07 专题二 第二讲 机械能守恒 能量守恒（Word教参）-【优化指导】2024高考物理二轮复习高中总复习·第2轮（新教材）

第二讲　机械能守恒　能量守恒 ◎高考命题分析 高考命题研究 四年考向分析 命题主线之 价值引领 1.科学本质、科学态度：以荡秋千、坐在轮胎上游戏娱乐、蹦极运动、公路减速带为试题情境，考查考生在解决问题时所体现的核心价值及学科核心素养水平，培养学生的学以致用的科学态度 2．社会责任：以风力发电、首钢滑雪大跳台、天宫空间站为试题情境，培养学生的民族自信心和自豪感、为人类社会服务的责任感 1.机械能守恒定律的简单应用： 浙江卷(2023)，全国乙卷(2022)，全国甲卷(2022)，河北卷(2021)，重庆卷(2021)，海南卷(2021) 2．功能关系的理解和应用： 浙江卷(2022、2021)，福建卷(2022)，全国卷Ⅰ(2020) 3．多物体系统的机械能守恒： 湖北卷(2022)，江苏卷(2020) 4．动力学与能量的综合问题： 山东卷(2021)，湖北卷(2022)，江苏卷(2022、2021、2020)；浙江卷(2021)，全国甲卷(2021)，福建卷(2021)，北京卷(2021) 命题主线之 能力引领 1.物理观念：在匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律的应用中提升力与运动的观念，在机械能守恒定律、功能关系的应用中提升能量的观念 2．科学思维：掌握过程分析法、图像法及守恒思想的应用，能解决力与运动的综合问题和临界、极值问题，提升推力论证、综合分析的能力 [对应学生用书P36]   1．判断物体或系统机械能是否守恒的方法 (1)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)能量转化判断法：机械能没有与其他形式的能转化时，系统机械能守恒。 2．机械能守恒定律的三种表达式 3．机械能守恒定律公式的选用技巧 (1)单物体机械能守恒：常用守恒观点和转化观点(如抛体类、摆动类、光滑轨道类)。 (2)系统机械能守恒：常用转化观点和转移观点(如绳或杆相连接的物体)。 [诠释题1]　(2021·河北卷)一个半径为R的圆柱体水平固定，横截面如图所示。长度为πR、不可伸长的轻质细绳，一端固定在圆柱体最高点P处，另一端系一个小球，小球位于P点右侧同一水平高度的Q点时，绳刚好拉直。将小球从Q点由静止释放，当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时，小球的速度大小为(重力加速度为g，不计空气阻力)(　　) A．　　　　　　 B． C． D． A　解析：小球下落的高度为h＝(π－)R＋R＝R，小球下落过程中，根据机械能守恒定律有mgh＝mv2，得出v＝，A正确。   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。  1．当涉及摩擦力做功时，机械能不守恒，应用能量的转化和守恒定律。 2．特别注意摩擦产生的热量Q＝Ffx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。 [诠释题2]　(2023·浙江1月选考)一名游客正在体验蹦极，绑上蹦极专用的橡皮绳后从跳台纵身而下。游客从跳台下落直到最低点过程中(　　) A．弹性势能减小　　　 B．重力势能减小 C．机械能保持不变 D．绳一绷紧动能就开始减小 B　解析：游客从跳台下落，开始阶段橡皮绳未拉直，只受重力作用做匀加速运动，下落到一定高度时橡皮绳开始绷紧，游客受重力和向上的弹力作用，弹力从零逐渐增大，游客所受合力先向下减小后向上增大，速度先增大后减小，到最低点时速度减小到零，弹力达到最大值。橡皮绳绷紧后弹性势能一直增大，A错误；游客高度一直降低，重力一直做正功，重力势能一直减小，B正确；下落阶段橡皮绳对游客做负功，游客机械能减少，转化为弹性势能，C错误；绳刚绷紧开始一段时间内，弹力小于重力，合力向下做正功，游客动能在增加；当弹力大于重力后，合力向上对游客做负功，游客动能逐渐减小，D错误。 [对应学生用书P37] [例1]　(2020·江苏卷)如图所示，鼓形轮的半径为R，可绕固定的光滑水平轴O转动。在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为m的小球，球与O的距离均为2R。在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为M的重物。重物由静止下落，带动鼓形轮转动。重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为ω。绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为g。求： (1)重物落地后，小球线速度的大小v； (2)重物落地后一小球转到水平位置A，此时该球受到杆的作用力的大小F； (3)重物下落的高度h。 答案：(1)2ωR　(2)　(3)ω2R2 解析：(1)线速度v＝ωr得v＝2ωR。 (2)向心力F向＝2mω2R。 设F与水平方向的夹角为α，则 F cos α＝F向，F