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第 6 章 机械能守恒定律
第 1 节 功和功率
学生用书P55
考点 1 功的分析和计算 2.变力做功的计算方法
1.恒力做功的计算
方法 以例说法
@0 用力F把小球从 A处缓慢拉到 B 处 F 做功为
,
-
+
W 则有W mgl θ 得 W
/ 8 'MDPTα F, F- (1 -cos ) = 0, F =
动
D +> 能 mgl (1-cos θ )
/ + B 定
理
法
即练即清
判断正误,正确的打√,错误的打 。
✕
使用如图所示的卸货装置从高处卸下货物时 质量为 m的木块在水平面内做圆周运动 运动
,
,
一周克服摩擦力做功W f x f x f
先将货物放置在粗糙的木板上端 货物开始加 f= ·Δ 1+ ·Δ 2+ ·
,
微 x f x x x f R
速下滑的同时 自动液压杆启动并逐渐缩短 液 元 Δ 3+…= ·(Δ 1+Δ 2+Δ 3+…)= ·2π
, ,
法
压杆装置最终完全缩回到地面以下 在此过
,
程中
功 汽车以恒定功率P在水平路面上运动 t 时间的
率
法 过程中 牵引力做功W Pt
, F=
用恒力 F 把物块从 A 拉到 B 绳子对物块做的
,
7"
æ h h ö
等 功W F ç ÷
货物所受支持力与其反作用力都做正功 效 = ·è sin α- sin βø
(1) 。
转
换
( )
法
货物所受重力不做功
(2) 。 ( )
货物所受摩擦力与其反作用力均做负功
(3) 。
平 弹簧由伸长量为 x 被继续拉至伸长量为 x 的
( ) 均 1 2
货物所受合力做正功 力 kx kx
(4) 。 ( ) 法 过程中 , 克服弹力做功W = 1+ 2 ·( x 2- x 1)
答案 2
(1)✕ (2)✕ (3)✕ (4)√
一随位移均匀变化的水平拉力F拉着一物体在
水平面上运动的位移为 x F x 图线与横轴所
0, -
图 围面积表示拉力所做的功 W 1F x
像 , = 0 0
2
法
点拨提醒 平均力法中,平均力为力关于位移的平均值。
60 5年高考3年模拟 A版 高考物理
3.合力做功的计算方法
到B 过程中空气阻力做的功W 1 Rf
= π
方法一 先求合力F 再用W F l α
(1) : 合, 合= 合 cos 2
图丁中 F 始终保持水平 忽略空气阻力 无
求功 适用于合力为恒力
D. , , ,
( )。
论是用 F 缓慢将小球从 P 拉到 Q 还是 F 为
方法二 先求各个力做的功 W W ,
(2) : 1、 2、
恒力将小球从 P 拉到 Q F 做的功都是 W
W 再应用 W W W W 求合力做 , =
3、…, 合= 1 + 2 + 3 +… Fl θ
的功 适用于多阶段运动过程 sin
( )。
答案 B
方法三 利用动能定理 W E E 已知
(3) : 合= k2 - k1(
考点 2 功率的分析和计算
初 末状态的动能求合力做的功
、 )。
4.摩擦力做功的计算 1.功率的定义:功与完成这些功所用时间之
摩擦力可以做正功 也可以做负功 还可以不 比 功率描述力做功的快慢
, , 。 。
做功 摩擦力做功与路径有关 2.平均功率的计算
。 。
W
利用 P
(1) = t 。
L #
利用 P F v 其中 F 必须为恒力 v 为
(2) = · F, , F
,
物体沿 F 方向的平均速度
,*+ # 24 。
L + 5 3.瞬时功率的计算
++ + B + 6 利用公式 P F v α 其中 v 为 t 时刻
(1) = · cos ,
8 8 2 D
8 8 2 的瞬时速度
4 。
2D/*+6 利用公式 P F v 其中 v 为物体的速
(2) = · F, F
度 v 在力 F 方向上的分速度
典例1 如图所示 对于甲 乙 丙 丁四种情况
。
, 、 、 、
利用公式 P F v 其中 F 为物体受到
下求解某个力所做的功 下列说法正确的是 (3) = v· , v
,
的外力 F 在速度 v 方向上的分力
。
( )
典例2 ( 届山东中学联盟联考)编号为
2025 1、2、
的三个相同的小球从同一高度以相同速率抛
3
出 球 竖直上抛 球 平抛 球 竖直下抛 从
, 1 、 2 、 3 ,
抛出到落地的过程中 下列说法正确的是
,
甲 乙
( )
重力对三个球做功满足 W W W
丙 丁 A. 1> 2 = 3
图甲中若 F 不变 物块从 A 到 C 过程中力 F 重力的平均功率大小满足 P P P
A. , B. 1> 2 = 3
做的功 W F AC 落地前瞬间重力的功率满足 P P P
= × C. 1 = 3> 2
图乙中 全过程中 F 做的总功为 落地时的速率满足 v v v
B. , 72 J D. 1 = 3> 2
图丙中 若空气阻力f 大小不变 小球从A运动 答案 C
C. , ,
第6章 机械能守恒定律 61
定功率 P 在平直轨道上运动 经时间 t 达到该
考点 3 机车启动问题
,
功率下的最大速度 v 设动车行驶过程所受到
两种启动方式 m,
的阻力 F 保持不变 动车在时间 t 内
以恒定功率启动 以恒定加速度启动 。 ( )
P t
-
图像
做匀加速直线运动
A.
