专题2.2 机械能守恒定理和功能关系（讲）-2023年高考物理二轮复习讲练测（新高考专用）

2023年高考物理二轮复习讲练测（新高考专用） 专题二 能量和动量（讲） 2.2 机械能守恒定律和功能关系 一、考情分析 近3年考情分析 考点要求 等级要求 考题统计 2022 2021 2020 单物体的机械能守恒问题 Ⅱ 2022·全国乙卷·T16 2021·重庆卷·T5 2021·浙江1月卷·T6 2021·广东卷·T9 2020·全国I卷·T20 连接体的机械能守恒问题 Ⅱ 2022·山东卷·T16 含弹簧类机械能守恒问题 Ⅱ 2022·江苏卷·T10 2021·江苏卷·T14 功能关系的综合应用 Ⅱ 2021·浙江1月卷·T11 2021·北京卷·T20 动力学观点和能量观点的综合应用 Ⅱ 2021·山东卷·T18 传送带模型中的动力学和能量问题 Ⅱ 用动力学和能量观点解决多过程问题 Ⅱ 2022·上海卷·T19 2022·浙江1月卷·T20 2021·浙江1月卷·T21 2020·浙江1月卷·T20 2020·浙江7月卷·T21 考情总结 从近几年高考题中可以看出，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，以计算形式考查动力学、动量守恒、机械能守恒及功能关系的综合应用．从高考命题的背景可以看出，试题更注重联系生活实际考查学生学以致用的能力． 应考策略 功能关系渗透在整个物理学内容中，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．本节备考，一是要正确理解机械能守恒的条件及表达式、常见功能关系及能量守恒定律；二是要正确应用“守恒思想”(机械能守恒、能量守恒)和常用方法(守恒法、转化法、转移法)． 二、思维导图 三、讲知识 1．机械能守恒成立的条件：除重力(弹力)外其他力不做功，只是动能和势能之间的转化． 2．机械能守恒定律的表达式 (1)守恒的观点：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2. (2)转化的观点：ΔEk＝－ΔEp. (3)转移的观点：EA增＝EB减． 3．力学中几种功能关系 (1)合外力做功与动能的关系：W合＝ΔEk. (2)重力做功与重力势能的关系：WG＝－ΔEp. (3)弹力做功与弹性势能的关系：W弹＝－ΔEp. (4)除重力及系统内弹力以外其他力做功与机械能的关系：W其他＝ΔE机． (5)滑动摩擦力做功与内能的关系：Ffl相对＝ΔE内． 四、讲重点 重点1 单物体的机械能守恒问题 1.表达式 2.一般步骤 3.选用技巧 (1)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，转化观点不用选取零势能面. (2)在处理连接体问题时，通常应用转化观点和转移观点，都不用选取零势能面. 重点2 连接体的机械能守恒问题 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. 2.注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系. 3.列机械能守恒方程时，一般选用ΔEk＝－ΔEp或ΔEA＝－ΔEB的形式. 4. 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 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) 重点3 含弹簧类机械能守恒问题 1.由于弹簧的形变会具有弹性势能，系统的总动能将发生变化，若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功，系统机械能守恒. 2.在相互作用过程特征方面，弹簧两端物体把弹簧拉伸至最长(或压缩至最短)时，两端的物体具有相同的速度，弹性势能最大. 3.如果系统每个物体除弹簧弹力外所受合力为零，当弹簧为自然长度时，系统内弹簧某一端的物体具有最大速度(如绷紧的弹簧由静止释放). 重点4　功能关系的综合应用 1.力学中几种功能关系 (1)合外力做功与动能的关系：W合＝ΔEk. (2)重力做功与重力势能的关系：WG＝－ΔEp. (3)弹力做功与弹性势能的关系：W弹＝－ΔEp. (4)除重力及系统内弹力以外其他力做功与机械能的关系：W其他＝ΔE机． (5)滑动摩擦力做功与内