考点23 机械能守恒定律及其应用（核心考点精讲精练）-备战2024年高考物理一轮复习考点帮（新高考专用）

考点23 机械能守恒定律及其应用 1. 3年真题考点分布 题型 选择题、解答题 高考考点 机械能守恒定律的理解与判断；解决单个物体的机械能守恒问题；解决多个物体机械能守恒问题（包括轻绳模型、轻杆模型和轻弹簧模型）； 新高考 2023 上海卷3题、全国甲卷14题、全国甲卷14题、湖南卷8题 2022 河北卷9题、上海卷19题、江苏卷10题、湖北卷5题、湖北卷16题、 2021 重庆卷5题、河北卷6题、海南卷2题、浙江春招卷22题 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近3年新高考卷对于运动的描述考查共计13次，主要考查： 1. 机械能守恒定律的理解和判断； 2. 单个物体的机械能守恒问题的理解和计算； 3. 多个物体关联的机械能守恒问题的理解和计算 【备考策略】理解并掌握机械能的概念，理解机械能的守恒条件；理解多物体构成速度关联问题并解决系统机械能守恒问题。 【命题预测】本节内容是新高考各省命题的常考知识点之一，容易考察机械能的概念，机械能守恒条件的理解以及机械能守恒条件的运用。本节内容在高考题中一般会以中等及以上的题型出现，压轴题出现的概念会偏大，2024年考生需要强化模型概念，理解速度关联问题，建立守恒概念。 考法一 机械能守恒的理解与判断 一、重力做功与重力势能的关系 1. 重力做功的特点 （1）重力做功与 无关，只与始末位置的 有关； （2）重力做功不引起物体 的变化． 2．重力势能 （1）表达式：Ep＝ . （2）重力势能的特点 ①矢标性：重力势能是标量，有正负，其正负表示大小； ②相对性：重力势能具有相对性，在计算重力势能之前必须选择参考面，参考面的选择是任意的，通常以地面作为参考面； ③系统性：重力势能是物体和 所共有的，不是物体单独所有。如果没有地球对物体的吸引，就谈不上重力做功和重力势能了。 3．重力做功与重力势能变化的关系 (1)定性关系：重力对物体做正功，重力势能 ；重力对物体做负功，重力势能 ； (2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减小量．即WG＝ ＝ . 二、弹性势能的表达 1．弹性势能 （1）定义：发生 的物体之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能． （2）弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能 ；弹力做负功，弹性势能 ．即W＝ . （3）表达式 ①“化变力为恒力”求弹力做功：W总=F1△x1+F2△x2+F3△x3+F4△x4+…… ②利用F-x图像：图像与x轴所围成面积的数值就是弹力做的功； ③表达式（以弹簧原长为零势点）：（x指弹簧的形变量） 3、 机械能守恒定律 1. 机械能：动能、重力势能和弹性势能统称机械能； （1） 机械能是标量，只有大小，没有方向，但有正负，其正负表示大小； （2） 机械能具有相对性，只有参考系和参考面确定后，机械能的研究才有意义； （3） 机械能是状态量，对应着某一时刻或某一位置； 2. 机械能守恒定律 （1） 内容：在只有重力（不考虑空气阻力的各种抛体运动）或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转换，总的机械能保持不变； （2） 机械能守恒的条件 ①只有重力或系统内弹力做功，物体的机械能守恒； ②除重力和系统内弹力外，物体受到的其他力不做功或其他力做功代数和为零； 3. 机械能守恒的三种表达式 表达式 表达意义 守恒观点 系统内初末状态机械能总和相等 转化观点 系统（或物体）机械能守恒时，系统减少（或增加）的动能等于系统减少（或增加）的动能 转移观点 在A、B组成的系统中，A机械能的增加量等于B机械能的减少量 4．机械能守恒判断的三种方法 定义法 利用机械能的定义直接判断，分析物体或系统的动能和势能的和是否变化，若不变，则机械能守恒 做功法 若物体或系统只有重力或系统内弹力做功，或有其他力做功，但其他力做功的代数和为零，则机械能守恒 转化法 若物体或系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式能的转化，则机械能守恒 5. 机械能守恒条件的理解及判断 （1）机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力为零；“只有重力或弹力做功”不等于“只受重力或弹力作用”． （2）对于一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等情况，除非题目特别说明，否则机械能必定不守恒． （3）对于系统机械能是否守恒，可以根据能量的转化进行判断．严格地讲，机械能守恒定律的条件应该是对一个系统而言，外力对系统不做功(表明