2019高考物理總復(fù)習(xí)考查點12機(jī)械能守恒定律和能源考點解讀學(xué)案(無答案)

1、 考查點 12 機(jī)械能守恒定律和能源 ?考情分析 測試內(nèi)容 測試要求 考情分析 重力勢能重力勢能的變化與重力做 功的關(guān)系 A 14 年 T10、15 年 T23/T27(3) 彈性勢能 A 14 年 T6/T28(3)、15 年 T9、17 年 T11 機(jī)械能守恒定律 C 14 年 T10、16 年 T28(3)、17 年 T28 能量守恒定律 A 16 年 T21 探究、實驗：用電火花計時器 (或電磁 打點計時器) 驗證機(jī)械能守恒定律 a 14 年 T8、15 年 T25、16 年 T11、17 年 T13 第 1 課時 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用(1) Qj ?知識梳理 考點 1 重力勢能 重力

2、勢能的變化與重力做功的關(guān)系 A 1重力做功的特點 (1)只跟運動物體的 和 的位置有關(guān)，而跟物體運動的 無關(guān). (2)物體下降時重力做 重力勢能 ；物體升高時重力做 ，重 力勢能 (3)重力做功的表達(dá)式： ，其中h1、h2分別表示物體起點和終點的高度. 2.重力勢能 (1) 大?。旱扔谖矬w所受重力與所處 _ 的乘積，表達(dá)式為 巳= _ . (2) 單位： _ ，與功的單位相同. (3) 重力做功與重力勢能變化的關(guān)系： WG= _ . 【典例 1】 如圖所示，桌面高為 hi,質(zhì)量為m的小球從高出桌面 h2的A點下落到地面 上的B點，在此過程中小球的重力勢能 ( ) A.增加 mgh B .增加

3、mghi+ h2) C .減少 mgh D .減少 mghi+ h2) 【解析】 重力做正功 WG= mghi+ h2)，則重力勢能減少 mghi + h2). 【答案】 D 【點撥】 考查重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 WG=- 壓另外要注意物體在某一位 置具有的重力勢能，與選取的零勢能面有關(guān)，而重力勢能的變化與選取的零勢能面無關(guān).2 【變式 1】（2017 鹽城模擬）如圖所示，質(zhì)量為 20kg 小孩沿高 5m 滑梯由靜止滑下， 2 g取 10m/s，在此過程中（ ） A .重力做功為 100J，重力勢能減少 100J B .重力做功為100J，重力勢能增加 100J C .重力做功為 1 0

4、00J，重力勢能減少 1 000J D .重力做功為1 000J，重力勢能增加 1 000J 考點 2 彈性勢能 A C 丫 1. 定義：發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間， 由于有 _ 的相互作用而具有的能. 2 彈性勢能（變化）大小探究： （1） _ 彈力做功特點：隨彈簧 _ 的變化而變化，還因“ 的不同而不同. （2） _ 彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系：彈力做 時，彈性勢能 _ ，減少的 彈性勢能 _ 彈力做的功；彈力做 _ 時，彈性勢能 _ ，增加的彈性勢能 _ 克服彈力做的功，即彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系為 _ . 【典例 2】 如圖所示，將彈簧拉力器用力拉開的過程中，彈簧的彈力和彈性

5、勢能的變 化情況是（ ） A.彈力變大，彈性勢能變小 B 彈力變小，彈性勢能變大 C. 彈力和彈性勢能都變大 D. 彈力和彈性勢能都變小 【解析】 彈簧的伸長量越大，彈簧的彈性勢能越大，貝 U A、D 錯；由胡克定律可知彈 簧的伸長量越大，彈力越大，則 B 錯、C 對；故選 C. 【答案】 C 【點撥】 考查彈簧的彈力和彈性勢能大小與彈簧形變量的關(guān)系. 3 【變式 2】 如圖所示，小朋友在玩蹦蹦桿游戲的過程中，關(guān)于桿上彈簧，下列說法中 不正確的是（ ） A 彈簧恢復(fù)到原長時，彈性勢能為零 B .彈簧恢復(fù)原長過程中，彈性勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 C .彈簧形變量最大時，彈性勢能不一定最大 D .彈

