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考点一机械能守恒的理解和判断必备知识•全方位凝练1.重力做功与重力势能(1)重力做功的特点①重力做功与运动路径无关,只与始、末位置的高度差有关。②重力做功不引起物体机械能的改变。(2)重力势能的表达式:Ep=mgh。(3)重力势能的特点①系统性:重力势能是物体和地球共有的;②相对性:重力势能的大小与参考平面的选取有关,但重力势能的变化与参考平面的选取无关。(4)重力做功与重力势能变化的关系①定性关系: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。②定量关系:重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量,即WG=-(Ep2-Ep1)=-ΔEp。2.弹性势能(1)发生弹性形变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,叫作弹性势能,弹性势能的大小与形变量和劲度系数有关。(2)弹力做功与弹性势能变化的关系:弹力做正功,弹性势能减小;弹力做负功,弹性势能增大,即W弹=-ΔEp。3.机械能守恒定律(1)内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转化,而总的机械能保持不变。(2)表达式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2。(3)机械能守恒的条件:对单个物体,只有重力做功;对系统,只有重力或系统内的弹力做功。4.判断机械能守恒的三种方法

[练一练]判断下列说法对错(1)重力势能的大小与零重力势能参考平面的选取有关。(

)(2)物体初、末状态的机械能相等,则物体的机械能守恒。(

)(3)匀速上升的物体机械能一定守恒。(

)(4)弹力做正功,弹性势能一定增大。(

)(5)物体所受的合外力为零,物体的机械能一定守恒。(

)(6)物体的速度增大时,其机械能可能减小。(

)√××××√关键能力•多维度提升典例

(2025浙江绍兴期末)2023年10月2日杭州亚运会田径项目女子撑竿跳决赛中,中国选手以4.63米的成绩夺冠。完整的撑竿跳高过程可简化为三个阶段:持竿助跑、撑竿起跳上升、越杆下落着地。下落时,人竿分离,最后落在软垫上速度减为零。不计空气阻力,则(

)A.助跑过程中,随着速度的增大,运动员的惯性增大B.运动员在撑竿起跳上升过程中机械能守恒C.在撑竿起跳上升过程中,竿的弹性势能转化为运动员的重力势能且弹性势能减少量等于运动员的重力势能增加量D.运动员落在软垫上做减速运动时,处于超重状态D解析

惯性与速度无关,A错误;运动员在撑竿起跳上升过程中除重力外还有竿的弹力对人做功,运动员机械能不守恒,B错误;在撑竿起跳上升过程中,运动员的动能和竿的弹性势能转化为运动员的重力势能,所以竿的弹性势能减少量一定小于运动员的重力势能增加量,C错误;运动员落在软垫上时做减速运动,加速度的方向向上,因而运动员处于超重状态,D正确。考点二单物体机械能守恒的应用必备知识•全方位凝练机械能守恒问题的分析方法(1)三种思路(2)一般步骤

(3)选用技巧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,转化观点不用选取参考平面。关键能力•多维度提升

(1)若释放处高度h=h0,当小球第一次运动到圆管最低点C时,求速度大小vC。(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,求高度h应满足的条件。

方法总结(1)应用机械能守恒定律的前提是“守恒”,因此,需要先对研究对象在所研究的过程中机械能是否守恒做出判断。(2)如果系统(除地球外)只有一个物体,用守恒式列方程较简便;对于由两个或两个以上物体组成的系统,用转化式或转移式列方程较简便。考点三多物体的机械能守恒问题必备知识•全方位凝练系统机械能是否守恒的判断方法1.系统机械能守恒的条件是只有重力和系统内的弹力做功。2.根据参与转化的能量来判断系统机械能是否守恒,如果只有动能、重力势能和弹性势能相互转化,没有其他形式的能量参与转化,则机械能守恒。关键能力•多维度提升典例

如图所示,两根轻绳连接小球P,右侧绳一端固定于A点,左侧绳通过光滑定滑轮B连接一物体Q,物体Q、N通过一轻弹簧连接,Q、N质量均为m,整个系统处于静止状态时,小球P位于图示位置,两绳与水平方向夹角分别为37°和53°,此时物体N与地面弹力恰好为零。现将小球P托至与A、B两点等高的水平线上,两绳均拉直且无弹力,释放小球P开始运动,已知右侧绳长为L,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度为g,不计空气阻力,求:(1)小球P的质量;(2)小球P运动到图示位置时Q的速度大小;(3)小球P从释放到运动到图示位置的过程中轻绳对物体Q做的功。

[真题信息拓展](2025江苏卷)在水平面上有一个U形滑板A,A的上表面有一个静止的物体B,左侧用轻弹簧连接在滑板A的左侧,右侧用一根细绳连接在滑板A的右侧,开始时弹簧处于拉伸状态,各表面均光滑,剪断细绳后,则(

)A.弹簧原长时物体动量最大B.弹簧压缩最短时物体动能最大C.系统动量变大D.系统机械能变大A解析

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