专题04 机械能守恒定律2025-2026学年高一下高中物理必修二期末专题复习课件（人教版2019）

这是一份专题04 机械能守恒定律2025-2026学年高一下高中物理必修二期末专题复习课件（人教版2019），共190页。PPT课件主要包含了思维导图，知识剖析，考点01功，考点01正功和负功，考点02正功和负功，正功和负功的物理意义，考点03功率，额定功率和实际功率，摩擦力做功的特点，考点07重力做的功等内容，欢迎下载使用。
功的计算式(1)当力的方向与位移的方向一致时，功的大小等于力的大小和位移的大小的乘积，即W=Fl;(2)当力的方向与位移的方向成某一角度α时，功的大小等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积，即W=Flcsα.
理解与应用(1)在使用公式W=Flcsα计算功时，公式中各量W、F、l都要取国际单位制单位.(2)功是一个标量，只有大小没有方向，因此合外力做的功等于各个力做功的代数和，或者等于合力所做的功.(3)公式W=Flcsα只适用于计算大小和方向均不变的恒力做的功，不适用于计算变力做的功.式中的l是力的作用点的位移.
理解与应用(4)公式W=Flcsα,可以理解为力乘以在力的方向上的位移，即W=F(lcsα);也可以理解为位移乘以在位移方向上的分力，即W=(Fcsα)L.(5)力F对物体所做的功W,只与F、L、α三者有关，与物体的质量、运动状态、运动形式及是否受其他力等因素均无关.
理解与应用(6)功是过程量，对应一段位移或一段过程.求力做的功时，一定要明确是哪个力在哪一段位移上(或在哪一个过程中)所做的功.
正功与负功的判断利用公式W=Flcsα计算功时，F与l都只取绝对值，力对物体是做正功还是做负功，由力F和位移l的夹角α决定，如下表：
正功和负功的物理意义功是标量，只有大小没有方向，功的正、负既不表示功有方向，也不表示功的数值大小.正功和负功只表示两种相反的做功效果.
总功的计算当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，计算这几个力对物体所做的总功，通常有以下两种方法.(1)这几个力对物体所做的总功等于各个力分别对物体所做功的代数和.若以W1、W2、W3…分别表示力F1、F2、F3…所做的功，则这些力所做的总功为W总=W1+W2+W3+….
总功的计算(2)这几个力对物体所做的总功等于这几个力的合力对物体所做的功.若以F合表示这几个力的合力，则这些力所做的总功为W总=F合lcsα.
功率(4)功率是标量，只有大小，没有方向.(5)物理意义：功率是描述物体做功快慢的物理量.
考点04功率与速度之间的关系
对公式P=Fv的理解(1)力F与速度v是同一物体的两个物理量，且具有同时性.(2)力F可以是恒力，也可以是变力；可以是某一个力，也可以是几个力的合力.(3)速度v可能是恒定的，也可能是变化的；可以是瞬时速度，也可以是平均速度.
对公式P=Fv的理解(4)P、F与v的制约关系
摩擦力做功的特点(1)静摩擦力做功的特点①静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功.②在静摩擦力做功的过程中，静摩擦力起着传递机械能的作用，没有机械能转化为其他形式的能.③相互摩擦的系统内，一对静摩擦力做功的代数和总为零.
考点05一对摩擦力(相互作用力)做功的特点
摩擦力做功的特点(2)滑动摩擦力做功的特点①滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功.②在一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化有两个方面：一是相互摩擦的物体之间机械能的转移；二是机械能转化为内能，转化为内能的数值等于滑动摩擦力与相对路程的乘积.
摩擦力做功的特点③滑动摩擦力、空气阻力等做的功，在曲线运动或往返运动中等于力和路程(不是位移)的乘积.(3)摩擦力做功情况的例证分析
一对作用力与反作用力做功的特点作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在不同物体上.相互作用的两个物体，可能向相反方向运动；也可能向同一方向运动；可能一个运动，而另一个静止；还可能两个都静止.因此，分析一对作用力和反作用力的做功情况时，一定要根据功的定义，结合具体的运动情况进行分析.两个带正电的小球所受相互排斥力的做功情况例证分析.
一对作用力与反作用力做功的特点
一对平衡力做功的特点一对平衡力作用在同一物体上，若物体静止，则两个力都不做功；若物体运动，则这一对力所做的功在数值上一定相等，一正一负或均为零.
以恒定的输出功率运行汽车以恒定的输出功率加速运行，若运动过程中所受阻力F不变，其运动过程如下：
考点06汽车两种运行模型分析
以恒定的输出功率运行这一过程的速度、功率、牵引力随时间变化的图像如图8-1-8中的甲、乙、丙所示.
以恒定的加速度运行这一过程的速度、功率、牵引力随时间变化的图像如图8-1-9中的甲、乙、丙所示.
以恒定的加速度运行汽车以恒定加速度加速运行时，其运动过程如下：
重力做功公式WC=mgh的推导(1)情境一：质量为m的物体，从与地面高度是h1的位置A竖直向下运动到高度是h2的位置B(图8-2-1甲)。这个过程中重力所做的功是WC=mg△h=mgh1-mgh2。 (2)情境二：质量为m的物体，从与地面高度是h1的位置A沿着一个斜面向下运动到高度是h2的位置B',再水平运动到B(图8-2-1乙).物体沿斜面运动的距离为l,则这个过程中重力做的功是
重力做功公式WC=mgh的推导WG=(mgcsθ)l=mg△h=mgh1-mgh2.
重力做功的特点物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体的运动性质、是否受其他力以及运动的路径无关.功等于物体所受的重力跟起点高度的乘积mgh1与跟终点高度的乘积mgh2两者之差.
重力势能(1)定义物体因为处于一定的高度而具有的能量叫作重力势能,常用Ep表示.物体的质量越大，相对参考平面越高，物体的重力势能就越大.(2)表达式：Ep=mgh.