6、簧壓縮過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈性勢能 考點 3 機(jī)械能守恒定律 C 1. _ 機(jī)械能： 和 _ 統(tǒng)稱為機(jī)械能，即E= _ ， 其中勢能包括 _ 和 _ . 2. 機(jī)械能守恒定律 （1）內(nèi)容： _ . （2）表達(dá)式： 民+ EPI= _ .（要選零勢能參考平面） 丘= _ .（不用選零勢能參考平面） E增= _.（不用選零勢能參考平面） 【典例 3】 下列運動過程中，可視為機(jī)械能守恒的是 （ ） A 熱氣球緩緩升空 B 樹葉從枝頭飄落 C .擲出的鉛球在空中運動 D .跳水運動員在水中下沉 【解析】 熱氣球上升受到浮力作用且浮力對熱氣球做功， 則選項 A 不符合題意；樹葉 在枝頭飄落，受到空

7、氣阻力，且空氣阻力對樹葉做負(fù)功， 則選項 B 不符合題意；拋出的鉛球 在空中運動，重力遠(yuǎn)大于阻力，阻力可以忽略，只有重力對鉛球做功， 可以視為機(jī)械能守恒， 則選項 C符合題意；跳水運動員在水中受到水的阻力，且阻力對運動員做負(fù)功，則選項 D 不符合題意. 【答案】 C 【點撥】 機(jī)械能守恒的判定依據(jù)是有無重力和彈力以外的外力做功， 在只有重力或彈 力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能互相轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒. 【變式 3】（2016 徐州模擬）物體在做下列哪種運動時機(jī)械能一定不守恒 （ ） A 自由落體運動 B 平拋運動 C.跳傘員帶著張開的降落傘在空氣中勻速下落 D .用細(xì)線拴著小球在豎直平面內(nèi)做圓 周

8、運動 【典例 4】 如圖所示，一輕彈簧固定于 0點，另一端系一重物，將重物從與懸點 0在 同一水平面且彈簧保持原長的 A點無初速度釋放，讓它自由擺下.不計空氣阻力，在重物由 A點擺向最低點 B的過程中（ ） 4 A.重物的重力勢能增加 B .彈簧的彈性勢能不變 C .重物的機(jī)械能減少 D.重物和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能減少 【解析】 物體高度降低，故重力勢能減小，故選項 A 錯誤；在運動的過程中，彈簧的 形變量增大，則彈簧的彈性勢能增加，故選項 B 錯誤；由A到B的過程中，只有重力和彈簧 彈力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒；根據(jù)能量守恒定律知，系統(tǒng)機(jī)械能不變，彈簧的彈性勢能增加， 則重物的機(jī)械能少， 故 C

9、 正確；由A到B的過程中，只有重力和彈簧彈力做功，系統(tǒng)機(jī)械能 SBSOSQSS 5 守恒，故選項 D 錯誤；故正確答案為 C. 【答案】 C 【點撥】 只有重力和彈簧彈力做功，重物和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒. 注意彈簧的 彈性勢能增加，則重物的機(jī)械能減少. 【變式 4】（2017 蘇州模擬）如圖所示，輕質(zhì)彈簧豎直放置，下端固定小球從彈簧 的正上方某一高度處由靜止下落， 不計空氣阻力，則從小球接觸彈簧到彈簧被壓縮至最短的 過程中（ ） O C .小球的重力勢能先減小后增加 D.彈簧的彈性勢能一直增加 ?隨堂練習(xí) 1. 飛機(jī)從 8500m 高空下降到1500m 高度的過程中（ ） A .重力做正功

10、，重力勢能減少 B .重力做正功，重力勢能增大 C .重力做負(fù)功，重力勢能減少 D .重力做負(fù)功，重力勢能增大 第 2 題圖 2. （2017 宿遷模擬）如圖所示，跳水運動員離開跳臺到入水的過程中，他的重心先上 升后下降，在這一過程中關(guān)于運動員的重力勢能，下列說法中正確的是 （ ） A .增加 B .減少 C 先增加后減少 D 先減少后增加 A.小球的動能一直減小 B .小球的機(jī)械能守恒 6 第 3 題圖 3如圖所示，小朋友在彈性較好的蹦床上跳躍翻騰，盡情嬉耍在小朋友接觸床面向 下運動的過程中，蹦床彈性勢能的變化情況是 （ ） A先增加再減少 B 先減少再做增加 C .一直增加 D.一直減少