加速度逐渐减小
B.
F t 牵引力的功率 P Fv
-
C. = m
图像
牵引力做功 W 1mv2 1mv2
D. = m - 0
2 2
答案 BC
v t
- 高考变式 水平变竖直·图像分析 一提升装置
图像
把静置于水平地面上的重物竖直向上提升的过
程中 提升装置功率随时间变化的 P t 图像如
P 不变 a F - F 阻不变 F 不 , -
v F 额( ) = m ⇒ 图所示 在 t 时 重物上升的速度达到最
↑⇒ = v ↓⇒ 。 =1 s ,
v 大速度的一半 在 t 时 达到最大速度 v
OA段 a = F - m F 阻 ↓ 变 ⇒ ↑ P = Fv ↑ 直到 在 t , 时 = 重 3 s 物再 , 次匀速上升 取 g m =
P P Fv 20 m/s, =6 s , , =
过程 = 额= 1
不计一切阻力 下列说法正确的是
2
10 m/s , 。
分析 运动性质 匀加速直
:
运动性质 加速度减小 线运动 持续时间 ( )
: , 18
的加速直线运动 v
t 1
0= a
P UT
额
v F a
P ↑⇒ = v ↓⇒ =
额
AB段 F F a v 在 时间内 重物做加速度逐渐增大的
= 阻⇒ =0⇒ m=F 阻 F - F 阻 A. 0~1 s ,
过程 运动
m ↓
分析
运动性质 以 v 做匀速 运动性质 加速度减 在 t 时 重物的加速度大小为 2
: m : B. =1 s , 20 m/s
直线运动 小的加速直线运动 在 t 时 重物的速度大小为
C. =6 s , 5 m/s
F F a 以 在 时间内 重物上升的高度为
= 阻⇒ =0⇒ D. 0~6 s , 85 m
P 解题导引
BC段 v 额做匀速直线
— m=F 阻 E (
UU TD 18ED
运动 (EU
(
,7U T
典例3 ( 天津, , 分)(多选)复兴号动车 E
2020 8 5
UT
在世界上首次实现速度 自动驾驶功
350 km/h (44EU,7U TD E
能 成为我国高铁自主创新的又一重大标志性
, 答案 D
成果 一列质量为 m 的动车 初速度为 v 以恒
。 , 0,
62 5年高考3年模拟 A版 高考物理
提分关键·规律总结 P P
功率最大,但速度不是最大,v 额 v 额 。
机车启动问题三个重要关系式
1= F < m=F
阻
( )机车以恒定功率启动时,牵引力做的功 W P t。 由
( )无论哪种启动方式,机车的最大速度都等于其匀速 3 = 额
1
动能定理得P t F x E 。 此式经常用于求解机车以
运动时的速度,即v
m=
P
F
额
阻
。 恒定功率启动 额 过 - 程的 阻 位 = 移 Δ 大 k 小或运动时间。
()机车以恒定加速度启动的过程中,匀加速过程结束时,
2
第6章 机械能守恒定律 63
第 2 节 动能定理及其应用
学生用书P58
考点 1 动能定理的理解和基本应用 的斜面顶端有一压缩的弹簧 弹簧将一个小球
,
1.动能 弹射出去 若小球从斜面水平抛出的初动能为
,
E 小球落到斜面上的动能为 E 不计空气阻
1, 2。
力 下列结论正确的是
, ( )
E E E E
2.动能定理 θ 2 - 1 θ 2 - 1
A.tan = E B.tan = E
1 2 1
E E E E
θ 2 - 1 θ 2 - 1
C.tan = E D.tan = E
3 1 4 1
答案 D
进阶2 瞬时力做功 如图所示 篮球以与水平
,
面成 °的倾角准确落入篮筐 假设运动员投篮
45 ,
能力进阶 时在空中的速度恰好为零且投球点和篮筐正好
在同一水平面上 投球点到篮筐的水平距离为
典例1 四分之一粗糙圆弧轨道的半径为 ,
篮球质量约 不考虑空气阻力 g 取
. 底端与水平轨道平滑相切 有一质量 5 m。 600 g, ,
0 45 m, 。
根据以上数据 下列说法正确的是
2
为 . 的物体 可视为质点 自最高点A 从静 10 m/s 。 ,
0 2 kg ( )
止开始下滑到圆弧最低点 B 然后沿水平轨道 ( )
。
前进 . 到达 C 点停止 设物体与轨道间的
0 4 m 。
动摩擦因数为 . g 取 2 求
0 5( 10 m/s ), :
物体到达 B 点时的速度大小
(1) ;
物体在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功
(2) 。
篮球投出后到达的最高点距篮筐的竖直距离
A.
为 .
2 5 m
篮球进筐的速度为
B. 5 m/s
运动员投出篮球过程中 对篮球做的功约为
C. ,
答案 .
