第21講 機(jī)械能守恒定律（課件）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)（新教材新高考）

教師：XXX2025年高考一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)新教材新高考新教材新高考第21講

機(jī)械能守恒定律

01考情透視目標(biāo)導(dǎo)航02知識(shí)導(dǎo)圖思維引航03考點(diǎn)探究考法突破04真題練習(xí)命題洞見(jiàn)目錄contents01考情透視目標(biāo)導(dǎo)航考情分析復(fù)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)1.理解重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能，知道機(jī)械能守恒的條件。目標(biāo)2.會(huì)判斷研究對(duì)象在某一過(guò)程機(jī)械能是否守恒。目標(biāo)3.會(huì)用機(jī)械能守恒定律解決單個(gè)物體或系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問(wèn)題。2024?全國(guó)·高考物理試題2024?北京·高考物理試題2024?江蘇·高考物理試題2023?浙江·新課標(biāo)高考物理試題2023?全國(guó)·高考物理試題考情分析考情分析機(jī)械能守恒的理解與判斷考點(diǎn)1

單個(gè)物體機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用考點(diǎn)2

系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問(wèn)題考點(diǎn)3考航導(dǎo)點(diǎn)考點(diǎn)4非質(zhì)點(diǎn)類機(jī)械能守恒問(wèn)題思維導(dǎo)航機(jī)械能守恒定律機(jī)械能是否守恒的三種判斷方法輕繩連接的物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問(wèn)題輕彈簧連接的物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒定律表達(dá)式利用機(jī)械能的定義判斷利用做功判斷利用能量轉(zhuǎn)化判斷守恒觀點(diǎn)轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)三種形式轉(zhuǎn)移觀點(diǎn)用選參考平面不用選參考平面不用選參考平面輕桿繩連接的物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒03考點(diǎn)探究考法突破物理觀念是學(xué)習(xí)的出發(fā)點(diǎn)考點(diǎn)一機(jī)械能守恒的理解與判斷知識(shí)點(diǎn)1.重力做功與重力勢(shì)能

(1)重力做功的特點(diǎn)：重力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與始末位置的高度差有關(guān)，重力做功不引起物體機(jī)械能的變化。知識(shí)點(diǎn)2.彈性勢(shì)能(1)定義：發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于有彈力的相互作用而具有的勢(shì)能。

物理觀念是學(xué)習(xí)的出發(fā)點(diǎn)考點(diǎn)一機(jī)械能守恒的理解與判斷知識(shí)點(diǎn)3.機(jī)械能守恒定律

(3)守恒條件：只有重力或彈力做功。(1)內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。知識(shí)點(diǎn)4.機(jī)械能是否守恒的三種判斷方法

3.利用能量轉(zhuǎn)化判斷：若物體或系統(tǒng)與外界沒(méi)有能量交換，物體或系統(tǒng)內(nèi)也沒(méi)有機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能守恒。1.利用機(jī)械能的定義判斷：若物體動(dòng)能、勢(shì)能之和不變，則機(jī)械能守恒?？枷?對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解“只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功”而不是“只有重力和彈力作用”1.關(guān)于機(jī)械能守恒定律的適用條件，下列說(shuō)法正確的是(

)CA.只有重力和彈力作用時(shí)，機(jī)械能才守恒B.當(dāng)有其他外力作用時(shí)，只要合外力為零，機(jī)械能守恒C.當(dāng)有其他外力作用時(shí)，只要其他外力不做功，機(jī)械能守恒D.炮彈在空中飛行不計(jì)阻力時(shí)，僅受重力作用，所以爆炸前后機(jī)械能守恒拉一物體勻速上升，合外力為零，機(jī)械能增加受其他力，其他力不做功，機(jī)械能守恒在炮彈爆炸過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，機(jī)械能不守恒考向2單物體機(jī)械能守恒的判斷由于機(jī)械能守恒，動(dòng)能與重力勢(shì)能之和應(yīng)等于釋放時(shí)的機(jī)械能，故ABC錯(cuò)誤；設(shè)釋放位置所在平面為零勢(shì)能面，則機(jī)械能為零，故選D。

D考向3多個(gè)物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒的判斷3.如圖所示，斜面體置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止沿斜面下滑，在物體下滑過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(

)DA.物體的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能不變

B.斜面體的機(jī)械能不變C.斜面對(duì)物體的作用力垂直于接觸面，不對(duì)物體做功

D.物體和斜面體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒物體在下滑過(guò)程中，斜面體做加速運(yùn)動(dòng)，其機(jī)械能增加彈力方向與速度方向之間的夾角大于90，所以斜面對(duì)物體的作用力對(duì)物體做負(fù)功對(duì)物體與斜面體組成的系統(tǒng)，只有物體的重力做功，機(jī)械能守恒物體下滑的過(guò)程動(dòng)能增加考向4含彈簧的系統(tǒng)機(jī)械能守恒的判斷