11、4在一次軍事演習(xí)中，傘兵跳離飛機(jī)后打開降落傘，實施定點降落在傘兵勻速下降 的過程中，下列說法正確的是 （ ） A 傘兵的機(jī)械能守恒，重力勢能不變 B 傘兵的機(jī)械能守恒，重力勢能減小 C.傘兵的機(jī)械能不守恒，重力勢能不變 D 傘兵的機(jī)械能不守恒，重力勢能減小 第 5 題圖 5甲、乙兩球質(zhì)量相同，懸線一長一短，若將兩球從圖示位置，由同一水平面無初速 釋放，不計阻力，則在小球通過最低點的時刻，下列說法不正確的是 （ ） A .甲球的動能比乙球大 B .兩球受到的拉力大小相等 C .兩球的向心加速度大小相等 D 相對同一參考平面，兩球機(jī)械能不相等 Q S rq 第 6 題圖 6. （2016 南通模擬

12、）如圖為探究彈簧的彈性勢能與哪些因素有關(guān)的實驗裝置，用向下 的力緩慢推小球壓縮彈簧， 撤去推力后，小球從豎直圓管中向上彈出. 不計摩擦和空氣阻力, 彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，則 （ ） A 只增大彈簧的壓縮量，小球上升的高度不變 B 只增大彈簧的壓縮量，小球上升的高度增大 7 C.只增大彈簧的勁度系數(shù)，小球上升的高度不變 D .只增大彈簧的勁度系數(shù)，小球上升的高度減小 第 2 課時機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用（2） ?知識梳理 1. 判斷機(jī)械能是否守恒的常用方法和常見情形8 (1) 直接分析某一物理過程中動能與勢能(重力勢能和彈性勢能)之和是否不變，例如物 體沿斜面勻速運動，則物體機(jī)械能一定不守恒；

13、 (2) 分析受力：如果只受重力或彈簧彈力，則機(jī)械能一定守恒，例如不計空氣阻力時做 拋體運動的物體； (3) 分析受力做功：如果除重力或彈簧彈力以外有其他力，但其他力不做功，機(jī)械能也 守恒，例如在光滑曲面上運動的物體機(jī)械能守恒. 2. 機(jī)械能守恒時幾種列方程的形式 (1) 選取零勢能面后，確定初、末位置的機(jī)械能，列等式 氐+巳1=氐+巳2； (2) 不需要選取零勢能面， 找出物體初、末位置動能變化量和勢能變化量， 列等式| E| =| Ep|. 3應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的一般步驟 (1) 確定研究系統(tǒng)(通常是物體和地球、彈簧等 )和所研究的物理過程； (2) 進(jìn)行受力分析判斷機(jī)械能是否守恒；

14、. . . . . . . 一 . . (3) 選取零勢能面，確定物體在初、末位置的動能和勢能 (重力勢能和彈性勢能)； (4) 根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程求解. 1 【典例 1】(2016 常州模擬)如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定著光滑的 ：圓弧槽，它的 末端水平，上端離水平地面高為 H,將一個小球從上端無初速釋放，要使小球離槽后的水平 位移有最大值，則( ) 1/.、 A.圓弧槽的半徑應(yīng)該為 ：H,水平位移的最大值為 H 2 z xy1 1 B 圓弧槽的半徑應(yīng)該為 6H水平位移的最大值為 H 1 5 C .圓弧槽的半徑應(yīng)該為 2H,水平位移的最大值為H 2 3 1 5 D 圓弧槽的半徑應(yīng)該為 P

15、H,水平位移的最大值為 H 6 3 【解析】 設(shè)小球離開圓弧槽時的速度大小為 v.選取圓弧槽末端所在水平面為零勢能 參考平面，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得 mg= *mV，解得v =暢反小球離開圓弧槽后做平拋運 t =寸2(善 R),小球的水平射程 x = vt,代入得 x H ，根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知：當(dāng) R= H- R即R=-時，x有最大值 1 2 動，由H- R= qgt2得飛行時間為 12 ( H- R) , - X g = 2 R( H- R) H 9 【答案】 A 【點撥】 機(jī)械能守恒定律結(jié)合平拋運動、數(shù)學(xué)函數(shù)知識求解問題. 【變式 1】(2017 揚州模擬)在一項體育游戲娛樂節(jié)目中，選手需借助