(1)2 m/s (2)0 5 J
15 J
进阶1 对“v2 ”的运用 如图所示 在倾角为 θ 从投球点到落入篮筐的过程中 篮球运动的
, D. ,
时间为 BU 3 D
2 s ?W BU
BU +L/=.E+
答案 C
F
进阶3 定性分析变力做功 (多选)冬奥会上有
8 'Y 'Y 3 D
'Y
一种单板滑雪 型池项目 如图所示为 型池 +L/=.
U , U
' Y && &Y 3+(
示意图 半径 R 1 h 的半圆形池内各处粗糙 &Y L L L
。 = L =.
2
程度相同 其中 a c 在同一水平面 且 b 为 型 8 1U 1U 3 D
, 、 , U 1U
+L/=.
池最低点 某运动员从距 a 点正上方 h 高的 O
。
点自由下落 由左侧切线进入池中 从右侧切线 典例2 ( 湖北, , 分)如图 所示 一物
, , 2021 4 4 (a) ,
飞出后上升至最高位置 d 点 相对 c 点高度为 块以一定初速度沿倾角为 °的固定斜面上滑
( 30 ,
运动过程中摩擦力大小 f 恒定 物块动能 E 与
1h 不计空气阻力 重力加速度为 g 则运动员 , k
)。 , , 运动路程 s 的关系如图 所示 重力加速度
2 (b) 。
大小取
2
物块质量m 和所受摩擦力大小
( ) 10 m/s ,
f 分别为
( )
每次经过 b 点时重力的功率不同
A.
第一次经过 c 点时的速度大小为 gh 图 图
B. (a) (b)
m . f . m . f .
A. =0 7 kg, =0 5 N B. =0 7 kg, =1 0 N
第一次经过 b 点时的速度大小为 5gh m . f . m . f .
C. C. =0 8 kg, =0 5 N D. =0 8 kg, =1 0 N
2 解题导引
从d向下返回一定能越过a点再上升一定高度
D. &+ #D/F B
答案 BD L
提分关键·规律总结
#D/F U
应用动能定理解题的一般步骤
B
D DB6 -
K
?
-- '% 6 6 TN
/
/A 6UEU# P
)
D
-/
U U / 答案 A
D/ O
E E / 3 高考变式 直线变曲线 跳台滑雪是一项深受
U BU
勇敢者喜爱的滑雪运动 图甲为某跳台滑雪运
。
动能是标量,动能定理是标量式,解题时不能分解动能。
动员从跳台 a 处 长度可忽略不计 沿水平方向
( )
考点 2 动能定理与图像结合的问题 飞出 经 在斜坡 b 处着陆的示意图 图乙为
, 2 s ,
常见图像的分析 运动员从 a 运动到b 时的动能E 随时间t 变化
k
Y WU WU 3 D 的关系图像 。 不计空气阻力作用 , g =10 m/s 2 ,
WU
+L/=./ 下列说法正确的是
( )
64 5年高考3年模拟 A版 高考物理
& f+ 运动员的质量为
L A. 50 kg
运动员到达b 点时速度与水平方向夹角为 °
B. 45
B 运动员从 a 运动到 b 重力做功为 3
C. , 12×10 J
运动员离坡面最远的位置在 ab 的中垂线上
C D.
UT
答案 C
甲 乙
第6章 机械能守恒定律 65
微专题 10 动能定理在多过程运动中的应用
学生用书P60
动能定理既适用于直线运动 也适用于曲线 mgh mgh
, A. B.2
运动 既适用于恒力做功 也适用于变力做功 既 æ h ö
; , ; μmgçs ÷ μmgs μmgh θ
适用于单过程运动 也适用于多过程运动 C. è + θø D. + cot
sin
, 。
答案 B
1.当物体运动涉及多个阶段和多个过程时 若题
,
典例2 如图所示为过山车的简易模型 由水平
目要求计算某一中间物理量 需分阶段列动能
,
,
轨道和两个竖直平面内的圆弧轨道组成 B D
定理 若不需要研究运动的中间状态 可以对
, 、
; ,
分别是两个圆弧轨道的最低点 C E 分别是两
全程列动能定理 从而避开每个运动过程的具 , 、
,
个圆弧轨道的最高点 第一个圆弧轨道的半径
体细节 ,
。
为 R 第二个圆弧轨道的半径 R . 一个
2.思路分析 1, 2 =1 6 m。
可视为质点 质量为 m . 的滑块 从水平
D/ M,KMU 、 =1 0 kg ,
D/ 轨道的左侧A 点被弹射装置弹出 获得E
+D D/
?D/ , 0 =56 J
!? 的初动能 从 A 点开始沿轨道向右运动 A B 间
, , 、
点拨提醒 各阶段的衔接点起承前启后的作用。 距L . 滑块与水平轨道间的动摩擦因数
① 1 =6 0 m。
变力做功容易出错,需重点分析。 μ . 两个圆弧轨道是光滑的且不重叠 重力
② =0 1, 。
题型 1 动能定理在“单向”多过程运动中 加速度 g 2
=10 m/s 。
的应用 求滑块第一次到达位置 B 时的速度大小 v
(1) ;
若滑块恰好经过第一个圆弧轨道的最高点
典例1 如图所示 ABCD 是一条长轨道 其中 (2)
, ,
C 求其圆弧轨道的半径 R
AB 段是倾角为 θ 的斜面 CD 段是水平的 BC , 1;
, ,
在 问条件下 若 B D 之间的距离 L 可
段是与 AB 和 CD 都相切的一小段圆弧 其长度 (3) (2) , 、 2
, 以调节 保证滑块在第二个圆弧轨道中运动时
可以忽略不计 一质量为 m 的滑块 可视为质 ,
。 ( 不会脱离轨道 求 L 的调节范围
点 在 A 点由静止释放 沿轨道滑下 最后停在 , 2 。
) , , 0 DE 0 DE
D 点 A C 之间高度差为 h C D 之间距离为 s $
, 、 , 、 。 &
现用一方向始终与轨道平行的力推滑块 使它
0
, 0
缓慢地由 D 点推回到 A 点 滑块与轨道间的动
。 " # %
- -
摩擦因数为 μ 重力加速度为 g 则推力对滑块
, ,
做的功为 答案 . L
( )