重力势能(3)单位在国际单位制中，重力势能的单位是焦耳，符号是J.1J=1kg·m·s⁻²·m=1N·m.(4)重力势能是标量，只有大小，没有方向，但有正、负之分.
重力势能(5)对重力势能的理解
重力做的功与重力势能变化量的关系(1)关系推导如图8-2-3所示，质量为m的物体自高度为h2处的A点落至高度为h1处的B点.重力做功WG=mg(h2−h1)=mgΔh
重力做的功与重力势能变化量的关系物体的重力势能由在A处的mgh2变为在B处的mgh1,重力势能的变化量&ΔEp=EpB−EpA=mgh1−mgh2=−mgΔh可见WG=−ΔEp.
重力做的功与重力势能变化量的关系(2)对WG=−ΔEp的理解.①WG=−ΔEp表明重力势能的变化只与重力做的功有关，而与其他力所做的功无关.②当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少，重力做了多少功，重力势能就减少多少.
重力做的功与重力势能变化量的关系③当重力对物体做负功时，物体的重力势能增加，物体克服重力做了多少功，重力势能就增加多少.
弹性势能的概念发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能.如卷紧的发条、拉长或压缩的弹簧、拉开的弓等都具有弹性势能.
弹性势能的大小(1)弹性势能跟形变的大小有关.例如，在弹性限度内，弹簧被拉伸或压缩的形变量越大，弹性势能越大.(2)弹簧的弹性势能还跟弹簧的劲度系数有关.不同的弹簧形变量相同时，劲度系数越大，弹性势能越大.(3)弹簧的弹力做正功，弹性势能减小；弹簧的弹力做负功，弹性势能增加.
考点10重力做的功与重力势能的比较
动能定理(1)内容力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化.(2)表达式(3)物理意义动能定理揭示了功和能之间的转化关系，合外力对物体所做的功是物体动能变化的量度，动能变化的大小由外力对物体做的总功的多少来决定.能量转化是通过做功来实现的.
动能定理与牛顿第二定律的应用比较
考点13 动能定理的应用方法
应用动能定理解题的流程图
用伽利略理想斜面实验探究能量(1)实验装置(如图8-4-1所示)(2)实验过程让静止的小球沿斜面A滚下，小球将滚上对接斜面B.
用伽利略理想斜面实验探究能量(3)实验现象在空气阻力和摩擦力很小时，无论斜面B陡一些，还是缓一些，小球总能到达斜面B上与释放点基本等高的位置，即h=hB.(4)实验结论这一事实说明小球在运动过程中“某个量是守恒的”.
能量概念的引入在伽利略的理想斜面实验中，当小球沿某一斜面从一定高度由静止滚下时，小球的高度不断减小，但速度不断增大，这说明小球凭借其位置而具有的物理量不断减少，但由于运动而具有的物理量不断增加.当小球从斜面底端沿另一个斜面向上滚动时，小球的位置不断升高，而速度不断减小.如果斜面是光滑的，当小球到达第二个斜面的同一高度时，速度为零，小球好像“记得”自己起始的高度，说明某种“东西”在小球运动过程中是不变的，由此人们引入了能量概念.
机械能(1)概念：重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为机械能.(2)表达式：E=Ek+Ep(3)理解①机械能是一个状态量，做机械运动的物体在某一位置时，具有确定的速度，也就具有确定的势能和动能，即具有确定的机械能.②机械能是一个相对量，其大小与参考系、零势能面的选取有关.而机械能的变化与参考系的选取无关.③机械能是标量，是系统共有的，有正有负.
考点15 动能与势能的相互转化
动能与势能的相互转化(1)动能与重力势能的相互转化荡秋千过程中，当秋千下降时，重力做正功，重力势能减少，动能增加，重力势能转化为动能；当秋千上升时，重力做负功，重力势能增加，动能减少，动能转化为重力势能.当只有重力做功时，若重力做正功，则重力势能转化为动能；若重力做负功，则动能转化为重力势能.(2)动能与弹性势能的相互转化如图8-4-3甲所示，以一定速度运动的小球能使弹簧压缩，这时小球克服弹力做功，小球的动能转化成弹簧的弹性势能；如图8-4-3乙所示，小球静止以后，被压缩的弹簧又能将小球弹回，这时弹力对小球做功，弹簧的弹性势能转化成小球的动能.
动能与势能的相互转化当只有弹簧弹力做功时，若弹力做正功，弹簧的弹性势能转化为小球的动能；若弹力做负功，小球的动能转化为弹簧的弹性势能.
理论推导(1)推导一如图8-4-5所示，物体沿光滑曲面滑下，只有重力对物体做功.从位置A到位置B的过程，由动能定理得重力做的功WG=EK2-E1,由重力做功和重力势能的关系得重力做的功Wc=EP1-E2,得 E-Ek1=EP1-Ep₂,EP1+E1=EP2+E2,即E1=E2.结论:在只有重力做功的物体系统内,动能和重力势能可以相互转化,而总的机械能保持不变
考点16 机械能守恒定律
理论推导(2)推导二结合前面已经探究过的弹力做功与弹性势能的关系，类比重力做功，对弹簧与小球组成的系统进行分析.如图8-4-6所示，取任意位置A′、B′,小球从位置A′到位置B′,由动能定理得弹力做的功WF=Ek2-Ek1,由弹力做功和弹性势能变化的关系得W=Ep₁-Ep₂,则Ep₁+E₁=Ep₂+Ek2,即E1=E2.结论：在只有弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.
内容在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变.这叫作机械能守恒定律.适用条件物体系统内部只有重力或弹力做功.
