专题06 机械能守恒定律 能量守恒定律（课件）-2024年高考物理二轮复习讲练测（新教材新高考）

第06讲机械能守恒定律能量守恒定律2024年·高考二轮复习·讲练测2024/XX/XX教师：XXX01考情分析真题研析·核心提炼·题型特训目录CONTENTS考点一机械能及守恒的判断

考向1机械能转化及守恒的判断考点二机械能守恒定律的应用

考向1机械能的图像类问题

考向2单个物体的机械能守恒

考向3多个物体(系统)的机械能守恒考点三能量守恒定律及其应用

考向1能量转化及守恒定律的综合应用

考向2涉及弹簧的能量问题

考向3涉及板块、传送带的能量问题02知识构建03考点突破01考情分析PARTONE稿定PPT02考情分析考点要求考题统计机械能转化及守恒的判断考向一机械能转化及守恒的判断：2023•全国•高考真题、2023•浙江•高考真题、2023•重庆•高考真题、2022•湖南•高考真题、2022•浙江•高考真题、2021•全国•高考真题、2021•浙江•高考真题、2021•广东•高考真题机械能守恒定律的应用考向一机械能的图像类问题：2023•浙江•高考真题、2022•福建•高考真题、2022•江苏•高考真题、2021•湖北•高考真题考向二单个物体的机械能守恒：2023•辽宁•高考真题、2022•全国•高考真题、2021•浙江•高考真题、2021•海南•高考真题、2021•河北•高考真题、2021•重庆•高考真题考向三多个物体(系统)的机械能守恒：2022•河北•高考真题、2021•全国•高考真题能量转化及守恒定律的综合应用考向一能量转化及守恒定律的综合应用：2022•浙江•高考真题、2022•浙江•高考真题、2021•浙江•高考真题考向二涉及弹簧的能量问题：2022•江苏•高考真题、2022•湖北•高考真题、2021•江苏•高考真题、2020•浙江•高考真题考向三涉及板块、传送带的能量问题：2023•全国•高考真题、2020•全国•高考真题、2021•山东•高考真题稿定PPT稿定PPT，海量素材持续更新，上千款模板选择总有一款适合你02考情分析考情分析命题规律及方法指导1.命题重点：机械能守恒定律不单单会考本身知识，会结合匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动邓运动形式进行考察，利用机械能守恒去求解一些物理量，本部分内容中高考没有做强制性要求，利用动能定理依然可解。另外机械能会与后面的电学结合起来，机械能与电势能转化问题进行综合考核；能量方面主要涉及弹簧的能量与摩擦力做功的能量转化问题，借助板块、传送带模型，结合动量等碰撞知识综合考察。在电磁感应中也经常利用能量守恒求解发热等问题2.常用方法：微元法、函数法、图像法、比较法、极限法；理解过程与状态、过程量与状态量。3.常考题型：选择题，计算题．稿定PPT稿定PPT，海量素材持续更新，上千款模板选择总有一款适合你02考情分析考情分析命题预测1.本专题属于重点、难点内容；2.高考命题考察方向①机械能守恒定律的考查：结合物体的典型运动进行考查；在综合问题的某一过程中遵守机械能守恒定律时进行考查。①能量及能量守恒定律的考察：结合典型运动考察涉及弹簧能量、摩擦力做功能量转化等问题PARTTWO02网络构建网络构建考点一机械能及守恒的判断1.机械能2.机械能是否守恒的三种判断方法考向1机械能转化及守恒的判断真题研析·规律探寻例1

(2023•全国•高考真题)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【考向】机械能不计空气阻力仅受重力，故机械能守恒仅受重力，合外力不变加速度不变平抛运动是匀变速曲线运动速度大小不断变大真题研析·规律探寻例2

(2021•全国•高考真题)如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（）A．动量守恒，机械能守恒B．动量守恒，机械能不守恒C．动量不守恒，机械能守恒D．动量不守恒，机械能不守恒B【考向】机械能守恒的判断有摩擦，且撤去推力后滑块在车厢底板上有相对滑动，即摩擦力做功,机械能不守恒核心提炼·考向探究1）重力势能：Ep=mgh

