2027届新高考物理热点精准复习：机械能守恒定律及其应用

考点一机械能守恒的理解和判断考点二单物体的机械能守恒问题考点三系统机械能守恒问题内容索引课时作业2027届新高考物理热点精准复习机械能守恒定律及其应用1.重力做功与重力势能的关系(1)重力做功的特点①重力做功与____________无关，只与物体的重力及始、末位置的_____________有关。

②重力做功不引起物体____________的变化。

(2)重力势能①公式：Ep=____________。

②矢标性：重力势能是____________，但有正、负，其意义是表示物体的重力势能比它在参考平面上大还是小，这与功的正、负的物理意义不同。

考点一机械能守恒的理解和判断路径高度差机械能mgh标量③系统性：重力势能是物体和____________共有的。

④相对性：重力势能的大小与______________________的选取有关。重力势能的变化是____________的，与参考平面的选取____________。

(3)重力做功与重力势能变化的关系：重力对物体做正功，重力势能____________；重力对物体做负功，重力势能____________。即WG=Ep1－Ep2=－ΔEp。

2.弹性势能(1)定义：发生________________的物体的各部分之间，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____________；弹力做负功，弹性势能____________。即W=____________。

地球参考平面绝对无关减小增大弹性形变减小增大－ΔEp3.机械能守恒定律(1)内容：在只有________________做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。

(2)守恒条件：只有__________________做功。

(3)表达式：Ek1＋Ep1=Ek2＋Ep2。重力或弹力1.重力势能的变化与参考平面的选取无关。(

)2.克服重力做功，则物体的重力势能一定增加。(

)3.发生弹性形变的物体都具有弹性势能。(

)4.物体所受的合外力为零，则物体的机械能一定守恒。(

)重力或弹力√√√✕(多选)在下列物理过程示意图中，图甲中一端固定有小球的轻杆从右偏上30°角释放后绕光滑支点摆动；图乙中轻绳一端连着一小球，从右偏上30°角处自由释放；图丙中物体A正在压缩弹簧；图丁中不计任何阻力及定滑轮质量，A加速下落，B加速上升。关于这几个物理过程(空气阻力忽略不计)，下列判断中正确的有(

)A.图甲中小球机械能守恒B.图乙中小球机械能守恒C.图丙中物体A的机械能守恒D.图丁中A、B组成的系统机械能守恒例1【解析】图甲过程中轻杆对小球不做功，小球的机械能守恒，A正确；图乙过程中小球在绳子绷紧的瞬间有动能损失，机械能不守恒，B错误；图丙中重力和系统内弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A的机械能不守恒，C错误；图丁中绳子张力对A做负功，对B做正功，做功的代数和为零，则A、B组成的系统机械能守恒，D正确。甲

乙

丙

丁AD判断物体机械能守恒的方法(1)利用机械能守恒条件判断：若只有重力对单一物体做功，则物体的机械能守恒；若只有重力或弹力(弹簧、橡皮筋)对系统做功，或除重力和弹力以外的其他力对系统做的总功为零，则系统的机械能守恒。(2)利用能量转化判断：若系统与外界没有能量交换，且系统内没有机械能与其他形式能的转化，则系统的机械能守恒。注意弹簧弹力对物体做功时，弹簧和物体组成的系统的机械能守恒，物体的机械能并不守恒。技能点拨1.表达式考点二单物体的机械能守恒问题2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤(2024·全国甲卷)如图所示，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(

)A.在Q点最大B.在Q点最小C.先减小后增大D.先增大后减小例2

C

例3

(2)求小球在圆管内与圆心O1点等高的D点所受弹力FN与h的关系式；

(3)若小球释放后能从原路返回到出发点，高度h应该满足什么条件？

几种实际情景的分析1.速率相等情景

注意分析各个物体在竖直方向的高度变化。考点三系统机械能守恒问题2.角速度相等情景

(1)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。(2)由v=ωr知，v与r成正比。3.某一方向分速度相等情景(关联速度情景)两物体速度的关联实质：沿绳(或沿杆)方向的分速度大小相等。4.含弹簧的系统机械能守恒问题(1)由于弹簧发生形变时会具有弹性势能，系统的总动能将发生变化，若系统除重力、弹簧弹力以外的其他力不做功，系统机械能守恒。(2)弹簧两端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。(3)对同一弹簧，弹性势能的大小由弹簧的形变量决定，弹簧的伸长量和压缩量相等时，弹簧的弹性势能相等。

例4

C

例5

BD

例6B

课时作业答案速对第六单元第16讲机械能守恒定律及其应用题号12345答案BACCBC题号678910答案BDCDDACD见答案1.蹦极运动员将专用弹性橡皮绳(质量忽略不计)的一端系在双脚上，另一端固定在高处的跳台上，运动员无初速度地从跳台上落下。若不计空气阻力，则(

)A.弹性绳刚伸直时，运动员开始减速B.整个下落过程中，运动员的机械能先保持不变后减小C.整个下落过程中，重力对运动员所做的功大于运动员克服弹性绳

弹力所做的功D.从弹性绳刚伸直到最低点的过程中，运动员的重力势能与弹性绳

的弹性势能之和先增大后减小B2.(2026·浙南联盟联考)图示为运动员斜向上抛出铅球时的情景，用h表示铅球飞行过程中的离地高度，以地面为参考平面，Ep、Ek、E分别表示铅球的重力势能、动能、机械能，P表示铅球重力做功的瞬时功率大小，不计空气阻力。已知铅球刚离手时高度为h0，运动到最高点时高度为h1。关于铅球在空中飞行的过程，下列图像中可能正确的是(

)A.

B.C.D.

A3.如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m=0.2kg的小球从弹簧正上方某高度处自由下落，从它接触弹簧到压缩弹簧至最短的过程中(弹簧始终在弹性限度内)，其速度v和弹簧压缩量Δx之间的函数图像如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计，空气阻力不计，g取10m/s2。下列说法中，正确的是(

)A.当Δx=0.05m时，小球处于超重状态B.