(1)10 m/s (2)2 m (3)3 6 m< 2≤
或 L
" N
10 m 34 m≤ 2<50 m
I 题型 2 动能定理在往复运动中的应用
$ %
# T 1.往复运动的特性是什么?
物体的运动过程具有重复性 往返性 描述运 心 O 等高 现有一质量 m . 的小物体从
、 , 。 =0 1 kg
动的物理量多数是变化的 而且重复的次数 斜面 AB 上端的 A 点无初速度下滑 恰能到达圆
, ,
又往往是无限或者难以确定的 弧轨道的 D 点 若物体与斜面之间的动摩擦因
。 。
2.往复运动中特殊的物理量是什么? 数 μ . 不计空气阻力 g 取 2
= 0 25, , 10 m/s ,
路程 往复运动的路程不再与位移相等 使 ° . ° . 求
。 , sin 37 =0 6,cos 37 =0 8, :
得利用运动学公式解题复杂繁琐 斜面 AB 的长度 L
。 (1) ;
3.哪些力做的功与路程无关或相关? 物体第一次通过 C 点时的速度大小 v
(2) C 1;
无关 重力 重力做功只与初 末位置有 物体经过 C 点时 轨道对它的最小支持
(1) : 。 、 (3) ,
关 与路径和路程无关 力 F
, 。 Nmin;
相关 滑动摩擦力 或其他阻力 克服摩 物体在粗糙斜面 AB 上滑行的总路程 s
(2) : ( )。 (4) 总。
擦力做的功 W fs s 为路程 &
f= , 。 "
4.动能定理的便捷性体现在哪里?
0
%
动能定理只涉及物体的初 末状态 可简化运 -
、 , 3
动过程中的分析 #
。 $
典例3 ( 届济宁嘉祥一中期中)如图所示
2024 , 答案 .
在竖直平面内 长为 L 倾角 θ °的粗糙斜面 (1)2 m (2)2 5 m/s (3)1 4 N
, 、 =37
AB 下端与半径 R 的光滑圆弧轨道 BCDE (4)6 m
=1 m
平滑相接于 B 点 C 点是轨道最低点 D 点与圆
, ,
66 5年高考3年模拟 A版 高考物理
第 3 节 机械能守恒定律及其应用
学生用书P61
考点 1 机械能守恒的判断 三、机械能守恒定律
一、重力势能 1.内容:在只有重力或弹力做功的物体系统
1.重力做功的特点:物体运动时 重力对它做 内 动能与势能可以互相转化 而总的机械能
, , ,
的功只跟它的起点和终点的位置有关 而跟 保持不变
, 。
物体运动的路径无关 2.表达形式
。
2.重力势能的表达式:E mgh h 是物体相对 守恒观点 E E 或 E E E E 需
p = ( (1) : 1 = 2 p1 + k1 = p2 + k2(
于参考平面的高度 选取零势能面
)。 )。
3.重力势能的变化与重力做功的关系 转化观点 E E 动能与势能间的
(2) :Δ k +Δ p =0(
重力对物体做多少正功 物体的重力势能就 转化
, )。
减少多少 重力对物体做多少负功 物体的重 转移观点 E E 系统内物体间机
; , (3) :Δ A+Δ B=0(
力势能就增加多少 即W E 械能的转移
, G=-Δ p。 )。
二、弹性势能 点拨提醒 机械能守恒是指整个过程中系统机械能保
持不变,而非仅初、末状态机械能相等。
1.表达式:E 1kx2 x 是相对弹簧原长的形变
p = (
2
量
)。
2.弹力做功与弹性势能变化的关系:弹力做正
功 弹性势能减少 弹力做负功 弹性势能增加
, ; , 。
橡皮绳再次达到原长时圆环动能最大
即练即清
D.