C

物理觀念是學(xué)習(xí)的出發(fā)點(diǎn)考點(diǎn)二單個(gè)物體機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)1.機(jī)械能守恒定律表達(dá)式守恒觀點(diǎn)轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)轉(zhuǎn)移觀點(diǎn)用選參考平面不用選參考平面不用選參考平面三種形式說(shuō)明：?jiǎn)蝹€(gè)物體應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時(shí)選用守恒觀點(diǎn)或轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)進(jìn)行列式。知識(shí)點(diǎn)2.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的一般步驟選取研究對(duì)象對(duì)其受力分析列方程解方程研究對(duì)象可以是單個(gè)物體，也可以是多個(gè)物體組成的系統(tǒng)分析研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力情況、明確各力的做功情況，判斷機(jī)械能是否守恒根據(jù)題目特點(diǎn)，靈活選用公式必要時(shí)應(yīng)對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，杜絕出現(xiàn)與實(shí)際不符的情形知識(shí)點(diǎn)3.機(jī)械能守恒的常見(jiàn)三種情況(1)物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力做功，機(jī)械能守恒。(2)單個(gè)物體在豎直光滑圓軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，因只有重力做功，機(jī)械能守恒。(3)單個(gè)物體做平拋運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，因只有重力做功，也常用機(jī)械能守恒定律列式求解?？枷?單物體單過(guò)程機(jī)械能守恒問(wèn)題

1.(2022·全國(guó)乙卷)固定于豎直平面內(nèi)的光滑大圓環(huán)上套有一個(gè)小環(huán)，小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點(diǎn)由靜止開(kāi)始自由下滑，在下滑過(guò)程中，小環(huán)的速率正比于(

)CA.它滑過(guò)的弧長(zhǎng)

B.它下降的高度C.它到P點(diǎn)的距離

D.它與P點(diǎn)的連線掃過(guò)的面積考向2單物體多過(guò)程機(jī)械能守恒問(wèn)題

BA.11

100

J

B.9

150

J

C.7

350

J

D.5

400

J考向2單物體多過(guò)程機(jī)械能守恒問(wèn)題

CA.0

B.1

N

C.2

N

D.3

N考點(diǎn)三系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問(wèn)題知識(shí)點(diǎn)1.解決多物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒的注意點(diǎn)(2)注意尋找用繩或桿相連接的物體間的速度關(guān)系和位移關(guān)系。

(1)要注意判斷物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒。常見(jiàn)情景___________________________________三點(diǎn)提醒①分清兩物體是速度大小相等，還是沿繩方向的分速度大小相等。②用好兩物體的位移大小關(guān)系或豎直方向高度變化的關(guān)系。③對(duì)于單個(gè)物體，一般繩上的力要做功，機(jī)械能不守恒；但對(duì)于繩連接的系統(tǒng)，機(jī)械能則可能守恒。知識(shí)點(diǎn)2

輕繩連接的物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒知識(shí)點(diǎn)4

輕桿連接的物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒常見(jiàn)情景_____________________________________模型特點(diǎn)①平動(dòng)時(shí)兩物體線速度相等，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩物體角速度相等。②桿對(duì)物體的作用力并不總是沿桿的方向，桿能對(duì)物體做功，單個(gè)物體機(jī)械能不守恒。③對(duì)于桿和球組成的系統(tǒng)，忽略空氣阻力和各種摩擦且沒(méi)有其他力對(duì)系統(tǒng)做功，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒。知識(shí)點(diǎn)3輕彈簧連接的物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒模型特點(diǎn)由輕彈簧連接的物體系統(tǒng)，一般既有重力做功又有彈簧彈力做功，這時(shí)系統(tǒng)內(nèi)物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能守恒。兩點(diǎn)提醒①對(duì)同一彈簧，彈性勢(shì)能的大小完全由彈簧的形變量決定，無(wú)論彈簧伸長(zhǎng)還是壓縮。②彈簧兩端物體把彈簧拉伸至最長(zhǎng)(或壓縮至最短)時(shí)，兩端的物體具有相同的速度，彈性勢(shì)能最大?？枷?輕繩連接的物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒

D考向1輕桿連接的物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒

C

考向3輕彈簧連接的物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒

A

考點(diǎn)四系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問(wèn)題像“液柱”“鏈條”類物體，在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)發(fā)生形變，其重心位置相對(duì)物體也發(fā)生變化，因此這類物體不能再視為質(zhì)點(diǎn)來(lái)處理了。解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵是準(zhǔn)確找到物體位置變化部分重心高度的變化，從而正確判斷物體重力勢(shì)能的變化情況或重力做功情況。1.非質(zhì)點(diǎn)類物體雖然不能看成質(zhì)點(diǎn)，但因只有重力做功，物體整體機(jī)械能守恒。2.在確定物體重力勢(shì)能的變化量時(shí)，要根據(jù)情況，將物體分段處理，確定好各部分的重心及重心高度的變化量。

考向1“液柱”類問(wèn)題

ACD

重心降低，重力做正功。大氣壓力對(duì)左筒水面做正功，對(duì)右筒水面做負(fù)功，抵消為零。只有重力做功，水柱機(jī)械能守恒考向2“鏈條”類問(wèn)題

C

考向3“多個(gè)小球”類問(wèn)題水平面上的小球要做勻速運(yùn)動(dòng)，而圓弧面上的小球要做加速運(yùn)動(dòng)，小球之間始終相互擠壓，故N個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不會(huì)散開(kāi)。

第1個(gè)小球在下落過(guò)程中受到擠壓，所以有外力對(duì)小球做功，小球的機(jī)械能不守恒由于小球在下落過(guò)程中速度發(fā)生變化，相互間的彈力變化，所以第N個(gè)小球不可能做勻加速運(yùn)動(dòng)

AD04真題練習(xí)命題洞見(jiàn)

CA.在Q點(diǎn)最大

B.在Q點(diǎn)最小

C.先減小后增大

D.先增大后減小

方法二(數(shù)學(xué)法)：設(shè)大圓環(huán)半徑為，小環(huán)在大圓環(huán)上某處時(shí)，設(shè)該處與圓心的連線與豎直向上的夾角為

，根據(jù)機(jī)械能守恒定律在該處根據(jù)牛頓第二定律聯(lián)立可得則大圓環(huán)對(duì)小環(huán)作用力的大小根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知

的大小在時(shí)最小，結(jié)合牛頓第三定律可知小環(huán)下滑過(guò)程中對(duì)大圓環(huán)的作用力大小先減小后增大。故選C。

A.物體在C點(diǎn)所受合力為零B.物體在C點(diǎn)的速度為零C.物體在C點(diǎn)的向心加速度等于重力加速度D.物體在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能等于物體在C點(diǎn)的動(dòng)能物體恰好能到達(dá)最高點(diǎn)C，

得由牛頓第二定律得

，C點(diǎn)的向心加速度，

由能量守恒定律知，物體在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能等于物體在C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能和重力勢(shì)能之和

C

A.彈簧原長(zhǎng)時(shí)B動(dòng)量最大

B.壓縮最短時(shí)A動(dòng)能最大

C.系統(tǒng)動(dòng)量變大

D.系統(tǒng)機(jī)械能變大A對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)動(dòng)量一直為零，系統(tǒng)機(jī)械能不變。A和B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，當(dāng)彈簧原長(zhǎng)時(shí)得可得彈簧原長(zhǎng)時(shí)物體速度最大，此時(shí)動(dòng)量最大，動(dòng)能最大。

DA.

B.

C.

D.

加速度等于重力加速度，不隨時(shí)間改變。

速度等于

，和時(shí)間不是一次函數(shù)關(guān)系

動(dòng)能

，動(dòng)能與時(shí)間不是一次函數(shù)關(guān)系鉛球水平拋出后由于忽略空氣阻力，所以拋出后鉛球機(jī)械能守恒

BA.機(jī)械能一直增加

B.加速度保持不變

C.速度大小保持不變

D.被推出后瞬間動(dòng)能最大鉛球做平拋運(yùn)動(dòng)，僅受重力，故機(jī)械能守恒。

鉛球的加速度恒為重力加速度保持不變

鉛球做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向速度不變，豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成可知鉛球速度變大，則動(dòng)能越來(lái)越大

。

CA.它滑過(guò)的弧長(zhǎng)

B.它下降的高度C.它到P點(diǎn)的距離

D.它與P點(diǎn)的連線掃過(guò)的面積

AB

根據(jù)EF段方程可知EF段無(wú)人機(jī)的速度大小為FM段無(wú)人機(jī)先向上做減速運(yùn)動(dòng)，后向下做加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向一直向下，則無(wú)人機(jī)的貨物處于失重狀態(tài)MN段方程,速度為得