16、懸掛在高處的 繩飛越到水面的浮臺上， 如圖所示，將選手簡化為懸掛在繩末端質(zhì)量 m= 60kg 的質(zhì)點，選手10 抓住繩由靜止開始擺動，此時繩與豎直方向的夾角 0 = 53,繩的懸掛點 0距水面的高度 為 H= 3m,繩長為L= 2m.不考慮空氣阻力和繩的質(zhì)量， 浮臺露出水面的高度不計， 重力加速 度 g= 10m/s , sin53 = 0.8 , cos53 = 0.6.求： (2)若選手?jǐn)[到最高點時松手落入水中，選手從松手到落至水面的時間 (3) 若選手?jǐn)[到最低點時松手，要使選手在浮臺上的落點距岸邊最遠(yuǎn), 【典例 2】(2016 連云港模擬)如圖所示，在同一豎直平面內(nèi)有兩個上下正對著的相

17、同半圓形光滑軌道，半徑為 R,它們之間的距離為 x且可調(diào)，在最低點 B處與最高點A處各 放一個壓力傳感器，一質(zhì)量為m的小球在兩軌道間運動， 小球經(jīng)過最低點 B時壓力傳感器示 數(shù)為 20mg在后面的實驗中總保持該示數(shù)不變 2 【解析】 由牛頓第二定律可知 FB m= mR,得VB= , 19gR (2)選取B點所在水 1 1 I -) I ) 0,由 FA= 14mg- 2mgR,可得 x 7R h的取 值范圍. 12 第 1 題圖 2. (2017 徐州模擬)如圖所示，傾角 0 = 45的斜面固定放置在水平地面上，質(zhì)量為 m的小球從斜面上方無初速度釋放，與斜面碰撞后速度大小不變，方向變?yōu)樗綊?/p>

18、出，已知 小球從距碰撞點高為 hi處自由下落，碰撞點距斜面底端高為 h2,重力加速度為g,不計空氣 阻力，求： (1) 剛開始下落時小球的重力勢能(以地面為零勢能參考面)； (2) 小球與斜面碰撞時的速度大小 Vi； (2)若小球平拋后又落到斜面，試求小球第二次撞擊斜面時的速度 V2大小. 第 2 題圖 3. (2017 鎮(zhèn)江模擬)如圖所示，一質(zhì)量為 M半徑為R的光滑大圓環(huán)，用一細(xì)輕桿固 定在豎直平面內(nèi)；套在大環(huán)上質(zhì)量為 m的小環(huán)(可視為質(zhì)點)，從大環(huán)的最高點處由靜止滑下， 重力加速度為g. (1) 求小環(huán)滑到大環(huán)最低點處時的動能 H ； (2) 求小環(huán)滑到大環(huán)最低點處時的角速度 3 ； (3

19、) 有同學(xué)認(rèn)為，當(dāng)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點處時，大環(huán)對輕桿的作用力與大環(huán)的半徑 R 無關(guān)，你同意嗎？請通過計算說明你的理由.13 第 3 課時機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用（3） ?知識梳理 考點 4 能量守恒定律 A 1 能源是人類社會活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類利用能源大約經(jīng)歷了三個時期，即 _ 時期、 _ 時期、 _ 時期自工業(yè)革命以來， _ 和 _ 成為人類的主 要能源. 2能量的消耗表明能量在 _ 上并未減少，但在 _上降低了能量的耗散 從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的 _ 性這是“自然界的能量雖然守恒， 但還是要節(jié)約能源”的根本原因. 3. _ 能量既不會 _ ,也不會 _ ,它只會從一種形式

20、_ 為另一種形式， 或從一個物體 _ 到另一個物體，而在 _ 的過程中，能量的 _ 保持不變， 這個規(guī)律叫做能量守恒定律. 【典例 1】 PM2.5 主要來自化石燃料、生物物質(zhì)、垃圾的焚燒，為了控制污染，要求 我們節(jié)約及高效利用能源關(guān)于能源和能量，下列說法中正確的是 （ ） A 自然界中的石油、煤炭等能源可供人類永久使用 B.人類應(yīng)多開發(fā)與利用太陽能、風(fēng)能等新能源 C 能量被使用后就消滅了，所以要節(jié)約能源 D 能量耗散說明自然界的能量在不斷減少 【解析】 石油、煤炭等能源屬于不可再生能源，不能供人類長久使用，故 A 錯誤；人 類應(yīng)多開發(fā)與利用風(fēng)能、 太陽能等新能源，故 B 正確；能量在使用過程

