专题06 机械能守恒定律　功能关系【讲】-2022年高考物理二轮复习讲练测（新教材新高考）

第二部分 功能与动量 专题06 机械能守恒定律　功能关系【讲】 目录 一．讲高考真题-----感悟核心素养 1 【考情研判】 1 【考题分析】 1 【题后总结】 7 【备考策略】 7 二．讲核心问题-----提炼主干必备知识 8 核心问题一 机械能守恒的判断及应用问题 8 核心问题二 功能关系的应用问题 12 核心问题三 动力学和能量观点的综合应用问题 15 三． 讲重点模型 18 （一）科学思维模型构建-----“三种典型连接体模型”的机械能守恒问题 18 （二）科学思维-----分析与综合思维能力 21 一．讲高考真题-----感悟核心素养 【考情研判】 本讲是高考的“重中之重”，常以选择题形式考查机械能守恒的判断及功能关系的简单分析与计算．功能关系渗透在整个物理学内容中，是历年高考综合题命题热点，常与直线运动、平抛运动、圆周运动及电磁学知识相结合，多以计算题形式出现，难度偏大．． 【考题分析】 【例1】（2021·浙江高考真题）如图所示，水平地面上有一高的水平台面，台面上竖直放置倾角的粗糙直轨道、水平光滑直轨道、四分之一圆周光滑细圆管道和半圆形光滑轨道，它们平滑连接，其中管道的半径、圆心在点，轨道的半径、圆心在点，、D、和F点均处在同一水平线上。小滑块从轨道上距台面高为h的P点静止下滑，与静止在轨道上等质量的小球发生弹性碰撞，碰后小球经管道、轨道从F点竖直向下运动，与正下方固定在直杆上的三棱柱G碰撞，碰后速度方向水平向右，大小与碰前相同，最终落在地面上Q点，已知小滑块与轨道间的动摩擦因数，，。 （1）若小滑块的初始高度，求小滑块到达B点时速度的大小； （2）若小球能完成整个运动过程，求h的最小值； （3）若小球恰好能过最高点E，且三棱柱G的位置上下可调，求落地点Q与F点的水平距离x的最大值。 【试题情境】本题以直线圆周与平抛组合模型为素材创设学习探索问题情境。 【考核要求】本题考核要求属于综合性。 【必备知识】本题考查的知识点为机械能守恒定律、动能定理、圆周平抛的规律等。 【关键能力】本题主要考察的关键能力是：（1）模型构建能力：要求能根据题目所给信息，建立直线圆周与平抛组合运动模型。（2）推理论证能力：根据机械能守恒定律、动量守恒、动能定理、圆周平抛的规律推理得出结论。 【学科素养】（1）考查物理观念：①物质观，滑块、斜面、轨道；②运动观，匀变速直线运动、圆周运动、平抛运动；③相互作用观，重力、弹力、摩擦力；④能量观，内能、机械能，动能定理，根据机械能守恒。（2）科学思维：能利用运动和相互作用的观念、能量的观念对物体的运动进行分析，根据根据机械能守恒定律、动量守恒、动能定理、圆周平抛的规律拆分并推导滑块运动过程中的物理量。 【例2】(多选)(2020·全国卷Ⅰ·20)一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2.则(　　) A．物块下滑过程中机械能不守恒 B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C．物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2 D．当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J 【试题情境】本题以在斜面上做匀加速直线运动为素材创设学习探索问题情境。 【考核要求】本题考核要求属于综合性。 【必备知识】本题考查的知识点为牛顿第二定律、动能定理、机械能、重力和摩擦力做功等等。 【关键能力】本题主要考察的关键能力是：（1）模型构建能力：要求能根据题目所给信息，建立初速度为零的匀减速直线运动模型。（2）推理论证能力：根据牛顿第二定律和动能定理推理得出物体在下滑过程中的摩擦因数和加速度。 【学科素养】（1）考查物理观念：①物质观，物体、斜面；②运动观，匀加速直线运动；③相互作用观，重力、弹力、摩擦力；④能量观，内能、机械能，动能定理。（2）科学思维：能利用运动和相互作用的观念、能量得观念对物体的运动进行分析，根据牛顿第二定律和动能定理推导物块在下滑过程中的加速度和摩擦因数等物理量。 【例3】(2020·浙江1月选考·20)如图所示，一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、竖直圆轨道(在最低点E分别与水平轨道EO和EA相连)、高度h可调的斜轨道AB组成．游戏时滑块从O点弹出，经过圆轨道并滑上斜轨道．全程不脱离轨道且恰好停在B端则视为游戏成功．已知圆轨道半径r＝0.1 m，OE长L1＝0.2 m，AC长L2＝0.4 m，圆轨道和AE光滑，滑块与AB、OE之间的动摩擦因数μ＝0.5.滑块质量m＝2 g且可视为质点，弹射时由静止释放且弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能．忽略空气阻力，各部分平滑连接，重力加速度g＝10 m/s2.求： (1)滑块恰好能过圆轨道最高点F时的速度vF大小； (2)当h＝0.1 m且游戏成功时，滑