的过程中，小朋友所受重力的功率先逐渐增大、后逐渐减小C.图丙中，从A至最低点C过程中，只有重力和蹦床弹力做功，运动员机械能守恒D.图丁中，物块在光滑水平面上压缩弹簧的过程中，物块的机械能守恒解析

图甲中，运动员上升过程中，人本身消耗生物能，则人的机械能增加，故A错误;图乙中，秋千从A点摆到B点的过程中，根据PG＝mgvy，因开始在A点时竖直速度为零，到B点时竖直速度又变为零，可知小朋友所受重力的功率先逐渐增大、后逐渐减小，故B正确;图丙中，从A至最低点C过程中，只有重力和蹦床弹力做功，运动员和蹦床组成的系统机械能守恒，但是运动员的机械能不守恒，故C错误;图丁中，物块在光滑水平面上压缩弹簧的过程中，弹簧的弹力对物块做负功，则物块的机械能减小，故D错误。C对点练2

单物体的机械能守恒问题3.如图所示，游乐场内的扶梯AB和水上滑梯轨道BC在B点相接，滑梯轨道BC是半径为R的四分之一光滑圆弧，圆心O点和轨道上C点恰好在水面上，整个装置处在同一竖直平面内。小朋友沿着扶梯AB运动到B点，在B点静止，当受到微小扰动时，小朋友将沿着圆弧轨道下滑。已知重力加速度大小为g，不计空气阻力，小朋友可视为质点。则小朋友滑离圆弧轨道时的速度大小为(

)

C

A.0 B.1N C.2N D.3N

C

AD6.(多选)(2025·陕西延安高三开学考)如图所示，将质量为2m的重物悬挂在足够长轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的圆环，圆环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆间的距离为d。现将圆环从图中所示的A处由静止释放，此时连接圆环的细绳与水平方向的夹角为30°，整个过程中重物都只在竖直方向运动且未与定滑轮相碰。忽略定滑轮的质量和大小，重力加速度为g，下列说法正确的是(

)

D7.(2025·黑龙江牡丹江高三期末)如图所示，水平光滑长杆上套有小物块A，细线跨过位于O点的轻质光滑定滑轮，一端连接A，另一端悬挂小物块B，物块A、B质量相等。C为O点正下方杆上的点，滑轮到杆的距离OC＝h，重力加速度为g。开始时A位于P点，PO与水平方向的夹角为37°，现将A、B由静止释放，下列说法正确的是(

)

A

B级

综合提升练

BCD9.(多选)如图所示，B是质量为2m、半径为R的光滑半圆弧槽，放在光滑的水平桌面上。A是质量为6m的细长直杆，在光滑导孔的限制下，只能上下运动。物块C的质量为m，紧靠B放置。初始时，A杆被夹住，使其下端正好与半圆弧槽内侧的上边缘接触，然后从静止释放。重力加速度大小为g。则A杆由静止释放到再次上升到最高点过程中(

)

C级

培优加强练10.(2025·湖北黄冈模拟)如图所示，O为固定在水平地面上的转轴，小球A、B的质量均为m，A与B、O间通过铰链用轻杆连接，杆长均为L，B球置于水平地面上，B、O之间用一轻质弹簧连接。现给