对守恒条件的进一步理解机械能守恒的具体情况有：(1)物体只受重力或弹力，不受其他力，如自由落体运动和各种抛体运动；(2)物体除受重力或系统内弹力外，还受其他力，但其他力不做功，如物体沿光滑固定的斜面或圆弧面下滑，物体受重力和支持力作用，但支持力不做功；(3)对于物体系统，除系统内的重力和弹力做功之外，外力不做功，有内力做功，但内力做功的代数和为零.(4)系统跟外界没有发生机械能的传递，系统内也没有机械能与其他形式的能发生转化.
考点17 机械能守恒条件的理解及应用
机械能守恒的判断方法判断机械能是否守恒时，首先要注意研究对象是单个物体还是物体系统，研究对象不同，得到的结果也会不一样.在对具体问题进行判断时，主要有如下三种基本方法.(1)做功条件分析法分析物体(或系统)的受力情况(包括内力和外力),明确各力做功的情况，若只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则物体(或系统)的机械能守恒.
机械能守恒的判断方法(2)能量转化分析法若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转化成其他形式的能(如内能),则系统的机械能守恒.(3)增减情况分析法若系统的动能与势能均增加或减少，系统内各个物体的机械能均增加或减少，则系统的机械能不守恒.
机械能守恒定律与动能定理的比较
验证机械能守恒定律实验目的(1)验证机械能守恒定律.(2)进一步熟悉打点计时器(或光电门)的使用.实验思路机械能守恒的前提是“只有重力或弹力做功”,因此设计实验时要考虑满足这一条件的情形.
实验思路情形1:自由下落的物体只受到重力作用，满足机械能守恒的条件.情形2:物体沿光滑斜面下滑时，虽然受到重力和斜面的支持力，但支持力与物体位移方向垂直，对物体不做功，也满足机械能守恒的条件.物理量的测量(1)质量的测量：可用天平测量.(2)高度的测量：可用刻度尺测量.(3)瞬时速度的测量
实验器材铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源.实验步骤(1)安装实验装置，如图8-5-3所示.(2)进行实验①将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔.用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方.先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落，打点结束后立即关闭打点计时器电源.
考点19 研究自由下落物体的机械能
实验中的注意事项(1)注意将打点计时器接在低压交流电源上，调节好振针的高度，使打出的点点迹清晰.(2)应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带.(3)选择点迹清晰且各点在一条直线上的纸带，最好是第1点和第2点间距离略小于2mm的纸带.
考点20 研究沿斜面下滑物体的机械能
方案1:实验装置如图8-5-6所示适用条件(2)由图可知Δhs=h1L,由已知的L值和所取的h₁、s值可算出△h值，然后可以求出滑块由G₁到G₂这段过程中重力势能的减少量ΔEp=mgΔh(3)由实验结果可看出在误差允许的范围内Ep=Ek，从而验证了机械能守恒定律.
考点21 验证机械能守恒定律的其他方案
用摆球和速度传感器验证机械能守恒定律(1)实验器材速度传感器、铁架台、细线、带孔小钢球.(2)实验步骤①实验装置如图8-5-10所示，先将速度传感器放在A点，使小球从偏离一定高度的某位置释放，测出小球经A点时的速度，测量A点相对最低点D点的高度；②依次将速度传感器放在B、C、D各点，使小球从同一位置释放，测出小球经B、C、D各点的速度，测量出各点相对D点的高度；
用摆球和速度传感器验证机械能守恒定律③将测得的数据记入表格中，比较在误差允许范围内，△E、与△E是否相等.(3)注意事项①小球每次应从同一位置释放；②由于小球要克服空气阻力做功，应选用密度大、体积小的小球.
以下不是电功电能单位的是（　　）A．千瓦时（kW•h）B．电子伏特（eV）C．毫安时（mA•h）D．焦耳（J）
千瓦时、电子伏特和焦耳都是功和能的单位，毫安时是电荷量的单位，故C正确，ABD错误。
考点01 功的定义、单位和计算式
如图是在巴黎奥运会上，举重男子61公斤级比赛中，中国选手打破自己保持的抓举奥运会纪录，成功卫冕。下列说法正确的是（　　）A．运动员受到杠铃的压力是由于手臂发生形变而产生的B．在举起杠铃的过程中，地面对运动员做正功C．在举起杠铃的过程中，杠铃对运动员的作用力始终等于杠铃重力D．手对杠铃的作用力与杠铃对手的作用力的方向始终相反
考点02 功的正负及判断
A.杠铃对运动员的压力是由于杠铃发生形变而产生的，故A错误；B.运动员站起的过程中，地面对其支持力的作用点没有发生位移，故没做功，故B错误；C.杠铃上升过程，存在超重、失重现象，故C错误；D.作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，故D正确。
如图甲所示，一水平传送带沿顺时针方向旋转，在传送带左端A处轻放一可视为质点的小物块，小物块从A端到B端的速度—时间变化规律如图乙所示，t＝6s时恰好到B点，则（　　）A．物块与传送带之间动摩擦因数为μ＝0.5B．AB间距离为20mC．小物块在传送带上留下的痕迹是8m