.2）弹性势能：.3）动能：，单位：焦耳(J).机械能①重力势能是地球和物体组成的系统共有的，而不是物体单独具有的.②重力势能的大小和零势能面的选取有关.③重力势能是标量，但有“+”、“-”之分.①动能是描述物体运动状态的物理量，是个状态量核心提炼·考向探究1）利用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，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．2）利用能量转化判断：若物体或系统与外界没有能量交换，物体或系统也没有机械能与其他形式能的转化，则机械能守恒．3）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．4）对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等问题，除非题目特别说明，机械能必定不守恒，完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒.机械能是否守恒的三种判断方法题型特训·命题预测1.（2024•山西大同•统考模拟预测）北京时间2023年6月4日6时33分，神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，神舟十五号载人飞行任务取得圆满成功。如图所示是神舟十五号载人飞船返回舱返回地面时的情境，打开降落伞后的一段时间内，整个装置先减速后匀速下降，在这段时间内关于返回舱的说法正确的是（）A．打开降落伞之后，返回舱仍处于失重状态B．匀速下降阶段，返回舱的机械能守恒C．匀速下降阶段，返回舱机械能的减少量等于重力对飞船做的功D．减速下降阶段，返回舱动能的减少量等于阻力对飞船做的功C【考向】机械能转化及守恒的判断稿定PPT题型特训·命题预测2.

(2023•上海闵行•统考二模)如图为“Y”型弹弓，先用力拉弹兜（内有弹丸）使皮筋拉伸，然后由静止释放弹丸，不计空气阻力，弹出的弹丸在空中运动一段时间后击中目标。下列说法不正确的是（）A．拉伸皮筋的过程，皮筋的弹性势能增大B．释放弹丸后弹丸弹出前，弹兜对弹丸做正功C．弹出后在空中运动的过程，弹丸的动能一直增大D．由静止释放后击中目标前，弹丸的机械能先增大后保持不变C【考向】机械能转化及守恒的判断题型特训·命题预测3.

(2024•甘肃白银•校考二模)高空“蹦极”是勇敢者的游戏。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，运动员的机械能保持不变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．弹性绳从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减小后增大D【考向】机械能转化及守恒的判断考点二机械能守恒定律的应用1.机械能与图象结合的问题2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤3.系统机械能守恒的三种表示方式4.多物体系统的机械能守恒问题考向1机械能的图像类问题考向2单个物体的机械能守恒考向3多个物体(系统)的机械能守恒真题研析·规律探寻例1

(2023•浙江•高考真题)铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能Ek和机械能E随运动时间t的变化关系中，正确的是（）A． B．C． D．D【考向】机械能与图象结合的问题不计空气阻力仅受重力，加速度等于重力加速度不变，机械能不变稿定PPT真题研析·规律探寻例2

(2022•全国•高考真题)固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环，小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，小环的速率正比于（）A．它滑过的弧长B．它下降的高度C．它到P点的距离D．它与P点的连线扫过的面积C【考向】机械能守恒定律的应用下落高度h，由机械能守恒.几何关系真题研析·规律探寻【考向】单个物体的机械能守恒真题研析·规律探寻【考向】动能定理在多过程中的应用【答案】（1），水平向左机械能守恒

