2022屆新高考物理沖刺精準(zhǔn)復(fù)習(xí) 機(jī)械能守恒定律

2022屆新高考物理沖刺精準(zhǔn)復(fù)習(xí)

機(jī)械能守恒定律

1.追尋守恒量-能量

1）能量的物理意義：一個(gè)物體如果具備了對(duì)外做功的本領(lǐng)，我們就

說(shuō)這個(gè)物體具有能量。

2）勢(shì)能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量。

（1）相互作用（2）位置

3）動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。

2.功

1）物理意義：能量轉(zhuǎn)化的量度。

2）做功條件：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。

力對(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力與

位移夾角的余弦這三者的乘積。

W=Flcosa

功是標(biāo)量，單位是焦耳（J）o1J等于1N的力使物體在力的方向

上發(fā)生1m的位移時(shí)所做的功，即

1J=1Nxlm=IN?m

3）合力功：（1）分力功的和

（2）合外力的功

4）正功和負(fù)功：w=Flcosa

當(dāng)a時(shí)，cosa=0,W=0o表示力和位移的方向垂直，力不做

功。

當(dāng)a<］時(shí),cosa>0,W>0o表示力對(duì)物體做正功。

當(dāng)，<a<n時(shí)，cosa<0,W<0o表示力對(duì)物體做負(fù)功。

某力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)物體克服某力做功。（取絕對(duì)值）

當(dāng)一個(gè)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)

物體所做的總功，等于各個(gè)力分別對(duì)物體所做功的代數(shù)和。

例題：機(jī)車在道路上行駛時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程可分為恒定加

速度啟動(dòng)和恒定功率啟動(dòng)，則對(duì)于這兩種啟動(dòng)方式,

右圖是某種啟動(dòng)方式的機(jī)車v-t圖，其中0A段是直

線，AB段是曲線，此后平行于t軸，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（D）

A.機(jī)車先經(jīng)歷勻加速過(guò)程，然后做加速度減小的加速過(guò)程，最后保持

最大速度做勻速運(yùn)動(dòng)

B.最大速度為匕“=與（f為機(jī)車所受的阻力，并假設(shè)阻力始終不變）

C.在運(yùn)動(dòng)位移為x的過(guò)程中（此時(shí)已達(dá)到最大速度），牽引力做功為

12,

-mvm+fx

D.若為恒定功率啟動(dòng)時(shí)，最后仍會(huì)做勻速運(yùn)動(dòng)，速度為匕”=多不變

例題：如圖所示，與水平面成30°角的傳送帶以v=2m/s的速度按如

圖所示方向順時(shí)針勻速運(yùn)行，AB兩端距離l=9m.把一質(zhì)量m=2kg的

物塊無(wú)初速的輕輕放到傳送帶的A端，物塊在傳送帶的帶動(dòng)下向上運(yùn)

動(dòng).若物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=1.4日,不計(jì)物塊的大小，g

取10m/s2,求：

(1)從放上物塊開(kāi)始計(jì)時(shí)，t=0.5s時(shí)刻摩擦力對(duì)物體做功的功率是

多少？此時(shí)皮帶克服摩擦力做功的功率是多少？

14W;28W

(2)把這個(gè)物塊從A端傳送到B端的過(guò)程中，傳

送帶運(yùn)送物塊產(chǎn)生的熱量是多大？14J

(3)把這個(gè)物塊從A端傳送到B端的過(guò)程中，摩擦力對(duì)物塊做功的

平均功率是多少？18.8J

例題：用鐵錘把小鐵釘釘入木板，設(shè)木板對(duì)釘子的阻力與釘進(jìn)木板的

深度成正比。已知鐵錘第一次將釘子釘進(jìn)ddd,如果鐵錘第二次敲釘

子時(shí)對(duì)釘子做的功與第一次相同，那么第二次釘子進(jìn)入木板的深度是

多少?

例題：一人通過(guò)輕滑輪和輕繩，將一物體從位置A拉到位置B,如圖

所示。如果拉力F=90N,滑輪尺寸可忽略，高

度h=2m,繩與水平面夾角a=30。變?yōu)锽=37。，

求在物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，人對(duì)物體所做的功。

60JB

3.功率

1）物理意義：在物理學(xué)中，表示做功的快慢。

2）定義：從開(kāi)始計(jì)時(shí)到時(shí)刻t這段時(shí)間間隔內(nèi)，力做的功為W,則

功W與完成這些功所用的時(shí)間t的比值

尸』

t

單位：瓦特（W）1W=1J/s

3）功率和速度：2=些=巴

tt

P=FvL

位移I是從開(kāi)始計(jì)時(shí)到時(shí)刻t這/段時(shí)間內(nèi)發(fā)生’的，所

-=V

以是物體在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，即

所以，上式可以寫(xiě)成

4）分類：額定功率和實(shí)際功率

5）機(jī)械效率：

4入

例題：如圖所示，細(xì)線的一端固定于。點(diǎn)，另一端系一小球。在水平

拉力作用下，小球以恒定速率在豎直平面內(nèi)由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。在此