答案 C
判断正误,正确的打√,错误的打 。
✕
提分关键·规律总结
"
判断机械能守恒的“两点”注意
'
W
( )系统机械能守恒时,机械能一般在系统内物体间转
" # W 1
移,其
中
的
单
个
物
体
机
械
能
不
一
定
守
恒
。
甲 乙 丙 丁
不计摩擦 空气阻力及滑轮的质量 ( )机械能守恒的条件绝不是合力做的功等于零,更不
2
( 、 )
是合力等于零,而是只有重力和系统内弹力做功。
甲图中 火箭升空的过程中 若匀速升空 机
(1) , , ,
械能守恒 若加速升空 机械能不守恒 考点 3 系统的机械能守恒问题
, , ( )
乙图中 物块在外力 F 的作用下匀减速上 1.不含弹簧的物体系统
(2) ,
滑 物块的机械能守恒 轻杆连接的物体系统图例及三大特点
, ( ) (1)
丙图中 物块A 以一定的初速度将弹簧压缩
(3) ,
的过程中 物块 A 的机械能守恒
, ( )
丁图中 轻绳跨过定滑轮连接物块 A B 物
(4) , 、 ,
块 A 加速下落 物块 B 加速上升的过程中 A B 转动时两物体角速度相等
, , 、 ① 。
组成的系统机械能守恒 杆对物体的作用力不一定沿杆的方向 杆
( ) ② ,
答案 能对物体做功 单个物体机械能不一定守恒
(1)✕ (2)✕ (3)✕ (4)√ , 。
总结归纳 判断机械能守恒的三种方法 对于杆和物体组成的系统 忽略空气阻力
③ ,
条件分析法 能量转化法 特殊情境法 和各种摩擦且只有重力和杆的弹力对物体 A
、
只有重力和 只有系统内物体间动 绳子突然绷紧、物 B 做功 则系统机械能守恒
, 。
系统内弹力 能和势能的相互转化, 体间非弹性碰撞
轻
绳
连
接
的
物
体
系
统
图例及三点提醒
(2)
做功,没有其 系统内无机械能与其 等特定情境,机械
他力做功 他形式能的转化 能不守恒
考点 2 单物体的机械能守恒问题
分清两物体是速度大小相等 还是沿绳方
① ,
典例1 如图所示 固定的倾斜光滑杆上套有一
, 向的分速度大小相等
。
个质量为m 的圆环 圆环与一橡皮绳相连 橡皮
, , 抓住两物体的位移大小关系或竖直方向高
②
绳的另一端固定在地面上的 A 点 橡皮绳竖直
, 度变化的关系
。
时处于原长且离 A 点高度为 h 让圆环由静止
。 对于单个物体 一般绳上的力要做功 机械
③ , ,
沿杆滑下 滑到杆的底端时速度为 重力加速
, 0。 能不守恒 但对于绳连接的系统 只有重力和
; ,
度为 g 在圆环下滑过程中
。 ( ) 系统内绳的拉力做功 其他力不做功 则机械
, ,
能守恒
。
2.含轻弹簧的物体系统
含轻弹簧的物体系统在只有系统内弹簧
(1)
圆环的机械能守恒 弹力和重力做功时 物体的动能 重力势能和
A. , 、
橡皮绳的弹性势能一直增大 弹簧的弹性势能之间相互转化 物体和弹簧
B. ,
橡皮绳的弹性势能增加了 mgh 组成的系统机械能守恒
C. 。
第6章 机械能守恒定律 67
弹簧弹力做的功与弹簧弹性势能的关系 支架的两直角边 OA OB 的长度分别为 L 和 L
(2) 、 2 ,
为 W E E 且弹簧弹力做功与路径无 支架可以绕连接处 O 无摩擦地自由转动 将直
弹 = p1 - p2, 。
关 只与初 末状态弹簧形变量的大小有关 角边 OA 水平静止释放 已知重力加速度为 g
, 、 。 , 。
由两个或两个以上的物体与弹簧组成的 求物块 B 的最大速度 v
(3) 。
系统 当弹簧形变量最大时 弹簧两端连接的 -
0
, , "
物体具有相同的速度 或沿弹簧方向的分速
( -
度相同 弹簧处于自然长度时 弹簧弹性势
); , #
能最小 为零
( )。
gL
能力进阶 答案 2( 2-1)
3
典例2 ( 届聊城一模)(多选)如图所示 一
2024 , 进阶2 接触关联 如图所示 长度为 L 的轻杆
,
轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮 O O
1、 2, 上端连着一质量为m的小球A 可视为质点 杆
( ),
一端和质量为 m 的小球连接 另一端与套在光
, 的下端用铰链连接于水平地面上的 O 点 置于
。
滑固定直杆上质量也为 m 的小物块连接 直杆
, 同一水平地面上的立方体B 恰与A接触 立方体
,
与两定滑轮在同一竖直面内 与水平面的夹角
, B 的边长为 L 质量为 m 重力加速度为 g 若
, 4 , 。
θ ° 直杆上 O 点与两定滑轮上边缘均在同
=53 , A B 之间光滑 B 与地面间光滑 则
、 , , ( )
一高度 O 点到定滑轮 O 的距离为 L 直杆上 D
, 1 , "
点到 O 点的距离也为 L 重力加速度为 g 直杆
1 , , #
足够长 小球运动过程中不会与其他物体相碰
, 。
现将小物块从 O 点由静止释放 下列说法正确 0
,
的是 A B 分离时 二者加速度相等
( ) A. 、 ,
0 gL
A B 分离时 B 的速度为 2
N 0 0
B. 、 ,
2
%
N gL
A 落地前最大速度为 3
C.
