2027届新高考物理热点精准复习机械能守恒定律及其应用

2027届新高考物理热点精准复习机械能守恒定律机械能守恒定律及其应用第24课时1.知道机械能守恒的条件，理解机械能守恒定律的内容。2.会用机械能守恒定律解决单个物体或多物体系统的机械能守恒问题。3.知道弹簧的弹性势能与哪些因素有关，会分析含弹簧的机械能守恒问题。目标要求考点一机械能守恒的判断考点二单物体的机械能守恒问题内容索引考点三系统机械能守恒问题课时精练考点四含弹簧的机械能守恒问题机械能守恒的判断考点一1.重力做功与重力势能(1)重力做功的特点：重力做功与

无关，只与始末位置的

有关，重力做功不引起物体

的变化。(2)重力势能①表达式：Ep=

。②重力势能的特点：重力势能是物体和

所共有的，重力势能的大小与参考平面的选取

，但重力势能的变化量与参考平面的选取

。(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=

=

。路径高度差机械能mgh地球有关无关减小增大Ep1-Ep2-ΔEp

弹性形变减小增加-ΔEp

动能势能保持不变

Ek1+Ep1重力弹力(2025·浙江省温州新力量联盟联考)如图所示，一游客体验蹦极，身系弹性蹦极绳从水面上方的高台由静止下落，到最低点时离水面很近。不计空气阻力，下列说法正确的是A.下落过程中游客机械能守恒B.蹦极绳刚拉直时游客的速度最大C.下落过程中弹性势能的增大量大于重力势能的减小量D.下落过程中游客的机械能和蹦极绳的弹性势能之和不变√

下落过程中蹦极绳拉紧之前机械能守恒，拉紧之后蹦极绳对人做负功，则游客机械能减小，选项A错误；蹦极绳刚被拉直后的一段时间内，重力大于弹力，加速度向下，则游客的速度会继续增大，直到弹力大小等于重力时加速度为零，此时游客的速度最大，选项B错误；下落到最低点的过程中弹性势能的增大量等于重力势能的减小量，选项C错误；下落过程中只有重力和蹦极绳的弹力做功，则游客的机械能和蹦极绳的弹性势能之和不变，选项D正确。机械能是否守恒的三种判断方法1.利用机械能的定义判断：若物体动能、势能之和不变，则机械能守恒。2.利用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，或者虽受其他力，但其他力不做功(或做功代数和为0)，则机械能守恒。3.利用能量转化判断：若物体或系统与外界没有能量交换，物体或系统内也没有机械能与其他形式能的转化，则机械能守恒。返回考点二单物体的机械能守恒问题1.机械能守恒定律表达式说明：单个物体应用机械能守恒定律时选用守恒观点或转化观点进行列式。2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤

√

答案见解析

细线绷直的瞬间，小球机械能不守恒，其余过程小球机械能守恒。(2)小球能否到达上述例题中的最高点？如果能，求出到达最高点时细线拉力的大小。答案能

3.5N

(2025·浙江杭州市期中)竖直平面内有三个圆轨道，甲轨道与水平面相切于A点，甲、乙轨道相切于B点，甲、丙轨道相切于D点，在各自相切部位轨道稍微错开，使得小球能无能量损失从一个轨道进入另一轨道，轨道如图所示。质量为m的小球(可视为质点)以某一初速度沿水平面进入半径为R的甲轨道，经过相切点B后进入乙轨道，并恰好经过其最高点C，随后又从B点飞出，经过丙轨道后再次经过甲轨道最低点时对轨道压力为30N。已知R=2r=0.4m，m=1kg，O1O2、O1O3与竖直方向夹角均为θ=60°，整个轨道除了AD弧线是粗糙的，其余均光滑，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，求：(1)小球第一次经过A点时的初速度大小。

(2)小球从B点飞出运动到D点的时间以及该过程离地面最高的高度。

(3)小球从A点进入轨道后再次回到A点过程中损失的机械能。答案6J

返回考点三系统机械能守恒问题1.解决多物体系统机械能守恒的注意点(1)对多个物体组成的系统，要注意判断物体运动过程中系统的机械能是否守恒。一般情况为：不计空气阻力和一切摩擦，系统的机械能守恒。(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。2.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。(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)两物体速度关联的实质：沿绳(或沿杆)方向的分速度大小相等。以上图中，轻绳(或轻杆)对A、B物体均做功，系统机械能为何仍守恒？答案轻绳(或轻杆)对A、B的力属于系统内力，做功使机械能在A、B之间转移，单个物体机械能不守恒，但系统机械能守恒。讨论交流