考点03 重力做功的特点和计算
D．若物块速度刚好到4m/s时，传送带速度立刻变为零，则物块不能到达B端
石磨是把米、麦、豆等粮食加工成粉、浆的一种工具。如图所示，石磨由下盘（不动盘）和上盘（转动盘）两部分组成。某人在手柄AB上施加方向总与OB垂直、大小为20N的水平力作用使石磨上盘匀速转动，已知B点到转轴O的距离为0.3m，则石磨上盘匀速转动一周的过程中克服摩擦力所做的功约为（　　）A．0B．6JC．19JD．38J
考点04 摩擦力做功的特点和计算
F与摩擦力一直是平衡力，F克服摩擦力做功，因F大小不变，方向不断变化，则在微小的位移内可认为是恒力，则微元功为ΔW＝FΔx，x＝2πr。代入数据解得克服摩擦力所做的功约为38J，故D正确，ABC错误。
如图所示，物体在力F的作用下水平发生了一段位移l。设这三种情形下力F和位移l的大小都是一样的。下列说法正确的是（　　）A．甲图中，力F对物体做负功B．乙图中，力F对物体做功为﹣Flcs30°C．乙图和丙图中，力F对物体做功相同D．甲图和乙图中，力F对物体做功相同
考点05 弹力（支持力、拉力、压力等）做功的计算
根据做功的计算公式W＝Flcsθ，式中θ为力F的方向与位移l方向之间的夹角，因此可知甲、乙、丙图中力F所做的功分别为W甲＝Flcs30°，W乙＝﹣Flcs30°，W丙＝Flcs30°，则可知，甲、丙两种情况力对物体做功相同且都做正功，乙图中力对物体做负功。故B正确，ACD错误。
如图所示，一根跨过定滑轮的细线与放在粗糙水平地面上的物体相连。现在细线的自由端施加一恒力F，将物体从A点途经B点拉到C点、已知AB＝BC，下列说法正确的是（　　）A．物体从A点到B和从B点到C点过程中克服摩擦力所做的功相等B．物体从A点到B点过程中克服摩擦力所做的功小于物体从B点到C点过程中克服摩擦力所做的功
考点06 变力做功的计算（非动能定理类问题）
C．拉力F在物体从A点到B点过程中所做的功等于物体从B点到C点过程中所做的功D．拉力F在物体从A点到B点过程中所做的功大于物体从B点到C点过程中所做的功
CD.作用在绳右端的力为F是恒力，作用在物体上的力F是变力，但根据变力转换为恒力做功公式，同一根绳上的张力相等可知拉物体的力也为F，设绳与水平的夹角为θ，则有WF＝Fcsθ•x，而从A到B和B到C的夹角θ逐渐增大，有WAB＞WBC，故C错误，D正确；AB.根据滑动摩擦力做功Wf＝fx＝μFN•x＝μ（mg﹣Fsinθ）x，可得θ逐渐增大，滑动摩擦力做功逐渐减小，可知A点到B点过程中克服摩擦力所做的功大于物体从B点到C点过程中克服摩擦力所做的功，故AB错误。
考点07 多个力做的总功
中国科学院上海光机所“羲和”物理实验室照片如图所示，其中的超强超短激光实验装置的输出功率为10拍瓦（1拍瓦＝1015W），激光脉冲持续的时间为5飞秒（1飞秒＝10﹣15s），则一个激光脉冲所携带能量约为（　　）A．50JB．500JC．50WD．500W
考点08 功率的定义、物理意义和计算式的推导
根据W＝Pt＝10×1015×5×10﹣15J＝50J，故A正确，BCD错误。
八年级的小明同学因担心上课迟到，一口气从一楼跑到三楼，用时10s，则他上楼过程中克服自身重力做功的功率最接近于（　　）A．30WB．300WC．3WD．3000W
考点09 平均功率的计算
从空中以40m/s的初速度平抛一重为10N的物体，物体在空中运动3s落地，不计空气阻力，取g＝10m/s2，落地前瞬间重力的功率为（　　）A．300WB．400WC．500WD．600W
考点10 瞬时功率的计算
物体落地瞬间vy＝gt＝10×3m/s＝30m/s所以PG＝Gvy＝10×30W＝300W故BCD错误，A正确。
如图甲所示，一汽车保持恒定功率经过AB、BC两段不同路面，该过程其v﹣t图像如图乙所示，则汽车（　　）A．在AB段所受阻力不变B．在AB段所受阻力逐渐减小C．在BC段牵引力逐渐增大D．在BC段牵引力逐渐减小
考点11 机车以恒定功率启动
AB．由v﹣t图像可知，汽车在AB段做匀速直线运动，且功率恒定，牵引力恒定，牵引力等于阻力，则所受阻力不变，故A正确，B错误；CD．由v﹣t图像斜率表示加速度可知，汽车在BC段做加速度减小的减速运动，根据P＝Fv可知，牵引力不断增大，故C正确，D错误。
如图所示，一架总质量为80kg的载货飞行器从地面由静止开始竖直向上做匀加速运动，当速度达到5m/s时，发动机达到额定功率5000W，之后保持额定功率继续向上又运动了20s到达目标位置。已知到达目标位置前飞行器已达到最大速度，空气阻力不计，重力加速度g取10m/s2，则（　　）
考点12 机车以恒定加速度启动
A．飞行器的最大速度为5m/sB．飞行器匀加速飞行阶段的牵引力为1000NC．飞行器匀加速飞行阶段的加速度大小为3m/s2D．飞行器达到额定功率后立即开始做匀速直线运动
如图所示，桌面离地高h，质量为m的小球离地高H．若以桌面为参考平面，则小球的重力势能为（　　）A．mghB．mgHC．mg（H﹣h）D．mg（H+h）
以桌面为零势能面，所以根据重力势能表达式Ep＝mgh，可知小球的重力势能为mg（H﹣h）。
考点13 重力势能的定义和性质
如图所示，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地高度为h。若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是（　　）A．mgh，减少mg（H﹣h）B．﹣mgh，减少mg（H+h）C．mgh，增加mg（H+h）D．﹣mgh，增加mg（H﹣h）