2
小物块刚释放时 轻绳中的张力大小为 mg A 落地前最大加速度为 13g
A. , D.
小球运动到最低点时 小物块加速度的大小 2
B. , 答案 D
为4g
进阶3 含弹簧连接体 (多选)如图所示 固定
,
5
小物块下滑至 D 点时 小物块与小球的速度 斜面的倾角为 ° 一劲度系数为 k 的轻质弹
C. , 30 ,
大小之比为 簧 下端固定在斜面底端 上端与质量为 m 的
5 ∶ 3 , ,
小物块下滑至 D 点时 小物块的速度大小 小球甲相连 弹簧与斜面平行 一条不可伸长
D. , , 。
gL 的轻绳绕过斜面顶端的轻质定滑轮 一端连接
为2 102 ,
小球甲 另一端连接一轻质挂钩 开始时各段
17 , 。
答案 BCD 绳子都处于伸直状态 小球甲静止在 A 点 现
, 。
进阶1 轻杆关联 可视为质点 质量分别为 m 在挂钩上挂一质量也为 m 的小球乙 并从静止
、 ,
和 m 的物块 A B 用 形轻质直角支架连接 释放小球乙 当弹簧第一次恢复原长时小球甲
2 、 “L” , ,
68 5年高考3年模拟 A版 高考物理
运动到 B 点 图中未画出 一段时间后 小球 程中
( ), , ( )
甲到达最高点 C 不计一切摩擦 弹簧始终在
。 ,
弹性限度内 甲不会和定滑轮相碰 乙不会和
, ,
地面相碰 重力加速度为 g 则下列说法正确
, , B C
的是 D
( ) 1
a c 位移大小之比为
A. 、 1 ∶ 2
$
b c 加速度大小之比为
" B. 、 1 ∶ 2
c a c 构成的系统机械能守恒
C. 、
BC AB c 增加的机械能等于 a 减小的机械能的 .
A. =3 D. 1
小球甲从 A 点运动到 C 点 弹簧弹性势能的 倍
B. , 5
m2g2 答案 D
变化量为
k
4
提分关键·方法提升
小球甲从 A 点运动到 C 点的过程中 最大速
系统的机械能守恒问题的解题思路
C. ,
mg2 '3+24
度为
k E-/
1+24
2 A
若小球甲到达最高点 C 时绳子恰好断开 则
D D4+24
D. ,
小球甲回到 A 点时速度恰好为零
ED -/AE=
答案 AC D/
进阶4 多物体连接体 某同学设计了如图所示 6
的装置 在轻质滑轮组上 用轻绳连接的三个物 & &
, , EU
E=
体 a b c 在外力作用下均保持静止 撤去外力 D ∆& L ∆& Q M,'%U%
、 、 。
∆& ∆& "E*
后 a b 以相同加速度下落 同时落入容器 P " #
, 、 ,
中 不计一切阻力 在 a b 落入 P 前的运动过 !? 5//!?
。 , 、
第6章 机械能守恒定律 69
第 4 节 功能关系 能量守恒
学生用书P64
考点 1 常见的功能关系的理解和应用 2.力学中常见的功能关系
1.对功能关系的理解
功是能量转化的量度 做功的过程就是能量
,
转化的过程 不同形式的能量发生相互转化
,
是通过做功来实现的 做功的多少与能量转
。
化的多少在数值上相等
。
即练即清 不能计算出运动员质量 m 的大小
D.
答案 B
判断正误,正确的打√,错误的打 。
✕
如图所示 在电梯中的斜面上放置了一滑块 在 考点 2 能量守恒定律的理解和应用
, ,
电梯加速上升的过程中 滑块相对斜面静止 则 1.定义:能量既不会凭空产生 也不会凭空消
, , ,
在该过程中 失 它只能从一种形式转化为其他形式 或者
, ,
从一个物体转移到别的物体 在转化或转移
,
B 的过程中 能量的总量保持不变
, 。
2.对能量守恒定律的两点理解
斜面对滑块的摩擦力对滑块做的功等于动 某种形式的能量减少 一定存在其他形式
(1) (1) ,
能的增加量 的能量增加 且减少量和增加量一定相等
( ) , 。
斜面对滑块的弹力对滑块做的功小于滑块 某个物体的能量减少 一定存在其他物体
(2) (2) ,
增加的机械能 的能量增加 且减少量和增加量一定相等
( ) , 。
斜面对滑块的弹力对滑块做的功等于滑块 典例2 如图所示 倾角 θ °的粗糙斜面固定
(3) , =30
增加的重力势能 在地面上 长为 l 质量为 m 粗细均匀 质量分
( ) , 、 、 、
滑块所受合力对滑块做的功等于滑块增加 布均匀的软绳置于斜面上 其上端与斜面顶端
(4) ,
的机械能 平齐 重力加速度为g 用细线将物块与软绳连
( ) , 。
答案 接 物块由静止释放后向下运动 直到软绳刚好
(1)✕ (2)√ (3)✕ (4)✕ , ,
典例1 ( 浙江 月, , 分)一位游客正在体 全部离开斜面 此时物块未到达地面 在此过
2023 1 4 3 ( ),
验蹦极 绑上蹦极专用的橡皮绳后从跳台纵身而 程中
, ( )
下 游客从跳台下落直到最低点过程中 N
。 ( )
弹性势能减小
A.
