第7课时 动能定理 机械能守恒 能量守恒-（配套课件）2022新高考物理【步步高】大二轮专题复习与增分策略（津鲁琼辽鄂）

专题二　能量与动量 第7课时　动能定理　机械能守恒　能量守恒 命题规律 1.命题角度：(1)动能定理的综合应用； (2)机械能守恒定律及应用； (3)能量守恒定律. 2.常考题型：计算题. 内容索引 NEIRONGSUOYIN 高考题型1　动能定理的综合应用 高考题型2　机械能守恒定律的应用 专题强化练 高考预测 高考题型3　能量守恒定律的应用 3 1.应用动能定理解题的步骤图解： 高考题型1 动能定理的综合应用 2.应用动能定理的四点提醒： (1)动能定理往往用于单个物体的运动过程，由于不涉及加速度及时间，比动力学方法要简捷. (2)动能定理表达式是一个标量式，在某个方向上应用动能定理是没有依据的. (3)物体在某个运动过程中包含几个运动性质不同的小过程(如加速、减速的过程)，对全过程应用动能定理，往往能使问题简化. (4)多过程往复运动问题一般应用动能定理求解. 例1　(2019·全国卷Ⅲ·17)从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用.距地面高度h在3 m以内时，物体上升、下落 过程中动能Ek随h的变化如图1所示.重力加速度取 10 m/s2.该物体的质量为 A.2 kg B.1.5 kg C.1 kg D.0.5 kg 图1 √ 解析　设物体的质量为m，则物体在上升过程中，受到竖直向下的重力mg和竖直向下的恒定外力F，当Δh＝3 m时，由动能定理结合题图可得－(mg＋F)Δh＝(36－72) J；物体在下落过程中，受到竖直向下的重力mg和竖直向上的恒定外力F，当Δh＝3 m时，再由动能定理结合题图可得(mg－F)Δh＝(48－24) J，联立解得m＝1 kg、F＝2 N，选项C正确，A、B、D均错误. 例2　如图2所示，AB为一固定在水平面上的半圆形细圆管轨道，轨道内壁粗糙，其半径为R且远大于细管的内径，轨道底端与水平轨道BC相切于B点.水平轨道BC长为2R，动摩擦因数为μ1＝0.5，右侧为一固定在水平面上的粗糙斜面.斜面CD足够长，倾角为θ＝37°，动摩擦因数为μ2＝0.8.一质量为m，可视为质点的物块从圆管轨道顶端A点以初速度v0＝ 水平射入圆管轨道，运动到B点时对轨道的压力大小 为自身重力的5倍，物块经过C点时速度大小不发 生变化，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速 度为g，求： (1)物块从A点运动到B点的过程中，阻力所做的功； 图2 解析　物块运动到B点时，设轨道对其支持力大小为FN，由牛顿第三定律知FN＝FN′＝5mg， (2)物块最终停留的位置. 解析　设物块沿斜面上升的最大位移为x，由动能定理有 1.判断物体或系统机械能是否守恒的三种方法 高考题型2 机械能守恒定律的应用 定义判断法 看动能与重力(或弹性)势能之和是否变化 能量转化判断法 没有与机械能以外的其他形式的能转化时，系统机械能守恒 做功判断法 只有重力(或弹簧的弹力)做功时，系统机械能守恒 2.机械能守恒定律的表达式 轻 绳 模 型     ①分清两物体是速度大小相等，还是沿绳方向的分速度大小相等. ②用好两物体的位移大小关系或竖直方向高度变化的关系. 3.连接体的机械能守恒问题 轻 杆 模 型     ①平动时两物体速度相等，转动时两物体角速度相等.沿杆方向速度大小相等. ②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. ③对于杆和球组成的系统，忽略空气阻力和各种摩擦且没有其他力对系统做功，则系统机械能守恒. 轻 弹 簧 模 型   ①含弹簧的物体系统在只有弹簧弹力和重力做功时，物体和弹簧组成的系统机械能守恒，而单个物体机械能不守恒. ②同一根弹簧弹性势能大小取决于弹簧形变量的大小，在弹簧弹性限度内，形变量相等，弹性势能相等. ③由两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统，当弹簧形变量最大时，弹簧两端连接的物体具有相同的速度；弹簧处于自然长度时，弹簧弹性势能最小(为零). 例3　(2021·安徽高三联考)如图3甲所示，在竖直平面内固定一光滑的半圆形轨道ABC，小球以一定的初速度从最低点A冲上轨道，图乙是小球在半圆形轨道上从A运动到C的过程中，其速度平方与其对应高度的关系图像.已知小球在最高点C受到轨道的 作用力为2.5 N，空气阻力不计，B点 为AC轨道中点，g＝10 m/s2，求： (1)图乙中b的值；(结果不用带单位) 图3 答案　25 考向一　单个物体机械能守恒 解析　小球在光滑轨道上运动，只有重力做功，故机械能守恒， 解得：vA2＝v2＋2gh 即为：b＝(9＋2×10×0.8) m2/s2