专题06 机械能守恒定律　功能关系和能量守恒定律（讲义）-【高频考点解密】2024年高考物理二轮复习高频考点追踪与预测（江苏专用）

专题06　机械能守恒 功能关系和能量守恒定律 1 02考情分析·解密高考 1 03高频考点·以考定法 2 2 一、机械能守恒定律的应用 2 二、功能关系的综合应用 3 三、能量守恒定律的综合应用 4 4 9 考向1：机械能守恒定律在连接体中的综合应用 9 考向2：能量守恒定律在曲线运动中光的应用 11 考向3：能量守恒定律在板块问题中的应用 13 04核心素养·难点突破 17 05创新好题·轻松练 25 考点内容 要求 学习目标 机械能守恒定律的应用 III 1. 掌握机械能守恒的条件及机械能守恒条件的应用； 2. 掌握常见力做功和相应的能量转化； 3. 掌握利用能量观点在曲线运动和板块问题中的应用； 功能关系的综合应用 III 能量守恒定律的综合应用 III 一、机械能守恒定律的应用 1．判断物体或系统机械能是否守恒的三种方法 （1）做功判断法：只有重力和系统内弹力做功时，系统机械能守恒。 （2）能量转化判断法：没有机械能以外的其他形式的能与机械能转化时，系统机械能守恒。 （3）定义判断法：看动能与重力(或弹性)势能之和是否变化。 2．利用机械能守恒定律的解题步骤 3．利用机械能守恒定律列方程的三种表达形式 4．系统机械能守恒问题中三类常见的连接体 速率相等的连接体 两物体在运动过程中速率相等，根据系统减少的重力势能等于系统增加的动能列方程求解 角速度相等的连接体 两球在运动过程中角速度相等，线速度大小与半径成正比，根据系统减少的重力势能等于系统增加的动能列方程求解 某一方向分速度相等的连接体 A放在光滑斜面上，B穿过竖直光滑杆PQ下滑，将B的速度沿绳的方向和垂直于绳的方向分解，如图所示，其中沿绳子方向的速度vx与A的速度大小相等，根据系统减少的重力势能等于系统增加的动能列方程求解 5. 含弹簧的物体系统机械能守恒分析注意 （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)。 6．易错易混点 （1）含弹簧的物体系统机械能守恒时，分析系统机械能变化时没有考虑到弹簧，将弹簧遗漏。 （2）绳子突然绷紧、非弹性碰撞、有摩擦力或电(磁)场力做功等情况，机械能一般不守恒。 （3）分析关联物体机械能守恒时，应注意寻找用绳或杆连接的物体间的速度关系和位移关系。 二、功能关系的综合应用 1. 常见的功能关系 2. 功能关系的应用 （1）根据功能关系可以由功求对应的能量变化，也可以根据能量变化求对应力做的功，进而求解其他相关量。 （2）动能定理是最常用的功能关系。 （3）单独应用功能关系的情况较少，在很多问题中，功能关系经常与动能定理、机械能守恒定律或能量守恒定律结合应用。 三、能量守恒定律的综合应用 1．含摩擦生热、焦耳热、电势能等多种形式能量转化的系统，优先选用能量守恒定律。 2．应用能量守恒定律解题的两条基本思路 （1）某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等，即ΔE减＝ΔE增。 （2）某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等，即ΔEA减＝ΔEB增。 3．当涉及摩擦力做功时，注意摩擦产生的热量Q＝f x相对，x相对为相对滑动的两物体间相对滑动路径的总长度。 【典例1】（多选）（2023·全国·统考高考真题）如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度v0开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时（   ）    A．木板的动能一定等于fl B．木板的动能一定小于fl C．物块的动能一定大于 D．物块的动能一定小于 【典例2】（2023·北京·统考高考真题）如图所示，质量为m的小球A用一不可伸长的轻绳悬挂在O点，在O点正下方的光滑桌面上有一个与A完全相同的静止小球B，B距O点的距离等于绳长L。现将A拉至某一高度，由静止释放，A以速度v在水平方向和B发生正碰并粘在一起。重力加速度为g。求： （1）A释放时距桌面的高度H； （2）碰撞前瞬间绳子的拉力大小F； （3）碰撞过程中系统损失的机械能。    【典例3】（2022·江苏·高考真题）如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块A连接在一起，处于压缩状态，A由静止释放后沿斜面向上运动到最大位移时，立即将物块B轻放在A右侧，A、B由静止开始一起沿斜面向下运动，下滑过程中A、B始终不分