以桌面为参考平面，小球落地时的重力势能为﹣mgh，整个下落过程中重力势能减少了mg（H+h），故B正确，ACD错误。
考点14 重力势能的计算
如图所示，质量为m的金属小球，从离水面H高处自由下落后进入水中。已知水深为h，若以水面为参考平面，小球运动至水底时的重力势能为（　　）A．mgHB．﹣mgh C．mg（H﹣h）D．﹣mg（H+h）
以水面为参考平面，根据重力势能与重力做功的关系可知，小球运动至水底时的重力势能为Ep＝﹣mgh，故B正确，ACD错误；
考点15 重力势能的变化和重力做功的关系
宋代诗人苏轼的名句“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”中蕴含了一些物理知识。在人将弓拉开的过程中，下列说法正确的是（　　）A．人对弓的拉力做负功，弓的弹性势能变大B．人对弓的拉力做负功，弓的弹性势能变小C．人对弓的拉力做正功，弓的弹性势能变大D．人对弓的拉力做正功，弓的弹性势能变小
由于人的拉力与弓的形变方向相同，故人对弓做正功；在拉开过程中由于弓的形变量增大，故弹性势能增大，故C正确，ABD错误。
考点16 弹性势能的定义和性质
以下运动项目的描述，说法正确的是（　　）A．甲图中跳水运动员在空中运动到最高点时加速度为零B．乙图中研究羽毛球运动员击球动作时，运动员可视为质点C．丙图中撑杆跳运动员跳起到达最高点时，杆的弹性势能最大D．丁图中跨栏运动员在100米跨栏比赛中获得第一名，该运动员全程平均速度最大
考点17 弹性势能的影响因素和计算
A、甲图中跳水运动员在空中运动到最高点时受重力作用，加速度不为零，等于重力加速度，故A错误；B、乙图中研究羽毛球运动员击球动作时，运动员形状不可忽略，运动员不可视为质点，故B错误；C、丙图中撑杆跳运动员从跳起到到达最高点的过程中，杆的形变量是先增大后减小的，在最高点时杆的形变量不是最大，则在最高点杆的弹性势能不是最大，故C错误；D、丁图中跨栏运动员在100m米跨栏比赛中获得第一名，位移相同，时间最短，该运动员全程平均速度最大，故D正确。
如图所示，撑杆跳高运动员自起跳到跨越横杆的过程中，撑杆先发生弯曲再恢复到原状。在此过程中，下列说法正确的是（　　）A．重力对运动员做正功B．撑杆的弹性势能一直减小C．撑杆的弹性势能一直增加D．撑杆的弹性势能先增大后减小
考点18 弹性势能的变化和弹力做功的关系
撑杆先发生弯曲再恢复到原状，运动员向上运动，重力做负功，弹性势能先增大后减小。故D正确，ABC错误。
考点19 引力势能及其应用
小明同学利用如图所示装置测量弹簧枪内弹簧的弹性势能，扳动弹簧枪的扳机释放弹簧，弹簧的弹性势能转化为弹丸的动能，弹丸离开枪口，击中摆块并陷入其中，打击时间极短，摆块推动指针摆动，不计空气阻力（g取10m/s2）。实验步骤为：①测出弹丸的质量为10g，摆块的质量为20g；②调节摆块，使其静止时高度与枪口保持水平，测出悬点到摆块中心的距离为40cm；
考点20 探究弹簧的弹性势能和形变量的关系
③发射弹丸，击中摆块，弹丸与摆块摆动推动指针到最高点，指针显示摆角为60°。（1）弹丸击中摆块后两者的速度为 m/s，击中摆块前弹丸速度为 　 m/s。（2）若不计枪筒摩擦力，可测得弹簧枪内弹簧发射弹丸前的弹性势能为 J。
【答案】（1）2；6；（2）0.18。【解答】解：（1）设弹丸击中摆块前的速度为v1，弹丸击中摆块后两者的速度为v2；根据动能定理12(M+m)v22=(M+m)gR(1−cs60°)代入数据解得v2＝2m/s碰撞过程动量守恒mv1＝（M+m）v2代入数据解得v1＝6m/s（2）根据能量守恒，弹簧发射弹丸前的弹性势能Ep=12mv12=12×10×10−3×62J=0.18J。故答案为：（1）2；6；（2）0.18。
福建舰是我国自主设计建造的首艘弹射型航空母舰。借助配重小车可以进行弹射测试，测试时配重小车被弹射器从甲板上水平弹出后，落到海面上。调整弹射装置，使小车水平离开甲板时的动能变为调整前的4倍。忽略空气阻力，则小车在海面上的落点与其离开甲板处的水平距离为调整前的（　　）A．0.25倍B．0.5倍C．2倍D．4倍
考点21 动能的定义、性质、表达式
2024年国庆档电影推出《志愿军：存亡之战》深度展示了中国人民志愿军用青春和热血书写了伟大的爱国主义。电影中有一个故事情节，为及时给前方战士送去军粮，战士们冒着炮火熟练的驾驶着军车运送军粮，运送中其中一辆卡车中装有的粮食不断均匀的从车上掉落。现假设卡车在平直道路上匀速行驶，卡车运动过程中受到的阻力始终与车总重力成正比，则卡车运动过程中说法正确的是（　　）A．卡车行驶过程中总动能保持不变B．卡车行驶过程中受阻力保持不变C．卡车行驶过程中功率随时间均匀增加D．卡车行驶过程中牵引力的大小随时间均匀减小
考点22 动能大小的影响因素及比较
高铁列车在启动阶段的运动，可看作初速度为零的匀加速直线运动。在启动阶段，列车的动能（　　）A．与它的位移成正比B．与它的位移平方成正比C．与它的速度成正比D．所经历的时间成正比
考点23 用动能的定义式计算物体的动能
下列运动中的对象，动能保持不变，动量发生改变的是（　　）A．绕地球运行的同步卫星B．物体沿光滑斜面下滑C．飞镖水平投掷后D．荡秋千的小孩，每次荡起的高度保持不变
考点24 动能变化量的计算