重力势能减小
B.
物块的机械能逐渐增加
机械能保持不变
A.
C.
绳一绷紧动能就开始减小
软绳的重力势能共减少了1mgl
D.
B.
答案 B 4
物块与软绳减少的重力势能之和等于软绳克
高考变式 定性到定量 现有一质量为 m 的滑 C.
服摩擦力所做的功
雪运动员从一定高度的斜坡自由下滑 如果运
。 软绳减少的重力势能大于其增加的动能与克
动员在下滑过程中受到的阻力恒定 斜坡倾角 D.
, 服摩擦力所做的功之和
为 ° 运动员滑至坡底的过程中 其机械能和
30 , , 答案 B
动能随下滑距离 s 变化的图像如图所示 重力
, 提分关键·方法提升
加速度 g 2 下列说法正确的是
=10 m/s , ( ) 应用能量守恒定律解题的步骤
运动员下滑过程中只有重 &+
A. *?&
力做功
-- BE= ?&
DD/
运动员下滑过程中受到的 /A U U 2UE
B. -/ D-F
阻力为 TN "6
D/ +6F ! -
60 N
F+
运动员下滑时加速度的大小为 F
2
C. 5 m/s
70 5年高考3年模拟 A版 高考物理
微专题 11 动力学和能量观点相结合的两类典型模型
学生用书P65
题型 1 传送带模型 由跨过定滑轮且不可伸长的轻绳相连 t
1 kg, , =
如图所示 传送带在电动机带动下 始终以速度 时刻 P 在传送带左端具有向右的速度 v
, , 0 2 =
v 匀速转动 将质量为 m 的墨块轻放在水平传 P 与定滑轮间的绳水平 不计定滑轮质
。 10 m/s, ,
送带上 初速度可忽略不计 墨块与传送带间 量和摩擦 小物体 P 与传送带之间的动摩擦因
( )。 。
的动摩擦因数为 μ 传送带足够长 重力加速度 数 μ . 传送带水平长度 L 绳足够长
, , =0 6, =15 m, ,
为 g g 2 关于小物体 P 的描述正确的是
。 =10 m/s 。
( )
W
W
1
1.动力学分析
' ,E D
E+E2U U +# 2
'+
小物体 P 从传送带左端离开传送带
A.
小物体 P 在传送带上运动的全过程中 加速
EL B. ,
'+ +E,3DU 度一直不变
U '+ EB ?HUEK
小物体 P 向右运动的过程中在传送带上留下
D W W C.
U U/Y BU U
B 的划痕长度为
9 m
小物体 P 向右运动的过程中和传送带之间因
*U EE, D.
摩擦产生的热量是
/ U 0U
60 J
' +D U KEB 答案 ACD
E,3D
进阶 倾斜传送·结合图像 在物流货场 广
2.能量分析 ,
泛应用着传送带搬运货物 如图甲所示 倾角为
, ,
' EK U#
°的传送带以恒定速度逆时针转动 在传送带
U' 8 GY U 37 ,
G
6F+ 6 F?& 8 顶端 A 处无初速度释放一个质量为 m 的
L G =2 kg
货物 可视为质点 经过 到达传送带的 B
( ), 2 s
'E UKUE+
端 货物与传送带的速度随时间变化图像如图
+,/U /Y WUU5, 。
*+&F2 /?Y Y Y U2 Ge?Y 乙所示 g 2 ° . ° .
, =10 m/s ,sin 37 =0 6,cos 37 =0 8。
下列说法正确的是
'* ( )
*6F
"5+*6 W NeT
& ?& 2
& * L
* "
E
能力进阶
#
c UT
典例1 (多选)如图 水平传送带一直以速度
, 甲 乙
v 顺时针转动 小物体 P Q 质量均为 A B 两点相距
1 =6 m/s , 、 A. 、 15 m
第6章 机械能守恒定律 71
货物与传送带间的动摩擦因数为 3
B.
2
货物从 A 运动到 B 过程中 传送带对货物做
C. ,
的功为
48 J
货物从 A 运动到 B 过程中 货物与传送带摩
D. , 典例2 如图所示 水平地面上有一足够长的木
,
擦产生的热量为
48 J 板 长木板的质量为 m 长木板的左端放
解题导引 , 1 =2 kg,
有一质量为 m 的小铁块 可视为质点
B'E#U 2 =1 kg ( ),
已知木板与地面间的动摩擦因数为 μ . 铁
W NeT 0 C/UB'! 1 =0 1,
ED+C. 块与木板间的动摩擦因数为 μ . 最大静摩
2 =0 5,
E 擦力等于滑动摩擦力 木板与铁块均静止 现
*/ U , 。
U( U 施加一水平向右的力 F 作用在铁块上 重力加
UT E (
速度 g 2
0 C/UE!B'D+C. =10 m/s )。
答案 D
当作用力为 F 时 求作用 后铁块
题型 2 滑块-木板模型
(1) 1 =4 N , 3 s
的速度大小和 内因摩擦产生的内能
1.动力学分析
3 s 。
当作用力为 F 时 求作用 后铁块
对滑块和木板进行受力分析 , 利用牛顿第二 (2) 2 =8 N , 3 s
的速度大小和 内因摩擦产生的内能
定律计算各自的加速度 分析滑块和木板的
3 s 。
,
答案 . .