真题研析·规律探寻【考向】动能定理在多过程中的应用【答案】（2）机械能守恒

真题研析·规律探寻【考向】动能定理在多过程中的应用【答案】（3）真题研析·规律探寻【考向】多个物体(系统)的机械能守恒真题研析·规律探寻【考向】多个物体(系统)的机械能守恒【答案】（1）经过每一个减速带时损失的机械能真题研析·规律探寻【考向】多个物体(系统)的机械能守恒【答案】（2）真题研析·规律探寻【考向】多个物体(系统)的机械能守恒【答案】（3）核心提炼·考向探究1）解决图象问题的基本步骤①观察题目给出的图象，弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示的物理意义．②根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式．③将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关系式相对比，找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线下的面积等所表示的物理意义，分析解答问题，或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量．机械能与图象结合的问题核心提炼·考向探究2）图象所围“面积”和图象斜率的含义 ①v-t图像：图线与横轴围成的面积表示位移（x=vt） ②a-t图像：图线与横轴围成的面积表示速度变化量（Δv=at） ③F-x图像：图线与横轴围成的面积表示功（W=Fx） ④Ek-x图像：图线的斜率表示合外力（） ⑤EP-x图像：图线的斜率的绝对值表示重力（） ⑥P-t图像：图线与横轴围成的面积表示功（W=Pt）机械能与图象结合的问题核心提炼·考向探究1.选取研究对象；2.进行受力分析，明确各力的做功情况，判断机械能是否守恒；3.选取参考平面，确定初、末状态的机械能或确定动能和势能的改变量；4.根据机械能守恒定律列出方程；5.解方程求出结果，并对结果进行必要的讨论和说明．应用机械能守恒定律解题的一般步骤核心提炼·考向探究1）守恒角度：系统初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等，即E1=E2

2）转化角度：系统减少(或增加)的重力势能等于系统增加(或减少)的动能，即ΔEk＝－ΔEp

动能定理的进一步理解及简单应用选好重力势能的参考平面，且初、末状态必须用同一参考平面计算势能分清重力势能的增加量或减少量，可不选参考平面而直接计算初、末状态的势能差核心提炼·考向探究3）转移角度：系统内A部分物体机械能增加量等于B部分物体机械能减少量，即ΔEA增＝ΔEB减动能定理的进一步理解及简单应用常用于解决两个或多个物体组成的系统的机械能守恒问题解题时究竟选取哪一种表达形式，应根据题意灵活选取;需注意的是:选用1）式时，必须规定零势能参考面，而选用2）式和3）式时，可以不规定零势能参考面，但必须分清能量的减少量和增加量.核心提炼·考向探究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(可参考《专题03考点一中关于牵连速度的讲解)关系和位移关系．3）列机械能守恒方程时，先确定系统中哪些能量增加、哪些能量减少，一般选用ΔEk＝－ΔEp或ΔEA＝－ΔEB的形式解决问题．多物体系统的机械能守恒问题核心提炼·考向探究多物体系统的机械能守恒问题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

Ⅰ、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．Ⅱ、由v＝ωr知，v与r成正比．核心提炼·考向探究多物体系统的机械能守恒问题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．1.

(2023•四川成都•校联考模拟预测)跳台滑雪是运动员以滑雪板为工具，在专设的跳台上以自身的体重通过助滑坡获得速度，比拼跳跃距离和动作姿势的一种雪上竞技项目。某次比赛中，滑雪运动员从起跳点跳起后斜向上飞跃，运动至最高点后，最终下落至水平地面上，忽略运动员在空中运动时受到的阻力，以起跳点为零势能点，Ep、Ek和E分别表示运动过程中运动员的重力势能、动能和机械能，h表示运动过程中竖直向上的位移。则下列说法正确的是（）A． B．C． D．题型特训·命题预测B【考向】机械能的图像类问题题型特训·命题预测【考向】单个物体的机械能守恒【答案】（1）a=gsinθ，沿斜面向上；（2）F=2mg•sinθ；（3）见讲义解析；（4）题型特训·命题预测【考向】多个物体(系统)的机械能守恒【答案】考点三能量守恒定律及其应用1.涉及弹簧的能量问题2.摩擦力做功的能量问题3.板块问题4.传送带问题考向1能量转化及守恒定律的综合应用考向2涉及弹簧的能量问题考向3涉及板块、传送带的能量问题真题研析·规律探寻例1

(2021•浙江•高考真题)一辆汽车在水平高速公路上以80km/h的速度匀速行驶，其1s内能量分配情况如图所示则汽车（）A．发动机的输出功率为70kWB．每1s消耗的燃料最终转化成的内能是5.7×104JC．每1s消耗的燃料最终转化成的内能是6.9×104JD．每1s消耗的燃料最终转化成的内能是7.0×104JC进入发动机的能量最终都转化为内能【考向】能量转化及守恒真题研析·规律探寻例2

