第6章 第5节 机械能守恒定律和能量守恒-【高考零起点】2026年新高考物理总复习教用课件（艺考）

该高中物理高考复习课件聚焦“机械能守恒定律和能量守恒”核心考点，依据高考评价体系明确机械能守恒条件、动能势能转化等考查要求，通过典例归纳圆周运动、弹簧模型等常考题型，分析考点权重，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于高考真题训练与应试技巧指导，如结合2023、2024广东卷真题，通过“机械能守恒+向心力公式”解析圆弧轨道支持力计算，培养科学思维与能量观念，帮助学生掌握得分技巧，为教师复习教学提供精准指导。

第六章　机械能守恒 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 生物 1 目 录 ONTENTS C [典例精析] [知识梳理] [巩固练习] 生物 2 知 识 梳 理 生物 3 1.动能与势能(包括重力势能与弹性势能)的和叫做机械能。 2.在只有重力(或者弹力)做功的情形下，物体的动能与势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变，这个定律叫做机械能守恒定律。 3. 机械能守恒定律： (1)如果一个物体，只有重力对它做功，则该物体的动能和重力势能相互转化，但机械能总量不变。 (2)如果一个物体，只有弹力对它做功，则该物体的动能和弹性势能相互转化，但机械能总量不变。 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 4 (3)如果一个物体，只有重力和弹力对它做功，则该物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能总和不变。 4. 能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 5 5.如图，一弹簧下端固定在水平地面上，开始弹簧保持原长。在弹簧上放一物体，物体在重力作用下向下运动并且压缩弹簧，直到将弹簧被压缩到最低位置K处。在这一过程中，物体的速度先增加后减少，转折点在平衡位置H处。过程是这样的： 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 6 从物体刚开始接触弹簧到下降到H这一过程中，物体所受重力大于弹力，物体向下做加速运动，但随着弹力逐渐增加，物体所受合外力越来越小，所以物体做加速度越来越小的加速运动，在H点，物体的重力等于弹力，速度达到最大。在H到K的这一过程中，弹力大于重力，物体做减速运动，但随着弹力越来越大，物体做加速度越来越大的减速运动，直到K处速度变为零。 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 7 典 例 精 析 生物 8 例1　AB是竖直平面内的四分之一圆弧轨道，在下端B与水平直轨相切，如图所示。一小球自A点起由静止开始沿轨道下滑。已知圆轨道半径为R，小球的质量为m，不计各处摩擦。求： 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 9 求：(1)小球经过圆弧轨道的B点和水平轨道的C点时，所受轨道支持力NB、NC各是多大？ 由A到B的过程中，四分之一圆弧轨道对球不做功，只有重力做功，所以这个过程中机械能守恒，有mgR=m 对B点受力分析可知重力G和支持力两者的合力提供球做圆周运动的向心力，有NB－G= 当运动到C点时，竖直方向受力平衡，即NC=G。 所以有NB=3mg，NC=mg 3mg　mg 解析 答案 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)小球下滑到距水平轨道的高度为时所受轨道支持力N为多大？ 当运动到距水平轨道的高度为时，设此时的速度为v，所受轨道支持力为N，这一过程中只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得mgmv2 受力分析可得N－sin 30°mg=，N=mg。 即所受轨道支持力为mg。 答案 mg 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11 例2　山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动，一滑雪坡由AB和BC组成，AB是倾角为37°的斜坡，BC是半径R=5 m的圆弧面，圆弧面和斜面相切于B，与水平面相切于C，如图所示，AB竖直高度差h=8.8 m，运动员连同滑雪装备总质量为80 kg，从A点由静止滑下通过C点后飞落(不计空气阻力和摩擦阻力，g取10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8)。求： 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 12 (1)运动员到达C点的速度大小； 由A→C过程，应用机械能守恒定律得 mg(h＋Δh)=m，又Δh=R(1－cos 37°)， 可解得vC=14 m/s。 14 m/s 解析 答案 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)运动员经过C点时轨道受到的压力大小。 在C点，由牛顿第二定律得FC－mg=m 解得FC=3 936 N。 由牛顿第三定律知，运动员在C点时对轨道的压力大小为3 936 N。 3 936 N 解析 答案 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 巩 固 练 习 生物 15 答案 1.质量为m的物体从静止开始，以a=0.5g的加速度沿倾角为30°的斜面上滑到高度为h的位置，对该过程下列说法中正确的是 (　　) A.物体的机械能增加0.5mgh B.物体的机械能减少1.5mgh C.重力对物体做功mgh D.物体的动能增加mgh D 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16 物体上滑高度为h，斜面倾角30°，所以物体沿斜面滑动位移x==2h，加速度a=0.5 g，物体从静止开始匀加速，v2=2ax=2gh，所以物体增加的动能Ek=mv2=mgh，重力做负功，为－mgh，重力势能增加mgh，所以机械能增加量为mgh＋Ek=2mgh，所以A、B、C错，D正确，选D。 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 2.如图所示，用一轻绳系一小球悬于O点。现将小球拉至水平位置，然后释放，不计阻力。小球下落到最低点的过程中，下列表述正确的是 (　　) A.小球的机械能守恒 B.小球所受的合力不变 C.小球的动能不断减小 D.