如图为深坑打夯机工作示意图。电动机带动两个摩擦轮匀速转动，将夯杆从深坑竖直提起；当夯杆的下端刚到达坑口时，夯杆被松开一段时间后又落回坑底；周而复始地这样工作，就可将坑底夯实。已知电动机皮带运行速率v＝4m/s，两摩擦轮对夯杆的压力均为F＝2×104N，与夯杆的动摩擦因数均为μ＝0.3，夯杆的质量m＝1×103kg，坑深h＝4.2m，重力加速度g＝10m/s2，不计空气阻力及夯实坑底引起的深度变化，则（　　）A．夯杆在上升阶段经历了加速运动和减速运动B．夯杆下端离开坑底的最大高度为5mC．每个打夯周期中，摩擦力对夯杆做的功为4.2×104JD．该深坑打夯机的打夯周期为3s
考点25 动能定理的内容及推导
考点26 动能定理的简单应用
如图所示，轻杆的一端固定在通过O点的水平转轴上，另一端固定一小球，轻杆绕O点在竖直平面内沿顺时针方向做匀速圆周运动，其中A点为最高点、C点为最低点，B点与O点等高，下列说法正确的是（　　）A．小球经A点时，所受杆的作用力一定竖直向下B．小球经过B点时，所受杆的作用力可能沿BO方向C．从A点到C点的过程，杆对小球的作用力可能不做功D．从A点到C点的过程，杆对小球的作用力一定做负功
考点27 利用动能定理求解变力做功
考点28 利用动能定理求解多过程问题
考点29 利用动能定理求解机车启动问题
某实验小组用如图所示的装置来验证系统的动能定理，当地的重力加速度为g，主要实验步骤如下：A．用天平测量滑块与遮光条的总质量M以及钩码的质量m，调节气垫导轨成水平状态；B．将带有遮光条的滑块放在气垫导轨上，用跨过光滑定滑轮的细线拴接滑块和钩码，调节细线；C．将滑块由气垫导轨的左侧某个位置由静止释放，通过刻度尺读出释放点与光电门之间的距离L以及遮光条通过光电门的挡光时间Δt；D．重复上述实验步骤得出多组实验数据．
考点30 探究功与物体速度变化的关系
（1）下列说法正确的是 　　 （填标号）；A．实验过程中，钩码的重力做的功等于绳对滑块的拉力做的功B．需要调节细线与气垫导轨成平行状态C．为了完成该实验，还需要测量挡光片从释放点到光电门处的运动时间（2）若测得挡光条的宽度为d，则滑块经过光电门的瞬间速度为 ；（3）以（Δt）2为纵轴、以1L为横轴，当绘出的函数图像的斜率 ，就能验证系统的动能定理。
为了探究动能变化与合外力做功的关系，某同学设计了如下实验方案：第一步：把长木板附有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹子的重锤跨过定滑轮相连，重锤下连一穿过打点计时器的纸带，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图甲所示。第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示。打出的纸带如图丙所示。
考点31 探究动能定理
请回答下列问题：（1）已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点间的时间间隔为Δt，O点为打点计时器打下的第一点，根据纸带求滑块运动的速度，打点计时器打B点时滑块运动的速度VB 。（2）已知重锤质量为m，当地的重力加速度为g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块下滑的位移x（写出物理量名称及符号，只写一个物理量），合外力对滑块做功的表达式W合 。（3）算出滑块运动OA、OB、OC、OD、OE段合外力对滑块所做的功W以及在A、B、C、D、E各点的速度v，以v2为纵轴、W为横轴建立直角坐标系，描点作出v2﹣W图像，可知该图像是一条过原点的直线，根据图像还可求得 　 。
考点32 天体运动中机械能的变化
我国新一代车用电池能够提供更长的续航里程，其参数之一为210W•h/kg，其中单位“W•h”（瓦时）对应的物理量是（　　）A．能量B．位移C．电流D．电荷量
考点33 功是能量转化的过程和量度
【答案】A【解答】解：根据功的公式W＝Pt，可知单位“W•h”（瓦时）对应的物理量是能量或者功的单位，故A正确，BCD错误。故选：A。
图甲中蹦床运动员从最高点由静止落下至最低点过程，可等效成如图乙中小球由静止落下压缩弹簧至最低点的过程，关于图乙中小球下落向下运动的过程，下列说法正确的是（　　）A．过程中小球加速度减小过程是处于超重状态B．小球下落时离弹簧上端的高度越高，小球加速度减小阶段运动的距离越大C．小球与弹簧接触后向下运动的过程中，小球速度不断减小D．小球与弹簧接触后向下运动的过程中，小球的机械能不断减小
考点34 常见力做功与相应的能量转化
【答案】D【解答】解：A.小球由静止落下压缩弹簧至最低点的过程，小球加速度减小过程是小球刚接触弹簧的时候，由于重力大于弹力，所以加速度方向依旧向下，所以是失重，故A错误；B.加速度减小阶段的距离由弹簧劲度系数决定，与初始高度无关，故B错误；C.小球接触弹簧后先加速后减速，速度并非不断减小，故C错误；D.小球接触弹簧后，弹簧弹力对其做负功，小球机械能持续转化为弹簧弹性势能，故机械能不断减小，故D正确。故选：D。
为了节省能源，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。下列说法中正确的是（　　）A．顾客仅在加速过程受摩擦力的作用B．顾客所受的摩擦力大小与扶梯的加速度大小无关C．乘扶梯匀速上楼的过程中，顾客的机械能保持不变D．扶梯对顾客作用力的方向先与速度方向相同，再竖直向上
