高考物理二轮复习专题二能量与动量第二讲机械能守恒 能量守恒课件（46页PPT）

(共46张PPT)
专题二　能量与动量
第二讲　机械能守恒　能量守恒
要点1　机械能守恒定律
1．知能网络
2．拓展规律
机械能守恒定律的三种表达式
要点2　功能关系
1．知能网络
2．方法技巧
解答机械能守恒问题的几个注意点
(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。
热点题型1　机械能守恒定律的应用
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)。
[例1] (含弹性势能的机械能守恒)(2024·北京卷)如图所示，光滑水平轨道AB与竖直面内的光滑半圆形轨道BC在B点平滑连接。一个小物体将轻弹簧压缩至A点后由静止释放，物体脱离弹簧后进入半圆形轨道，恰好能够到达最高点C。下列说法正确的是 (　　)
A．物体在C点所受合力为零
B．物体在C点的速度为零
C．物体在C点的向心加速度等于重力加速度
D．物体在A点时弹簧的弹性势能等于物体在C点的动能
C　
解析：
[例2] (系统的机械能守恒)(经典高考题)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：
解析：
解析：
多物体(或系统)的机械能守恒
类型图解 过程与方法
(1)两物体的角速度相等，由半径关系寻找两物体的速度关系
(2)杆能对物体做功，系统的机械能守恒
(3)由半径关系寻找两物体的位移关系
类型图解 过程与方法
(1)两物体沿绳(或沿杆)方向的分速度大小相等
(2)绳(或杆)能对物体做功，系统的机械能守恒
(3)要寻找用绳或杆相连接的物体间的位移关系
练1 (经典高考题)固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环。小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，小环的速率正比于 (　　)
A．它滑过的弧长
B．它下降的高度
C．它到P点的距离
D．它与P点的连线扫过的面积
C
解析：
解析：
练2 (2025·安徽卷)如图所示，M、N为固定在竖直平面内同一高度的两根细钉，间距L＝0.5 m。一根长为3L的轻绳一端系在M上，另一端竖直悬挂质量m＝0.1 kg的小球，小球与水平地面接触但无压力。t＝0时，小球以水平向右的初速度v0＝10 m/s开始在竖直平面内做圆周运动。小球牵引着绳子绕过N、M，运动到M正下方与M相距L的位置时，绳子刚好被拉断，小球开始做平抛运动。小球可视为质点，绳子不可伸长，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。
(1)求绳子被拉断时小球的速度大小，及绳子所受的最大拉力大小；
(2)求小球做平抛运动时抛出点到落地点的水平距离；
(3)若在t＝0时，只改变小球的初速度大小，使小球能通过N的正上方且绳子不松弛，求初速度的最小值。
答案：
解析：
解析：
热点题型2　功能关系的理解和应用
1．必须分析物体运动过程中受哪些力，有哪些力做功，有哪些形式的能发生变化。
2．分析与能量有关的力学综合问题，如果涉及功、能和位移，一般选用动能定理、功能原理或能量守恒定律，题目中出现相对位移时，应优先选用功能原理。
[例3] 如图所示，一个倾角为θ的光滑斜面上有50个减速带(图中未完全画出)，相邻减速带间的距离均为d，减速带的宽度远小于d；一个质量为m的无动力小车(可视为质点)从距第一个减速带L处由静止释放。已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速度有关。观察发现，小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同。小车通过第50个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面，继续滑行距离s后停下。已知小车与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g。
(1)求小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能；
(2)求小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能；
(3)若小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械能，则L应满足什么条件？
答案：
解析：
解析：
解析：
A
解析：
C
解析：
热点题型3　能量守恒定律的理解和应用
1．含焦耳热、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．应用能量守恒定律的基本思路
(1)守恒：E初＝E末，初、末总能量不变。
(2)转移：EA减＝EB增，A物体减少的能量等于B物体增加的能量。
(3)转化：|ΔE减|＝|ΔE增|，某种能量的减少量等于另一种能量的增加量。
练5 (2025·浙江宁波模拟)如图所示，间距为d的两水平虚线之间有方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场，正方形金属线框abcd的边长为l(lA
解析：
练6 (2025·河北张家口测试)利用太阳能发电系统发电是我国近几年重点发展的新型发电方式，该系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池组组成。已知太阳与地球之间的平均距离约为1.5×1011 m，太阳每秒辐射的能量约为3.86×1026 J，现有一太阳能发电用户在自家楼顶装了面积为120 m2的太阳能发电板，且太阳能转化为电能的效率为5%，如果每天的平均日照时间为6 h，以下说法正确的是 (　　)
A．该用户一天的太阳能发电约为5 kW·h
B．太阳每秒照到太阳能发电板上的能量约为136.6 J
C．发电一小时可供22 W的灯泡正常工作约410 h
D．以上说法都不正确
D
解析：
换空间视角理解立体空间类情境
“建模法”应用：对于复杂情境、创新情境问题，要抓住主要因素，对研究对象作出简化描述，建立我们熟知的对应的物理模型，从该模型突破疑难，解决问题。
[例] (多选)(2025·四川宜宾模拟)如图甲所示，北宋曾公亮在《武经总要》中记载了一种古代运输装备，名为“绞车”，因其设计精妙，使用时灵活方便，这种绞车又被称为“中国式绞车”，“合大木为床，前建二叉手柱，上为绞车，下施四轮，皆极壮大，力可挽二千斤。”其原理如图乙所示，将一根圆轴削成同心而半径不同的两部分，其中a、b两点分别是大小辘轳边缘上的两点，其上绕以绳索，绳下加一动滑轮，滑轮下挂上重物，人转动把手带动其轴旋转便可轻松将重物吊起，则在起吊过程中，下列说法正确的是 (　　)
AC
A．a点的向心加速度大于b点的向心加速度
B．人对把手做的功等于重物机械能的增加量
C. 滑轮对重物做的功等于重物机械能的增加量
D．若把手顺时针转动，则滑轮会逆时针转动
解析：
根据a＝ω2r可知，a的半径大于b的半径，由于两点是同轴转动，角速度相同，故a点的向心加速度大于b点的向心加速度，A正确；由能量守恒可知，人对把手做的功除了转化为重物的机械能外，还有轮轴的动能及摩擦生热等，因此人对把手做的功大于重物机械能的增加量，B错误；由功能关系可知滑轮对重物做的功等于重物机械能的增加量，C正确；若把手顺时针转动则大轴上绕绳收紧，滑轮左侧的绳向上，小轴上绕绳放松，滑轮右侧的绳向下，故滑轮会顺时针转动，D错误。
左侧视角，转化情境
(1)小物块到达D点的速度大小；
(2)B和D两点的高度差；
(3)小物块在A点的初速度大小。
答案：
解析：
解析：