运动时间 速度关系和位移关系 可以画出
(1)1 m/s 4 5 J (2)9 m/s 58 5 J
、 。
典例3 一块质量为 M 长为 l 的长木板 A 静止
滑块和木板的速度随时间变化的图像 帮助
、
,
放在光滑的水平面上 质量为 m 的物体 B 可视
分析和理解二者的相对运动情况
, (
。
2.能量分析 为质点 以初速度 v 从左端滑上长木板 A 的上
) 0
表面并从右端滑下 该过程中 物体 B 的动能减
对于滑块与木板相对静止的过程 由于相
, ,
(1) :
少量为 E 长木板 A 的动能增加量为 E
对位移为零 故滑块与木板所受的一对静摩
, Δ k B, Δ k A,
A B 间因摩擦产生的热量为 Q 下列说法正确
擦力做功不产生内能
、 ,
。
的是
对于滑块与木板相对滑动的过程
( )
(2)
#
利用动能定理和功能关系分析滑块和木板 W
①
"
各自的能量 分析系统能量的转化和转移
, 。
A B 组成的系统动量 机械能均守恒
注意区分三个位移 如图所示 A. 、 、
② ( )
E E Q 的值可能为 E E
计算摩擦力对滑块做功时 用滑块相对地面 B.Δ k B、Δ k A、 Δ k B =7 J,Δ k A =
a. ,
Q
的位移 x 2 J, =5 J
m;
E E Q 的值可能为 E E
计算摩擦力对木板做功时 用木板相对地面 C.Δ k B、Δ k A、 Δ k B =5 J,Δ k A =
b. ,
Q
的位移 x 3 J, =2 J
M;
若增大 v 和长木板 A 的质量 M B 一定会从
计算滑块和木板间因摩擦产生的热量时 用 D. 0 ,
c. ,
长木板 A 的右端滑下 且 Q 将增大
滑块相对木板的位移 x ,
Δ 。
解题导引 试用图像法结合选项,定性分析。
答案 B
72 5年高考3年模拟 A版 高考物理
实验 7 验证机械能守恒定律
学生用书P67
一、实验原理及装置图 如果在实验误差允许范围内满足 mgh
AB =
1mv 2 1mv 2 则机械能守恒定律得到验证
B - A , 。
%@ 2 2
3.方法三 图像法
3
在实验误差允许范围内若1v2 h 图线是一条
-
*# I 2
F' 过原点且斜率为g 的倾斜直线则机械能守恒
I ,
定律得到验证
I 。
四、误差分析
* 1.系统误差
求出重物的重力势能的减少量和对应过程动能 产生原因 本实验中因重物和纸带在下落
(1) :
的增加量 在实验误差允许范围内 若二者相 过程中要克服各种阻力 空气阻力 打点计时
, , ( 、
等 说明机械能守恒 从而验证机械能守恒 器阻力 做功 故动能的增加量 E 稍小于重
, , ) , Δ k
定律
力势能的减少量
E
即
E
E
。 Δ p, Δ k<Δ p。
二、操作要领及注意事项 改进的方法调整器材的安装 尽可能地
(2) : ,
1.如何安装打点计时器和纸带:使两限位孔在 减小阻力等
。
2.偶然误差
同一竖直线上 以减小摩擦力 纸带沿竖直方
, ;
产生原因 本实验在长度测量时会产生
向拉直
(1) :
。
误差
2.如何选择重物:选用密度大 体积小的重物
。
、 。
减小误差的方法 测下落距离时都从起始
3.实验操作时应注意哪些细节:实验时 应先
(2) :
,
点量起 一次将各点对应的下落高度测量完
接通电源 让打点计时器正常工作后再松开 , ,
,
或者多次测量取平均值来减小误差
纸带 让重物从靠近打点计时器处下落 。
, 。
五、其他方案
4.如何进行速度的计算:速度不能用 v gt 或
=
方案一 利用数据采集器研究动能和重力势能
v gh计算 应根据纸带上测得的数据 利
= 2 , , 转化所遵循的规律
h h
用 v n +1 - n -1计算 转换测量物理量 改变 θ 角 通过细线拉力最大
n= T 。 : ,
2 值和最小值的关系图像验证机械能守恒定律
。
三、数据处理
mv2
T mg T mg θ 若机械能守恒 则
1.方法一 利用起始点和第 n 个点 max - = l 、 min = cos , ,
选择开始的两点间距接近 的一条纸带
2 mm , 有 mg l l θ 1 mv2 从而得到 T
选取打的第一个点为起始点 在实验误差允 ( - cos ) = , max =
2
,
mg T
许范围内若满足 mgh 1mv 2 则机械能守恒
3 -2 min。
n= n ,
2
定律得到验证
。
2.方法二 任取两点 A、B
第6章 机械能守恒定律 73
方案三 研究弹性势能与动能变化量之间的关系
压缩弹簧 释放后弹力作用于滑块 研究弹性
, ,
势能变化量和动能变化量之间的关系
甲 乙
方案二 用定滑轮验证系统机械能守恒
74 5年高考3年模拟 A版 高考物理