(2023•统考高考真题)一位游（2022•浙江•高考真题）风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为9m/s时，输出电功率为405kW，风速在5~10m/s范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为A，空气密度为ρ，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是（）A．该风力发电机的输出电功率与风速成正比B．单位时间流过面积的流动空气动能为ρAv2/2C．若每天平均有1.0×108kW的风能资源，则每天发电量为2.4×109kW·hD．若风场每年有5000h风速在6~10m/s范围内，则该发电机年发电量至少为6.0×105kW·h

D【考向】能量转化及守恒单位时间内体积V0=Av单位时间内空气动能,η为效率真题研析·规律探寻例2

(2023·全国·高考真题)(多选)如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度v0开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时（

）A．木板的动能一定等于fl B．木板的动能一定小于flC．物块的动能一定大于 D．物块的动能一定小于BD【考向】板块问题xmxM摩擦产生的摩擦热.能量守恒定律.真题研析·规律探寻【考向】涉及弹簧的能量问题真题研析·规律探寻【答案】（1）【考向】涉及弹簧的能量问题能量守恒定律.真题研析·规律探寻【答案】（2）【考向】涉及弹簧的能量问题能量守恒定律.真题研析·规律探寻【答案】（3）【考向】涉及弹簧的能量问题真题研析·规律探寻【考向】涉及弹簧的能量问题核心提炼·考向探究从能量的角度看,弹簧是储能元件.处理涉及弹簧的能量问题时,要特别注意:1）当涉及弹簧的弹力做功时,由于弹簧的弹力是变力,故一般不直接采用功的定义式求解.中学阶段通常根据动能定理、机械能守恒定律或能量守恒定律来间接求解弹簧弹力做的功或弹簧储存的弹性势能.2）弹簧的弹性势能与弹簧的规格和形变程度有关,对同一根弹簧而言,无论是处于伸长状态还是压缩状态,只要形变量相同,其储存的弹性势能就相同.涉及弹簧的能量问题核心提炼·考向探究1）无论是静摩擦力还是滑动摩擦力都可以对物体可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。2）静摩擦力做功的能量问题①静摩擦做功只有机械能从一个物体转移到另一个物体，而没有机械能转化为其他形式的能。②一对静摩擦力所做功的代数和总等于零，而总的机械能保持不变。3）滑动摩擦力做功的能量问题①滑动摩擦力做功时，一部分机械能从一个物体转移到另一个物体，另一部分机械能转化为内容，因此滑动摩擦力做功有机械能损失。②一对滑动摩擦力做功的代数和总是负值，总功W=-Ff·x相对，即发生相对滑动时产生的热量。摩擦力做功的能量问题核心提炼·考向探究1）动力学分析：

①分别对滑块和木板进行受力分析（注意摩擦力方向），根据牛顿第二定律求出各自的加速度；

②从放上滑块到二者速度相等，所用时间相等，由，可求出共同速度v和所用时间t，

③由位移公式可分别求出二者的位移．2）功和能分析：对滑块和木板分别运用动能定理，或者对系统运用能量守恒定律．板块问题核心提炼·考向探究板块问题要注意区分三个位移：①求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移x滑；②求摩擦力对木板做功时用木板对地的位移x板；③求摩擦生热时用相对位移Δx.核心提炼·考向探究传送带问题核心提炼·考向探究1）动力学分析：①分别对滑块和木板进行受力分析（注意摩擦力方向），根据牛顿第二定律求出各自的加速度；②从放上滑块到二者速度相等，所用时间相等，由，可求出共同速度v和所用时间t，③由位移公式可分别求出二者的位移．2）功和能分析：对滑块和木板分别运用动能定理，或者对系统运用能量守恒定律．板块问题

要注意区分三个位移：①求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移x滑；②求摩擦力对木板做功时用木板对地的位移x板；③求摩擦生热时用相对位移Δx.2.

(2023•贵州贵阳•统考模拟预测)如图1所示，一台风力发电机的叶片长度为L，当风吹过叶片时，由于空气动力的效应带动叶轮转动，叶轮通过主轴连结齿轮箱带动发电机发电。图2是该风力机的扫掠面积示意图（风叶旋转扫过的面积在垂直于风向的投影面积，是风力发电机截留风能