過(guò)程中拉力的瞬時(shí)功率變化情況是（A）

A.逐漸增大

B.逐漸減小

C.先增大，后減小

D.先減小，后增大

4.重力勢(shì)能

1）物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，

而跟物體的運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。

2）重力勢(shì)能：E「ngh

物體的重力勢(shì)能等于等于它所受的重力與所處高度的乘積。（h

是物體重心的高度）

3）重力做功和重力勢(shì)能的關(guān)系：

即重力做功等于初末位置的重力勢(shì)能的差值。

物體由高處到低處，重力做正功，重力勢(shì)能減??；

物體由低處到高處，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加。

4）重力勢(shì)能相對(duì)性：選取地面為參考平面。

5）勢(shì)能是系統(tǒng)共有的：重力勢(shì)能是物體和地球所組成的物體系統(tǒng)所

共有的，而不是地球上的物體單獨(dú)具有的。

例題：關(guān)于重力勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是（D）

A.物體的位置一旦確定，它的重力勢(shì)能的大小也隨之確定

B.物體與零勢(shì)能面的距離越大，它的重力勢(shì)能也越大

C.一個(gè)物體的重力勢(shì)能從-5J變化到-3J,重力勢(shì)能變小了

D.一個(gè)物體的重力勢(shì)能從-5J變化到-3J,另一個(gè)物體的重力勢(shì)能

從3J變化到5J,兩者重力勢(shì)能的變化量相同

5.彈性勢(shì)能

1）彈性勢(shì)能：發(fā)生彈性形變的各部分之間，由于有彈力的相互作用，

也具有勢(shì)能。

彈簧被拉長(zhǎng)或壓縮之后，就具有了彈性勢(shì)能。

2）彈簧的彈性勢(shì)能大?。篎=kl

積分求得：E-kF

P2

例題：如圖所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，在將彈簧

壓縮到最短的整個(gè)過(guò)程中，下列關(guān)于小球和彈簧的能量敘述中正確的

是（D）O

A.重力勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變

B.重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之和總保持不變

C.動(dòng)能和彈性勢(shì)能之和總保持不變

D.重力勢(shì)能'彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變

6.動(dòng)能和動(dòng)能定理

1

1）動(dòng)能：EK=&mv7

2）動(dòng)能定理：力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做的功，等于物體在這個(gè)過(guò)程

中的動(dòng)能變化。

合外力做功等于動(dòng)能變化。

W=Ek2-Ek.

適用情況：不涉及加速度和時(shí)間，首選動(dòng)能定理

例題：如圖所示，質(zhì)量為m的物塊從傾角為e的傳送帶底端由靜止釋

放，傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，始終保持速率為V的勻速運(yùn)動(dòng)，物塊與傳

動(dòng)帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為U(U>tane),物塊到達(dá)頂端前能與傳送帶保

持相對(duì)靜止。在物塊從靜止釋放到相對(duì)傳送帶靜止的過(guò)程中，下列說(shuō)

法正確的是(BD)

A.電動(dòng)機(jī)因運(yùn)送物塊多做的功為mv2

B.系統(tǒng)因運(yùn)送物塊增加的內(nèi)能為

〃帆g^cos。

2(jucos0—sin0)

C.傳送帶克服摩擦力做的功為《〃”

D.電動(dòng)機(jī)因運(yùn)送物塊增加的功率為wngvcos。

7.機(jī)械能守恒定律和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

1)機(jī)械能：動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。

2)機(jī)械能守恒定律：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與

勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。

兩種思路：1.%=4

2.=E.Aa.動(dòng)能增加多少，勢(shì)能減少多少

b.A增加多少，B減少多少

3)做工條件：只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)

4)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：橡皮筋實(shí)驗(yàn)

5)能量守恒定律和能源：

%=￡末或八5增=A￡減

(1)能量守恒定律確定的兩類重要事實(shí)：永動(dòng)機(jī)的不可能性和

發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。

(2)能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空

消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體

轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不

變。

例題：如圖所示，楔形木塊abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光

滑斜面be與水平面的夾角相同，頂角b處安裝一定滑輪。質(zhì)量分別

為M、m(M>m)的滑塊，通過(guò)不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)定滑輪連接，輕繩與

斜面平行。兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng)。若不計(jì)滑輪

的質(zhì)量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(CD)

A.兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒

B.重力對(duì)M做的功等于M動(dòng)能的增加彭少、”

C.輕繩對(duì)m做的功等于m