√

拓展

若细绳质量不可忽略，如图所示，总长为l、质量为m的均匀软绳对称地挂在轻小滑轮上，用细线将质量也为m的物块与软绳的一端连接。现将物块由静止释放，直到软绳刚好全部离开滑轮。不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度为g，在软绳从静止到刚离开滑轮的过程中，物块和软绳的机械能各改变多少？

√√

返回考点四含弹簧的机械能守恒问题

√

如图所示，在倾角为30°的光滑固定斜面上，一劲度系数为k=200N/m的与斜面平行的轻质弹簧一端连接在固定挡板C上，另一端连接一质量为m=4kg的物体A，一轻质细绳绕过轻质定滑轮，一端系在物体A上，另一端与质量也为m的小球B相连，细绳与斜面平行，斜面足够长。用手托住小球B使细绳伸直且刚好没有拉力，然后由静止释放，不计一切阻力，重力加速度g取10m/s2。求：(1)弹簧恢复原长时细绳上的拉力大小。答案30N

弹簧恢复原长时，根据牛顿第二定律，对B有mg-FT=ma对A有FT-mgsin

30°=ma，解得FT=30

N。(2)物体A沿斜面向上运动多远时获得最大速度。答案0.2m

(3)物体A的最大速度的大小。答案1m/s

返回课时精练精练高频考点提升关键能力对一对题号12345678答案BBCABBCC题号9答案见解析答案1234567891.(2023·浙江1月选考·4)一位游客正在体验蹦极，绑上蹦极专用的橡皮绳后从跳台纵身而下。游客从跳台下落直到最低点过程中A.弹性势能减小

B.重力势能减小C.机械能保持不变

D.绳一绷紧动能就开始减小√123456789答案基础落实练

游客从跳台下落，开始阶段橡皮绳未拉直，游客只受重力作用做匀加速运动，下落到一定高度时橡皮绳开始绷紧，游客受重力和向上的弹力作用，弹力从零逐渐增大，游客所受合力先向下减小后向上增大，速度先增大后减小，到最低点时速度减小到零，弹力达到最大值，则橡皮绳绷紧后弹性势能一直增大，A、D错误；游客高度一直降低，重力一直做正功，重力势能一直减小，B正确；橡皮绳绷紧后对游客做负功，游客机械能减少，转化为橡皮绳的弹性势能，C错误。123456789答案2.(2025·新课标卷·16)如图，撑竿跳高运动中，运动员经过助跑、撑竿起跳，最终越过横杆。若运动员起跳前助跑速度为10m/s，则理论上运动员助跑获得的动能可使其重心提升的最大高度为(重力加速度取10m/s2)A.4m B.5m C.6m D.7m√123456789答案

√123456789答案

123456789答案4.(2025·浙江杭州市浙南联盟检测)如图是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，以地面为零势能面，Ep、Ek、E分别表示铅球的重123456789答案力势能、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。则铅球在空中飞行过程中，下列图像可能正确的是√

123456789答案

√123456789答案

123456789答案

√123456789答案

123456789答案

123456789答案7.(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√123456789答案能力综合练123456789答案

从大圆环顶端到P点过程，小环速度较小，小环重力沿着指向大圆环圆心方向的分力大于小环所需的向心力，所以大圆环对小环的弹力背离圆心，不断减小，从P点到最低点过程，小环速度变大，小环重力沿着大圆环直径方向的分力和大圆环对小环的弹力合力提供向心力，从P点到Q点，小环重力沿大圆环直径的分力逐渐减小，从Q点到最低点，小环重力沿大圆环直径的分力背离圆心，逐渐增大，所以大圆环对小环的弹力逐渐变大，根据牛顿第三定律可知小环下滑过程中对大圆环的作用力大小先减小后增大。123456789答案

123456789答案

√123456789答案

123456789答案

123456789答案

123456789答案与竖直墙面间的碰撞可视为弹性碰撞，不计小球大小及所受空气阻力和摩擦力，重力加速度为g。(1)若释放处高度