小球的重力势能增加 A 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 18 小球下落过程中，绳的拉力始终与速度垂直，不做功，只有重力做功，小球机械能守恒，A正确；小球在水平位置只受重力，在下落过程中，重力不变，绳的拉力大小变大，方向时刻变化，所以拉力与重力的合力变化，B错；下落过程中小球的运动速度变大，动能变大，C错；重力做正功，重力势能减小，D错。选A。 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 3.(2024广东卷)如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为y。所受合外力为F，运动时间为t。忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中。其F－y图像或y－t图像可能正确的是 (　　) B 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 20 A. B. C. D. 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 在木块下落H高度之前，木块所受合外力为木块的重力保持不变，即F=mg。当木块接触弹簧后，弹簧弹力向上，则木块的合力F=mg－k。到合力为零前，随着y增大F减小；当弹簧弹力大于木块的重力后到最低点，之后，木块开始反弹，过程中木块所受合外力向上，随着y减小F增大，反弹过程，随着y减小，图像向x轴负方向原路返回。故A错误，B正确。在木块下落H高度之前，木块做自由落体运动，根据y=gt2，速度逐渐增大， y－t图像斜率逐渐增大，当木块接触弹簧后到合 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 力为零前，根据牛顿第二定律有mg－k=F=ma，木块的速度继续增大，做加速度减小的加速运动，所以y－t图像斜率继续增大，当弹簧弹力大于木块的重力后到最低点过程中F=k－mg，木块所受合外力向上，木块做加速度增大的减速运动，所以y－t图斜率减小，到达最低点后，木块向上运动，经以上分析可知，木块先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，再做匀减速直线运动到最高点，而C图中H点过后速度就开始逐渐减小，实际速度还应该增大， 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 直到平衡位置速度到达最大，然后速度逐渐减为零；D图前半段速度不变，不符合题意，正确y－t示意图如下。 故C、D错误。 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 4.如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是 (　　) A.甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A机械能守恒 B.乙图中，物体A固定，物体B沿斜面匀速下滑，物体B的机械能守恒 C 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 25 C.丙图中，不计任何阻力和定滑轮质量时，A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒 D.丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，合外力不为零所以小球的机械能不守恒 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，故A错误；乙图中，B匀速下滑，有摩擦力做负功，故其机械能不守恒，故B错误；丙图中，不计任何阻力和定滑轮质量时，A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒，故C正确；丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，合外力不为零，但绳子拉力不做功，所以小球的机械能守恒，故D错误。故选C。 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 5.在地面上将质量为m的小球以初速度v0斜向上抛出。当它上升到离地面某一高度时，它的势能恰好等于当时的动能。 则这个高度是(以地面为零势能面) (　　) A. C. B 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 28 抛出后只有重力做功机械能守恒，以地面为参考平面，设上升高度为h，则m=mgh＋mv2，又因为mgh=mv2，得h=，选B。 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 6.把质量为0.5 kg的石块从15 m高处以30°角斜向上方抛出(如图)，初速度v0=10 m/s。不计空气阻力，则落地时石块的速度为(　　)(取g=10 m/s 2) A.20 m/s B.24 m/s C.28 m/s D.32 m/s A 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 30 因为只有重力做功，机械能守恒。规定地面为零势能平面，根据机械能守恒定律得mgh＋mmv2，得v=20 m/s。或根据动能定理得mgh=mv2－m，得v=20 m/s 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 7.(2023广东卷)(多选)人们用滑道从高处向低处运送货物。如图所示，可看作质点的货物从圆弧滑道顶端P点静止释放，沿滑道运动到圆弧末端Q点时速度大小为6 m/s。已 知货物质量为20 kg，滑道高度h为4 m，且过Q点的切线水平，重力加速度取10 m/s2。关于货物从P点运动到Q点的过程，下列说法正确的有 (　 　) BCD 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 32 A.重力做的功为360 J B.克服阻力做的功为440 J C.经过Q点时向心加速度大小为9 m/s2 D.经过Q点时对轨道的压力大小为380 N 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 重力做功WG=mgh=800 J，A错误；下滑过程据动能定理可得WG－Wf=m，代入数据解得，克服阻力做的功Wf=440 J，B正确；经过Q点时向心加速度大小a==9 m/s2，C正确；经过Q点时，据牛顿第二定律可得F－mg=ma，解得货物受到的支持力大小F=380 N，据牛顿第三定律可知，货物对轨道的压力大小为380 N，D正确。故选B、C、D。 