考点35 机械能的概念与组成
【答案】A【解答】解：AB、顾客加速过程，对顾客受力分析，顾客受到重力，支持力和摩擦力，三个力的合力提供加速度，电梯加速度越大，顾客所受合力越大，摩擦力越大，顾客匀速运动过程，根据平衡条件得，顾客只受重力和支持力，故A正确，B错误；C、乘扶梯匀速上楼的过程中，顾客的重力势能增大，动能不变，顾客的机械能增大，故C错误；D、顾客加速过程，重力、支持力和摩擦力三个力的合力与速度方向相同，扶梯对顾客的作用力为支持力和摩擦力的合力，则扶梯对顾客作用力的方向与速度方向不相同，顾客做匀速直线运动时，顾客受力平衡，扶梯对顾客的作用力与重力等大反向，方向竖直向上，故D错误。故选：A。
考点36 计算物体的机械能
考点37 动能与势能的相互转化
2023年亚运会在杭州举行。有关运动项目的描述，下列说法正确的是（　　）A．撑杆跳运动员在整个跳高过程中，运动员的机械能守恒B．蹦床比赛中，运动员的瞬时速度为零时，加速度一定为零C．跳水运动员在空中运动的过程中，运动员始终处于失重状态D．跨栏运动员在加速奔跑时，运动员的惯性增大
考点38 机械能守恒定律的内容和条件
【答案】C【解答】解：A、撑杆跳运动员在离开地面向上运动的过程中，杆对运动员做功，运动员的机械能不守恒，故A错误；B、蹦床运动员落到蹦床上向下运动最低点时，速度为零，但具有向上的加速度。运动员跳离蹦床上升到最高点时，速度为零，但是加速度为g，故B错误；C、跳水运动员在空中运动的过程中，加速度始终竖直向下，始终处于失重状态，故C正确；D、跨栏运动员在加速奔跑时，运动员的质量不变，惯性不变，故D错误。故选：C。
魔幻的山城重庆有魔幻的交通，重庆轻轨爬坡上坎，某些站点设置为进站上坡、出站下坡，如图所示。若列车从开始上坡进站时关闭发动机，最后恰好停在站点预定位置，则该列车在此过程中（　　）A．机械能增加B．重力势能减少C．动能减少 D．合力做功为零
考点39 判断机械能是否守恒及如何变化
【答案】C【解答】解：A、A到B过程中有阻力对汽车做负功，所以汽车的机械能减少，故A错误；B、A到B高度升高，所以汽车的重力势能增大，故B错误；CD、汽车上坡过程由于关闭了发动机，所以汽车做减速运动，进站时由于刹车作用也做减速运动，所以汽车在A到B的过程中动能减少，根据动能定理得合力做负功，故C正确，D错误。故选：C。
东京奥运会田径女子铅球决赛现场，巩立姣以20米58的成绩夺得冠军。这是中国田径队在本届奥运的首枚金牌。在铅球在空中飞行的过程中，下列说法正确的是（　　）A．铅球的惯性大小随着速度大小变化而变化B．铅球受到空气阻力的方向与速度方向无关C．由于空气阻力的原因，铅球的机械能不断减小D．在研究铅球的旋转对飞行距离的影响时可以把铅球看成质点
考点40 机械能守恒定律的简单应用
【答案】C【解答】解：A、惯性是物体保持原有运动状态的性质，其大小只与物体的质量有关，与速度无关。因此，铅球的惯性不会随速度变化而变化，故A错误；B、空气阻力是物体在空气中运动时受到的与运动方向相反的力，因此空气阻力的方向与速度方向是相反的，故B错误；C、铅球在飞行过程中，除了重力做功外，还受到空气阻力的作用，空气阻力做负功，会将机械能转化为内能，因此铅球的机械能会不断减小，故C正确；D、研究铅球旋转对飞行距离的影响时，需要考虑铅球的形状、旋转状态，不能将其简化为质点（质点忽略物体的形状与大小），故D 错误。故选：C。
如图所示，光滑斜面固定在水平面上，一轻质弹簧下端与固定在斜面底端的挡板连接，弹簧处于原长时上端位于A点。一物块在斜面上A点上方某位置由静止释放，将弹簧上端压缩至最低点B（弹簧在弹性限度内），下列说法正确的是（　　）A．在接触弹簧前的过程中，物块的机械能增大B．物块从A点运动到B点的过程中，弹簧弹性势能先增大后减小C．物块能回到刚释放时的位置D．物块从A点运动到B点的过程中，其动能一直减小
考点41 弹簧类问题中的机械能守恒
【答案】C【解答】解：A、在接触弹簧前的过程中，仅有重力对物块做功，物块的机械能保持不变，故A错误；B、物块从A点运动至B点的过程中，弹簧弹力始终做负功，弹簧的弹性势能持续增大，故B错误；C、依据机械能守恒定律，物块能够返回到刚释放时的位置，故C正确；D、物块自A点运动到B点的过程中，物块先加速后减速，其动能先增加后减小，故D错误。故选：C。
如图，一细绳的上端固定在天花板上靠近墙壁的O点，下端拴一小球。S点是小球下垂时的平衡位置。Q点代表一固定在墙上的细长钉子，位于OS直线上。N点在Q点正上方，且LQN＝LQS＝LQM。M点与Q点等高。现将小球从竖直位置（保持绳绷直）拉开到与N等高的P点，释放后任其向S摆动。运动过程中空气阻力可忽略不计。小球到达S后，因细绳被长钉挡住，将开始沿以Q为中心的圆弧继续运动。在这以后（　　）A．小球恰能沿圆弧摆到N点B．小球向右摆到M点，然后就摆回来C．小球沿圆弧摆到M和N之间某处后做斜抛运动D．小球沿圆弧摆到M和N之间某处后竖直下落
考点42 机械能与曲线运动相结合的问题
如图所示，两个完全相同的小球1和小球2，分别从光滑的AOB管和COD管由静止下滑，两管在同一竖直平面内，管径略大于小球直径，转弯处无能量损失，A、C等高，B、D等高，AO平行于OD且长度相等，CO平行于OB且长度相等，设两球运动到O处所用时间分别为TAO、TCO，全程的所用时间分别为TAB、TCD，则（　　）A．TAO＝TCOB．TAO＞TCOC．TAB＜TCDD．TAB＞TCD
