2025高考物理總復習機械能守恒定律及其應用

第4講機械能守恒定律及其應用高考總復習2025考點一機械能守恒的判斷一、重力做功與重力勢能1.重力做功的特點:重力做功與

無關,只與始、末位置的

有關。

2.重力勢能(1)表達式:Ep=mgh。

h為物體相對于參考面的高度,有正、負之分

(2)重力勢能的特點:重力勢能的大小與參考平面的選取

,但重力勢能的變化與參考平面的選取

。

3.重力做功與重力勢能變化的關系(1)定性關系:重力對物體做正功,重力勢能

;重力對物體做負功,重力勢能

。

(2)定量關系:重力對物體做的功等于物體重力勢能的

。即WG=Ep1-Ep2=-ΔEp。

路徑

高度差有關無關減小增大減小量二、彈性勢能1.定義:發(fā)生

的物體的各部分之間,由于有彈力的相互作用而具有的勢能。

與重力做功和重力勢能變化類似2.彈力做功與彈性勢能變化的關系:彈力做正功,彈性勢能

;彈力做負功,彈性勢能

。即W=

。

彈性形變減小增大-ΔEp×√√√×研考點?精準突破機械能是否守恒的三種判斷方法(1)利用機械能的定義判斷:若物體動能、勢能之和不變,則機械能守恒。(2)利用做功判斷:若物體或系統(tǒng)只有重力(或彈簧的彈力)做功,雖受其他力,但其他力不做功(或做功代數(shù)和為0),則機械能守恒。(3)利用能量轉化判斷:若物體或系統(tǒng)與外界沒有能量交換,物體或系統(tǒng)內(nèi)也沒有機械能與其他形式能的轉化,則機械能守恒。典題1(2023山東淄博聯(lián)考)下圖實例中,判斷正確的是(

)A.甲圖中冰晶五環(huán)被勻速吊起的過程中機械能守恒B.乙圖中物體在外力F作用下沿光滑斜面加速下滑的過程中機械能守恒C.丙圖中不計任何阻力,輕繩連接的物體A、B組成的系統(tǒng)運動過程中機械能守恒D.丁圖中小球在光滑水平面上以一定的初速度向右運動壓縮彈簧的過程中,小球的機械能守恒C解析

甲圖中冰晶五環(huán)被勻速吊起的過程中,拉力做功不為零,機械能不守恒,A錯誤;由于外力F做功不為零,物體機械能不守恒,B錯誤;物體A、B組成的系統(tǒng)運動過程中重力做功,繩子拉力對兩物體做功之和為零,機械能守恒,C正確;丁圖中小球在光滑水平面上以一定的初速度向右運動壓縮彈簧的過程中,彈簧的彈力對小球做負功,小球的機械能不守恒,D錯誤。典題2(多選)(2024廣東惠州模擬)如圖所示,將一個內(nèi)外側均光滑的半圓形槽置于光滑的水平面上,槽的左側有一固定的豎直墻壁(不與槽粘連)?，F(xiàn)讓一小球自左端槽口A點的正上方由靜止開始下落,從A點與半圓形槽相切進入槽內(nèi),則下列說法正確的是(

)A.小球在半圓形槽內(nèi)運動的全過程中,只有重力對它做功B.小球從A點向半圓形槽的最低點運動的過程中,小球的機械能守恒C.小球從A點經(jīng)最低點向右側最高點運動的過程中,小球與半圓形槽組成的系統(tǒng)機械能守恒D.小球從下落到從右側離開半圓形槽的過程中,機械能守恒

BC解析

當小球從半圓形槽的最低點運動到半圓形槽右側的過程中,小球對半圓形槽的力使半圓形槽向右運動,半圓形槽對小球的支持力對小球做負功,小球的機械能不守恒,A、D錯誤;小球從A點向半圓形槽的最低點運動的過程中,半圓形槽靜止,則只有重力做功,小球的機械能守恒,B正確;小球從A點經(jīng)最低點向右側最高點運動的過程中,小球與半圓形槽組成的系統(tǒng)只有重力做功,機械能守恒,C正確。考點二單個物體的機械能守恒問題強基礎?固本增分1.內(nèi)容:在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),

與勢能可以互相轉化,而總的機械

機械能中的勢能包括重力勢能和彈性勢能能保持不變。2.表達式:Ek1+Ep1=

。

動能Ek2+Ep2×√研考點?精準突破1.表達式

2.應用機械能守恒定律解題的一般步驟

典題3(2023湖北宜昌聯(lián)考)如圖甲所示,O點為單擺的固定懸點,將力傳感器接在擺球與O點之間?，F(xiàn)將擺球拉到A點,釋放擺球,擺球將在豎直面內(nèi)的A、C之間來回擺動,其中B點為運動中的最低位置。圖乙表示細線對擺球的拉力大小F隨時間t變化的曲線,圖中t=0為擺球從A點開始運動的時刻,g取10m/s2,則擺球的質(zhì)量是(

)A.0.05kg B.0.10kgC.0.18kg D.0.21kgB(1)求小球經(jīng)B點前后瞬間對軌道的壓力大小之比。(2)小球離開C點后,再經(jīng)多長時間落到AB弧上?審題指導

關鍵詞句獲取信息小球經(jīng)B點前后瞬間速度大小相等,但做圓周運動的半徑不同小球離開C點小球做平拋運動落到AB弧上水平位移與豎直位移滿足圓的方程考點三非質(zhì)點類物體機械能守恒問題強基礎?固本增分知識歸納

在應用機械能守恒定律處理實際問題時,經(jīng)常遇到像“鏈條”“液柱”類的物體,其在運動過程中將發(fā)生形變,其重心位置相對物體也發(fā)生變化,因此這類物體不能再當成質(zhì)點來處理。物體雖然不能當成質(zhì)點來處理,但因只有重力做功,物體整體機械能守恒。一般情況下,可將物體分段處理,確定質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體各部分的重心位置,根據(jù)初、末狀態(tài)物體重力勢能的變化列式求解。典題5

有一條長為2m的均勻金屬鏈條,有一半在光滑的足夠高的斜面上,斜面頂端是一個很小的圓弧,斜面傾角為30°,另一半豎直下垂在空中,當鏈條從靜止開始釋放后鏈條滑動,g取10m/s2,則鏈條剛好全部滑出斜面時的速度為(

)B典題6

如圖所示,粗細均勻的U形管內(nèi)裝有同種液體,開始時兩邊液面高度差為h,管中液柱總長為4h,隨后讓液體自由流動,當兩液面高度相