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 8.如图所示，轻弹簧下端固定，竖立在水平面上。其 正上方A位置有一只小球。小球从静止开始下落，在 B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力与重 力大小相等，在D位置小球速度减小到零。在小球下 降阶段，下列判断中正确的是 (　　) A.在B位置小球动能最大 B.在C位置小球加速度最大 C.从A→C过程中，小球重力势能的减少等于小球动能的增加 D.从B→D过程中，小球重力势能的减少小于弹簧弹性势能的 增加 D 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 35 球速度最大，动能最大的时候，是加速度等于零时，由题可知，小球在C位置时弹力与重力大小等，加速度为零，此时速度最大，动能最大，加速度最小，故A、B错误；A→C过程中，小球重力势能的减少等于小球动能的增加和弹簧弹性势能的增加，故C错误；B→D过程中，小球减小的动能和重力势能变成弹簧的弹性势能，故小球重力势能的减少小于弹簧弹性势能的增加，故D正确。故选D。 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9.如图，物体A、B通过轻质细绳及轻质弹 簧连接在轻滑轮两侧，物体A、B的质量分 别为2m、m。开始时细绳伸直，物体B静止 在桌面上，用手托着物体A使弹簧处于原长 且A与地面的距离为h。放手后物体A下落，着地时速度大小为v，此时物体B对桌面恰好无压力。不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是 (　　) 答案 B 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 37 A.弹簧的劲度系数为 B.物体A下落过程中，物体A和B组成的系统机械能不守恒 C.物体A着地时的加速度大小为0.25g D.物体A着地时弹簧的弹性势能为2mgh－mv2 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由着地时速度大小为v，此时物体B对桌面恰好无压力，可得此时弹簧的弹力为mg，则可得弹簧的劲度系数k=，故A错误；物体A下落过程中，物体A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，物体A和B组成的系统机械能不守恒，B正确；对A受力分析，竖直方向受绳子拉力，重力，由牛顿第二定律得2ma=2mg－mg，解得a=0.5g，故C错误；由机械能守恒可得物体A着地时弹簧的弹性势能Ep=2mgh－2mv2=2mgh－mv2，故D错误。故选B。 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10.(多选)如图，卷扬机的绳索通过定滑轮用 力F 拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面 加速向上移动。在移动过程中，下列说法正 确的是 (　 　) A.F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做 的功之和 B.F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之 和 C.木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能 D.F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做 的功之和 答案 CD 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 40 重力做负功，重力势能增加，木箱克服重力做的功等于重力势能增加量，C正确；对木箱由动能定理得WF＋WG＋Wf=ΔEk，即WF=ΔEk－WG－Wf，重力、摩擦力均做负功，所以WF=ΔEk＋WG克＋Wf克，WG克=ΔEp，ΔEk＋ΔEp=ΔE，所以WF=ΔE＋Wf克，即F对木箱做功等于木箱增加的机械能与克服摩擦力做功之和，D正确。选C、D。 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11.把小球放在竖立的弹簧上，并把球往下 按至A位置，如图甲所示。迅速松手后，球 升高至最高位置C(图丙)，途中经过位置B时 弹簧正处于原长(图乙)。忽略弹簧的质量和 空气阻力。则小球从A运动到C的过程中， 下列说法正确的是 (　　) A.经过位置B时小球的加速度为0 B.经过位置B时小球的速度最大 C.小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒 D.小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小 答案 C 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 42 B点时，弹簧处于原长，小球只受重力，加速度为g，A错；松手瞬间弹力F＞mg，合力向上，小球向上加速，F－mg=ma，F减小，a减小，小球向上做加速度减小的加速运动，当F=mg时，运动速度最大，继续向上运动，F＜mg，合力向下，小球开始减速，B错；小球、地球、弹簧组成的系统只有重力弹力做功，机械能守恒，C正确，D错误。选C。 解析 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12.如图所示，半径R=0.40 m的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与粗糙的水平地面相切于圆环的端点A。一质量m=0.10 kg的小球，以初速度v0=7.0 m/s在水平地面上向左做加速度a=3.0 m/s2的匀减速直线运动，运动4.0 m后，冲上竖直半圆环，最后小球落在C点。求A、C间的距离(取重力加速度g=10 m/s2)。   返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 44 小球向左运动的过程中小球做匀减速直线运动，则由=－2as，得vA=5 m/s。如果小球能够到达B点，则在B点的最小速度为vmin，则由mg=，得vmin=2 m/s。小球从A点到B点的过程中，根据机械能守恒可得mgh＋mm，计算得出vB=3 m/s，因为vB＞vmin，故小球能够到达B点，且从B点做平抛运动，在竖直方向上有2R=gt2，在水平方向上有sAC=vBt，计算得出sAC=1.2 m，故AC之间的距离为1.2 m。 1.2 m 解析 答案 返回 第五节　机械能守恒定律和能量守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 感谢聆听 46 $