21、中，只能轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化， 不會消滅，所以 C 錯誤；能量的消耗表明能量在數(shù)量上雖未減少， 但在可利用的品質(zhì)上降低 了，從便于利用的變成不便于利用的，故 D 錯誤. 【答案】 B 【點撥】 考查對能量守恒、能量耗散等有關(guān)概念的理解；培養(yǎng)增強(qiáng)節(jié)能的意識. 【變式 1】（2017 南京模擬）下列說法中正確的是（ ） A 某種形式的能量減少，一定有其他形式的能量增加 14 B 能量耗散表明，能量的總量并不守恒 C 隨著科技的發(fā)展，能量是可以憑空產(chǎn)生的15 D 隨著科技的發(fā)展，永動機(jī)是可以制成的 考點 5 探究、實驗：用電火花計時器 （或電磁打點計時器）驗證機(jī)械能守恒定律 a 1 機(jī)械能守恒條件是指系統(tǒng)中只

22、有重力或彈簧彈力做功，如果系統(tǒng)所受外力與重力相 比 _ 時，也可以認(rèn)為機(jī)械能近似守恒. 2 .電火花打點計時器工作電壓為交流 _ V，電磁打點計時器工作電壓為交流 _ V 以下，它們的打點周期均為 _ s. 一、 實驗?zāi)康模和ㄟ^實驗驗證機(jī)械能守恒定律 二、 實驗原理 OQ （ h 沖一V 1 1 阻力，下落過程中任意兩點 A和B的機(jī)械能守恒，即 2 口點+ mgh= -mB+ mgh, 1 2 1 2 上式亦可寫成-mB- 2 口= mgh mgh.等式說明，物體重力勢能的減少量等于動能的增 加量.為了方便，可以直接從開始下落的 0點至任意一點（如圖中A點）來進(jìn)行研究，這時應(yīng) 1 2 一 一

23、有：qmv = mgh即為本實驗要驗證的表達(dá)式，式中 h是物體從 0點下落至A點的高度，v 是物體在A點的瞬時速度大小. 三、 實驗器材：打點計時器，交流電源，帶有鐵夾的鐵架臺，紙帶，復(fù)寫紙，帶夾子的 重物，刻度尺. 四、 實驗步驟 限位孔 1 安裝裝置：按圖將檢查、調(diào)整好的打點計時器豎直固定在鐵架臺上，接好電路. 2打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用 手提著紙帶，使重物靜止在靠近打點計時器的地方先接通電源， 后松開紙帶，讓重物帶著 紙帶自由下落，更換紙帶重復(fù)做 35 次實驗. 1 2 如圖所示, 質(zhì)量為m的物體從0點自由下落，以地面作為零重力勢能面, 如

24、果忽略空氣 打點 葉時器 益 -紙袋 16 3.選紙帶：用 2mv= mghn驗證時，應(yīng)選點跡清晰，且第 1 個點與第 2 個點間距離略小 于或接近 2mnm 勺紙帶. 五、數(shù)據(jù)處理 1 2 、 1 2 利用起始點和第n點計算，代入mgh和 qmw,如果在實驗誤差允許的條件下， mgh和-mn 相等，貝尿證了機(jī)械能守恒定律. 六、 誤差分析 1 本實驗中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力 (如空氣阻力、打點計時器阻力) 做功，故動能的增加量 E稍小于重力勢能的減少量 &，即 0.19cm 和 0.25cm. 可見其中肯定有一位學(xué)生在操作上有錯誤，錯誤操作是 Q 若按實驗要求正確地選

25、出紙帶進(jìn)行測量， 量得連續(xù)三 點A B、C到第一個點的距離如圖所示 (相鄰計數(shù)點時間間隔為 0.02s) 那么： 1 紙帶 _端與重物相連； 2 打點計時器打下計數(shù)點 B時，物體的速度VB= _ ; 3 從起點到打下計數(shù)點 B的過程中重力勢能減少量 &= _ ，此過程中物體動 能的增加量 E= _ (取g= 9.8m/s 2); 通過計算，數(shù)值上 E _ 云(選填“”、“=”或“”)，這是因為 _ ; (5)實驗的結(jié)論是 _ 【解析】 丙同學(xué)測定的操作步驟中有錯誤，錯誤操作是先放開紙帶后接通電源. (1) 17 18 亠 XOC XOA 2 1 2 、丄 亠“ 左；(2) VB= 2T = 0.98m/s ; (3) 巳=mgx)B= 0.49J E = 2口= 0.47J ; (4)選，在驗 證機(jī)械能守恒定律的實驗中，物體受到空氣阻力及紙帶和打點計時器限位孔之間的摩擦等阻 力，物體克服阻力做功，所以此題在計算