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及其应用基础

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课前

自检自测·夯基固本

知识点

对机械能守恒定律的理解3个高考关键点关键点1

重力做功与重力势能的理解1.(2024浙江1月选考)如图所示,质量为m的足球从水平地面上位置1被踢出后落在位置3,在空中达到最高点2的高度为h,则足球(

)A.从1到2动能减少mgh[命题点❹]B.从1到2重力势能增加mgh[命题点❶❷]C.从2到3动能增加mgh[命题点❹]D.从2到3机械能不变[命题点❺]B解析

由于斜向上抛出的物体运动轨迹不对称,则足球在空中运动时一定受到空气阻力,所以足球从1到2重力势能增加mgh,而1到2动能减少量大于mgh,故A错误,B正确;由于空气阻力的作用,足球的机械能减小,重力势能减小mgh,则动能增加小于mgh,故C、D错误。关键点2

弹性势能的理解2.(2025江苏南通测试)如图所示,撑竿跳高运动员自起跳到跨越横杆的过程中,撑竿先发生弯曲再恢复到原状。在此过程中,下列说法正确的是(

)[命题点❸]A.重力对运动员做正功B.撑竿的弹性势能一直减小C.撑竿的弹性势能一直增加D.撑竿的弹性势能先增大后减小D解析

撑竿先发生弯曲再恢复到原状,运动员向上运动,重力做负功,弹性势能先增大后减小。故选D。关键点3

机械能守恒定律成立条件的理解3.(2023全国甲卷)一同学将铅球水平推出,不计空气阻力和转动的影响,铅球在平抛运动过程中(

)A.机械能一直增加[命题点❺] B.加速度保持不变C.速度大小保持不变 D.被推出后瞬间动能最大B解析

铅球被水平推出后,只有重力对铅球做功,铅球的机械能守恒,选项A错误;不计铅球受到的空气阻力,铅球只受重力,加速度等于重力加速度,平抛运动过程中重力加速度保持不变,选项B正确;铅球被水平推出后机械能守恒,铅球在平抛运动过程中铅球的重力势能减小,动能增大,速度大小增大,落地时动能最大,选项C、D错误。回归基础·考教衔接一、重力做功与重力势能的关系1.重力做功的特点(1)重力做功与路径无关,只与初、末位置的高度差有关。[❶]物体上升高度h,重力对物体做的功为-mgh。(2)重力做功不引起物体机械能的变化。2.重力做功与重力势能重力对物体做正功,重力势能减小;重力对物体做负功,重力势能增大,即WG=-(Ep2-Ep1)=-ΔEp。[❷]若重力对物体做的功为-mgh,则物体的重力势能增加mgh。二、弹力做功与弹性势能的关系弹力做正功,弹性势能减小;弹力做负功,弹性势能增大,即W=-ΔEp。[❸]若弹簧或弹性杆被压缩的长度越大,则弹力做的负功越多,则弹性势能就越大。

四、机械能守恒的判断[❺]1.“做功法”判断:若研究对象只有重力(或弹簧的弹力)做功,则机械能守恒。2.“能量转化法”判断:若系统中物体只有动能和势能的相互转化,而无机械能与其他形式的能的转化,则机械能守恒。考点一单个物体的机械能守恒能力高分练课中关键能力·可视思维

BD

破题思维链解题精要三种表达式角度二多过程问题例2(2025安徽卷)如图所示,M、N为固定在竖直平面内同一高度的两根细钉,间距L=0.5m。一根长为3L的轻绳一端系在M上,另一端竖直悬挂质量m=0.1kg的小球,小球与水平地面接触但无压力。t=0时,小球以水平向右的初速度v0=10m/s开始在竖直平面内做圆周运动。小球牵引着绳子绕过N、M,运动到M正下方与M相距L的位置时,绳子刚好被拉断,小球开始做平抛运动。小球可视为质点,绳子不可伸长,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。(1)求绳子被拉断时小球的速度大小,及绳子所受的最大拉力大小。(2)求小球做平抛运动时抛出点到落地点的水平距离。(3)若在t=0时,只改变小球的初速度大小,使小球能通过N的正上方且绳子不松弛,求初速度的最小值。

破题思维链解题精要(1)零势能面的选取原则是便于解题,通常选择运动过程中的最低点、起始点或终点。一旦选定,整个计算过程必须统一使用该零势能面。(2)在处理单个物体机械能守恒问题时通常应用守恒观点和转化观点,转化观点不用选取零势能面。(3)衔接点的速度大小是连接前后两个过程机械能守恒方程的关键桥梁。(4)如果条件满足,应用机械能守恒定律往往比应用牛顿运动定律和运动学公式更简单,因为它不涉及中间过程的细节(如加速度、时间等),只需关注初末状态,所以优先考虑机械能守恒定律。方法导引应用机械能守恒定律求解问题的角度(1)从守恒的角度:系统的初、末两状态机械能守恒,即E1=E2。(2)从转化的角度:系统动能的增加量等于势能的减少量,即ΔEk=-ΔEp。考点二有弹性势能转化的机械能守恒

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破题思维链解题精要(1)系统内物体的动能、重力势能和弹性势能相互转化,总的机械能守恒。(2)无论弹簧伸长还是压缩,弹性势能的大小完全由弹簧的形变量决定。(3)弹簧两端物体把弹簧拉伸至最长(或压缩至最短)时,两端物体的速度相同,弹簧弹性势能最大。考点三非质点物体的机械能守恒例4

一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在光滑的水平桌面上,另一半悬在桌边,桌面足够高,如图甲所示。若将一个质量也为m的小球分别拴在链条左端或右端,如图乙、图丙所示,约束链条的挡板光滑,三种情况下链条均由静止释放,当整根链条刚离开桌面时,设它们的速度分别为v