第六章 第二十九课时 机械能守恒定律及其应用-2027年高考物理一轮复习课件（含解析版讲义）

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机械能守恒定律及其应用
1.知道机械能守恒的条件，理解机械能守恒定律的内容。2.会用机械能守恒定律解决单个物体或多物体系统的机械能守恒问题。
考点一　机械能守恒的判断
考点二　单个物体的机械能守恒问题
考点三　关联物体系统机械能守恒问题
1.重力做功与重力势能(1)重力做功的特点：重力做功与 无关，只与始末位置的 有关，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：重力势能是物体和 所共有的，重力势能的大小与参考平面的选取 ，但重力势能的变化量与参考平面的选取 。(3)重力做功与重力势能变化的关系：重力对物体做正功，重力势能 ，重力对物体做负功，重力势能 ，即WG= = 。
　　　如图所示，下列判断正确的是A.甲图中，从光滑滑梯上加速下滑的小朋友机械能不守恒B.乙图中，在匀速转动的摩天轮中的游客机械能守恒C.丙图中，在光滑的水平面上，小球的机械能守恒D.丁图中，气球匀速上升时，机械能不守恒
(2024·江苏镇江市调研)如图所示，将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一固定的竖直墙壁(不与槽黏连)。现让一小球自左端槽口A点的正上方由静止开始下落，从A点与半圆形槽相切进入槽内，则下列说法正确的是A.小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重 力对它做功B.小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程 中，小球的机械能不守恒C.小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与半圆形槽组 成的系统机械能守恒D.小球从下落到从右侧离开半圆形槽的过程中，机械能守恒
机械能是否守恒的三种判断方法1.利用机械能的定义判断：若物体动能、势能之和不变，则机械能守恒。2.利用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，则机械能守恒。3.利用能量转化判断：若物体或系统与外界没有能量交换，物体或系统内也没有机械能与其他形式能的转化，则机械能守恒。
单个物体的机械能守恒问题
1.机械能守恒定律表达式
说明：单个物体应用机械能守恒定律时选用守恒观点或转化观点进行列式。
2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤
(2026·江苏徐州市检测)如图所示，小球从光滑轨道左端静止释放，不计空气阻力，则小球从轨道右端飞出后的轨迹可能是
(2)小球能否到达上述例题中的最高点？如果能，求出到达最高点时细线拉力的大小。
关联物体系统机械能守恒问题
1.解决多物体系统机械能守恒的注意点(1)对多个物体组成的系统，要注意判断物体运动过程中系统的机械能是否守恒。一般情况为：不计空气阻力和一切摩擦，系统的机械能守恒。(2)注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系。(3)列机械能守恒方程时，一般选用ΔEk=-ΔEp或ΔEA=-ΔEB的形式。
2.几种实际情景的分析(1)速率相等情景注意分析各个物体在竖直方向的高度变化。(2)角速度相等情景①杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体做功，单个物体机械能不守恒。②由v=ωr知，v与r成正比。
(3)某一方向分速度相等情景(关联速度情景)两物体速度的关联实质：沿绳(或沿杆)方向的分速度大小相等。
以上图中，轻绳(或轻杆)对A、B物体均做功，系统机械能为何仍守恒？
答案　轻绳(或轻杆)对A、B的力属于系统内力，做功使机械能在A、B之间转移，单个物体机械能不守恒，但系统机械能守恒。
拓展　若细绳质量不可忽略，如图所示，总长为l、质量为m的均匀软绳对称地挂在轻质小滑轮(可视为质点)上，用细线将质量也为m的物块与软绳的一端连接。现将物块由静止释放，直到软绳刚好全部离开滑轮。不计一切摩擦，重力加速度为g，在软绳从静止到刚离开滑轮的过程中，物块和软绳的机械能各改变多少？
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1.(2025·江苏徐州市检测)2025年7月9日，江苏省青少年网球锦标赛在常州奥体中心正式拉开帷幕。某运动员发球时将网球斜向下击出，不计空气阻力，则A.击球时，球拍对球的作用力大于球对球拍的作用力B.击球时，球拍对球的作用力小于球对球拍的作用力C.球从被击出到落地前，机械能守恒D.球从被击出到落地前，机械能减少
2.(2025·新课标卷·16)如图，撑竿跳高运动中，运动员经过助跑、撑竿起跳，最终越过横杆。若运动员起跳前助跑速度为10 m/s，则理论上运动员助跑获得的动能可使其重心提升的最大高度为(重力加速度取10 m/s2)A.4 mB.5 m C.6 m D.7 m
4.如图所示为某运动员做蹦床运动的简化示意图，A为运动员某次下落过程的最高点，B为运动员下落过程中刚接触蹦床时的位置，C为运动员下落过程的最低点。若A、B之间的竖直距离为h，B、C之间的竖直距离为
Δx，运动员的质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是A.下落过程中运动员与蹦床组成的系统势能一直在减小B.从最高点A运动到最低点C，运动员的机械能守恒C.从B点至C点过程中，运动员的机械能守恒D.蹦床的最大弹性势能是mg(h+Δx)
5.如图所示，一个半径为r、质量均匀的圆盘套在光滑固定的水平转轴上，一根轻绳绕过圆盘，两端分别连接着物块A和B，A放在水平地面上，B用手托着，A、B均处于静止，此时B离地面的高度为7r，圆盘两边的轻绳沿竖直方向伸直，A和圆盘的质量均为m，B的质量为2m，快速撤去手，在物块B向下运动的过程中，绳子始终与圆盘没有相对滑动，已知圆盘转动的
9.(2020·江苏卷·15)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。
10.(2025·江苏省常州联盟校联考)如图所示，一个侧壁光滑的质量为M的矩形装置放置在水平地面上，现有一个固定在矩形装置上的滑轮和一个固定在竖直墙壁上的滑轮，滑轮质量均不计。一木
块通过轻质细线绕过两个滑轮系在矩形装置上，木块与矩形装置侧壁接触，细线有两部分处于水平状态、有一部分处于竖直状态，重力加速度为g，假定装置不翻转。
(1)若地面光滑，当木块的质量m=0.2M，用一向左的水平恒力F使系统静止，求水平恒力F的大小；
(2)若装置与地面间的动摩擦因数为μ=0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个系统始终处于静止状态，求木块质量m的最大值；
(3)若地面光滑，当木块的质量m=M，整个系统从静止开始运动，当木块沿装置侧壁下降高度h时(此时木块未落地且两滑轮间仍有一定距离)，求装置的速度大小。