考点43 多物体系统的机械能守恒问题
【答案】C【解答】解：由机械能守恒定律可知，两球从出发滑到O处时，速度大小相等；滑到B、D处时，末速度的速度大小和路程相等，而小球在AO（OD）段加速度比CO（OB）段加速度大，作出两球的速率—时间图像如图所示若要保证两球的路程相等，即图像与横轴所围的面积相等，则有TAO＜TCO, TAB＜TCD故ABD错误，C正确。故选：C。
如图所示，倾斜传送带以恒定速率顺时针转动。t＝0时刻，在底端轻放一小物块，t0时刻物块与传送带共速。物块运动的加速度a、摩擦力的功率P随时间t变化，重力势能Ep、机械能E随位移x变化的关系图线可能正确的是（　　）A． B． C． D．
考点44 从能量角度求解传送带问题
【答案】D【解答】解：A、加速度图像分析。物块刚放上传送带时受滑动摩擦力作用，加速度恒定；共速后加速度突变为零。图A中加速度呈线性减小至零，与物理事实不符，故A错误；B、摩擦力功率图像分析。物块初速为零，摩擦力大小不变，功率P＝Fv应随时间线性增长；共速后功率保持恒定。虽然图B符合功率变化规律，但题目要求分析机械能与位移关系，故B错误；C、重力势能—位移图像分析。物块沿斜面上升时势能Ep＝mgh应与位移x成正比，图线斜率不应改变。图C存在斜率突变，故C错误。D、机械能—位移图像分析。物块初始阶段同时获得动能和势能，机械能快速增长；共速后仅势能增加，机械能增速减缓。图D正确反映此变化特征，故D正确。故选：D。
考点45 从能量角度求解板块模型的问题
一物体静止在水平地面上，在竖直向上的拉力F的作用下开始向上运动，如图甲所示，在物体运动过程中，空气阻力不计，其机械能E与位移x的关系图像如图乙所示，其中曲线上点A处的切线的斜率最大，则（　　）A．在0～x1过程中物体所受拉力是变力，且x2处所受拉力最大B．在x1处物体的速度最大C．x1～x3过程中，物体的动能先增大后减小D．在0～x2过程中，物体的加速度先增大后减小
考点46 机械能与图像相结合的问题
【答案】C【解答】解：A．由图可知，x1处物体图像的斜率最大，由E＝Fx可知此时所受的拉力最大，故A错误；B．x1～x2过程中，图像的斜率越来越小，则说明拉力越来越小；在x2处物体图像的斜率为零，则说明此时拉力为零，在这一过程中物体应先加速后减速，则说明最大速度一定不在x1处，故B错误；C．x1～x2过程中，图像的斜率越来越小，则说明拉力越来越小，在x2处物体的机械能最大，图像的斜率为零，则说明此时拉力为零；在这一过程中物体应先加速后减速，故动能先增大后减小；x2～x3的过程机械能不变，拉力为零，物体在重力作用下做减速运动，动能继续减小，故在x1～x3过程中，物体的动能先增大后减小，故C正确；D．由图像可知，拉力先增大后减小，直到变为零；则物体受到的合力应先增大，后减小，减小到零后，再反向增大，故D错误。故选：C。
下列关于教材中的几幅插图，说法正确的是（　　）A．图甲中射箭运动员拉弓过程中，弓箭的机械能守恒B．利用图乙装置可以验证平抛运动在竖直方向上的特点C．利用图丙装置可以定量测量小球所受到向心力的大小D．图丁中男生给女生的作用力大于女生给男生的作用力
考点47 验证机械能守恒定律
【答案】B【解答】解：A．图甲中射箭运动员拉弓过程中，射箭运动员对弓箭做正功，根据功能关系可知弓箭的机械能增大，故A错误；B．利用图乙装置可以观察两球是否同时落地来验证平抛运动在竖直方向上的运动特点，故B正确；C．利用图丙向心力演示器的装置可以探究小球所受到向心力的大小与质量、半径、角速度大小的关系，故C错误；D．根据牛顿第三定律，图丁中男生给女生的作用力等于女生给男生的作用力，故D错误。故选：B。
2023年9月21日，在距离地球400公里的中国空间站，3位航天员老师进行了第四节“太空授课”。小张同学认真观看了太空授课后，思考：以下几个物理课中的实验可以在太空中完成的有（　　）A．按图甲进行“探究两个互成角度的力的合成规律”实验B．按图乙进行“探究物体加速度与力、质量的关系”实验C．按图丙进行“探究平抛运动的规律”实验D．按图丁进行“探究机械能守恒定律”实验
【答案】A【解答】解：由于在太空中处于完全失重状态，涉及到重力的实验探究无法正常完成，则图乙、图丙、图丁这三个实验无法在太空中进行探究，而按图甲进行“探究两个互成角度的力的合成规律”实验不需要利用重力，所以能在太空中进行探究。故A正确，BCD错误。故选：A。
某实验小组利用自由落体运动验证机械能守恒定律，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落。不同同学在实验操作过程中出现如图所示的四种情况，其中操作正确的是（　　）A． B．C． D．
【答案】B【解答】解：根据题图中各装置的特点分析，由于打点计时器应该接交流电源，接直流电源的不能打点。为了减少阻力带来的误差，应在上端用手竖直提着纸带。故ACD错误，B正确。故选：B。
某同学利用如图甲所示的小球做自由落体运动的频闪照片来验证机械能守恒定律。（1）照片中的数据已经按照比例转化为小球实际下落的高度，A点为小球下落起点。则从A点运动到F点过程中，该小球重力势能减少量ΔEp＝ 　 动能增加量ΔEk＝ 　 （均用重力加速度g、小球质量m、频闪时间间隔T和照片中的物理量表示）。（2）该同学根据照片数据计算出各点的速度v，并做出如图乙所示的v2﹣h图像，若图像的斜率k＝ 　 ，则可验证小球在下落过程中机械能守恒。