第四章++专题3　机械能守恒定律及应用+课件+-2027届高考物理一轮专题复习

课时3机械能守恒定律及应用考点一机械能守恒的判断基础梳理机械能mgh地球有关无关减小增大减小弹性形变减少增加动能保持不变典例精析命题视角对机械能守恒的理解与判断,守恒条件与系统化判断能力的综合考查对机械能守恒条件的理解(1)只有重力做功,只发生动能和重力势能的相互转化。(2)只有系统内弹力做功,只发生动能和弹性势能的相互转化。(3)只有重力和系统内弹力做功,只发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化。(4)除受重力和弹力外,其他力也做功,但其他力做功的代数和始终为零。【典例1】

(容易)(多选)在如图所示的物理过程示意图中,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和定滑轮质量,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),下列判断正确的是(

)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AD解析:AD题图甲过程中轻杆对小球不做功,只有重力做功,小球的机械能守恒,A正确;题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;题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;题图丁中绳子拉力对A做负功,对B做正功,代数和为零,A、B组成的系统机械能守恒,D正确。考点二单个物体的机械能守恒基础梳理机械能守恒定律表达式典例精析命题视角单个物体的机械能守恒,守恒条件判断依据、功能转化计算【典例2】

(中等)如图所示,竖直平面内的四分之三圆弧形光滑管道半径略大于小球半径,管道中心到圆心距离为R,A端与圆心O等高,AD为水平面,B端在O的正下方,小球自A点正上方由静止释放,自由下落至A点时进入管道。(1)如果管道与小球接触的内侧壁(图中较小的四分之三圆周)始终对小球没有弹力,小球释放点距离A点的最小高度为多大?答案:(1)1.5R(2)如果小球到达B点时,管壁对小球的弹力大小为小球重力大小的9倍。求:①小球运动到管道最高点E时对管道的弹力;答案:(2)①3mg,方向竖直向上②落点C与A的水平距离。考点三多个物体的机械能守恒基础梳理几种实际情境的分析多物体系统类型常见情境模型特点轻绳连接的系统(1)两物体沿绳方向的分速度大小相等。(2)对于单个物体,一般绳上的力会做功,机械能不守恒,但对于绳连接的系统,机械能则可能守恒。轻杆连接的系统(1)平动时两物体的线速度相等,转动时两物体的角速度相等。(2)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。(3)对于杆和物体组成的系统,若忽略空气阻力和各种摩擦且没有其他力对系统做功,则系统的机械能守恒。轻弹簧连接的系统(1)含弹簧的系统内只有弹簧弹力和重力做功时,物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之间相互转化,物体和弹簧组成的系统机械能守恒,而单个物体或弹簧机械能都不守恒。(2)由两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统,当弹簧形变量最大时,弹簧两端连接的物体速度相等;弹簧处于自然长度时,弹簧弹性势能最小(为零)。典例精析命题视角多个物体的机械能守恒,辨析复杂系统中内力做功是否满足守恒条件【典例3】

(轻杆连接的系统·中等)一质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和2m的小球A和B。支架的两直角边长度分别为2l和l,支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动,如图所示。开始时OA边处于水平位置,由静止释放,重力加速度为g,则(

)B【典例4】

(轻绳、轻弹簧连接的系统·困难)(多选)如图所示,倾角为30°的斜面和半径为R的半圆弧连接,圆心O在斜面的延长线上,连接点M处有一轻质定滑轮,N为圆弧最低点且∠MON=60°,斜面的底端固定一挡板P。物块B、C间由一轻质弹簧拴接置于斜面上(弹簧平行于斜面),其中C紧靠在挡板P处,B用跨过滑轮的不可伸长的轻绳与小球A相连,开始时将小球A锁定在M处,此时轻