2025年高一物理上學期機械能守恒條件判斷題一、機械能守恒條件的核心內涵機械能守恒定律是高中物理力學模塊的重要規(guī)律，其成立條件可概括為：系統(tǒng)在只有重力、彈力（特指彈簧類彈性力）做功的情況下，機械能總量保持不變。這一條件需從三個維度準確理解：（一）做功主體的限定重力做功：地球與物體間的萬有引力做功，如自由落體、拋體運動中重力對物體做功，對應的重力勢能與動能相互轉化。彈力做功：僅指彈簧、橡皮筋等彈性體因形變產生的回復力做功，例如彈簧振子在振動過程中彈力做功，彈性勢能與動能相互轉化。其他力做功的排除：若存在滑動摩擦力、空氣阻力、拉力、推力等非保守力做功，機械能必然不守恒。例如，物體在粗糙水平面上滑行時，摩擦力做負功，機械能轉化為內能；起重機吊升物體時，拉力做正功，機械能增加。（二）“只有…做功”的深層解讀“只有重力、彈力做功”包含兩種情況：完全不涉及其他力：如理想單擺的擺動（忽略空氣阻力），僅重力做功，擺球的動能與重力勢能周期性轉化。其他力存在但不做功：例如物體沿光滑斜面下滑時，支持力與位移方向垂直，支持力不做功，僅有重力做功，機械能守恒。需特別注意：系統(tǒng)內物體間的靜摩擦力做功不會改變機械能總量（如靜止在加速車廂內的物體，靜摩擦力對物體做正功，但車廂動能減少，系統(tǒng)機械能守恒），而滑動摩擦力做功一定伴隨機械能損失。二、典型判斷題的易錯點剖析（一）混淆“受力”與“做功”的關系例題1：物體在豎直向上的拉力作用下勻速上升，機械能是否守恒？錯誤分析：認為物體僅受重力和拉力，忽略“勻速”隱含的受力平衡條件。正確判斷：拉力做正功（W=Fs），重力做負功，且二力做功代數(shù)和為零（動能不變），但拉力屬于非保守力，機械能因外力做功而增加（重力勢能增加，動能不變），故不守恒。例題2：沿光滑曲面自由下滑的物體，機械能是否守恒？正確判斷：曲面光滑→無摩擦力，支持力始終垂直于速度方向（不做功），僅有重力做功，故守恒。（二）對“系統(tǒng)”概念的模糊認知機械能守恒的研究對象必須是系統(tǒng)，而非單一物體。若僅以物體為研究對象，重力、彈力均屬于外力，需以“物體+地球（或彈簧）”為系統(tǒng)分析。例題3：彈簧上端固定，下端懸掛的小球在豎直方向振動，以小球為研究對象，機械能是否守恒？錯誤判斷：認為小球受重力和彈簧彈力，符合“只有重力、彈力做功”。正確判斷：以小球為對象時，彈簧彈力屬于外力且做功（彈性勢能變化），機械能不守恒；若以“小球+彈簧+地球”為系統(tǒng)，彈力為內力，僅有重力、彈力做功，系統(tǒng)機械能守恒。（三）忽略非保守力做功的隱蔽性例題4：子彈射入靜止在光滑水平面上的木塊，二者共同運動過程中機械能是否守恒？錯誤分析：認為水平面光滑（無摩擦力），忽略子彈與木塊間的滑動摩擦力。正確判斷：子彈與木塊間的滑動摩擦力做功，將部分機械能轉化為內能（摩擦生熱），故不守恒（屬于完全非彈性碰撞，機械能損失最大）。例題5：跳傘運動員勻速下落時，機械能是否守恒？正確判斷：空氣阻力與重力平衡，阻力做負功，機械能轉化為內能，不守恒。三、多場景下的機械能守恒條件判斷（一）曲線運動中的判斷平拋運動：僅重力做功，機械能守恒（動能增加，重力勢能減少）。勻速圓周運動：豎直面內圓周運動（如繩系小球）：重力做功，拉力不做功，機械能守恒；水平面內勻速圓周運動（如圓錐擺）：拉力和重力的合力提供向心力，二力均不做功，動能不變，機械能守恒（勢能不變）。（二）彈簧模型中的判斷例題6：小球從高處自由下落，與豎直放置的輕彈簧接觸后繼續(xù)下降，直至速度為零。此過程中小球的機械能是否守恒？錯誤判斷：認為僅有重力和彈簧彈力做功。正確判斷：以小球為對象，彈簧彈力為外力且做負功，小球機械能減少（轉化為彈簧彈性勢能）；若以“小球+彈簧+地球”為系統(tǒng)，機械能守恒。（三）連接體問題中的判斷例題7：如圖所示，A、B兩物體用輕繩連接，跨過光滑定滑輪，A靜止在光滑水平面上，B懸掛。釋放后B下落，A向右運動，此過程中系統(tǒng)機械能是否守恒？正確分析：輕繩拉力對A做正功，對B做負功，且做功代數(shù)和為零（繩不可伸長，A、B位移大小相等，拉力大小相等）；光滑接觸面無摩擦力，僅有重力對B做功，故系統(tǒng)機械能守恒。四、判斷題解題步驟與技巧明確研究系統(tǒng)：確定是以單個物體還是“物體+地球+彈簧”為系統(tǒng)，避免因對象混淆導致判斷錯誤。分析受力情況：列出所有外力和內力，區(qū)分保守力（重力、彈力）與非保守力（摩擦力、拉力等）。判斷做功情況：保守力做功是否存在；非保守力是否做功（關注力與位移方向夾角：θ=90°不做功，θ≠90°做功）。得出結論：若僅有保守力做功，機械能守恒；否則不守恒?？谠E總結：“重力彈力做功定，其他力無功才行；系統(tǒng)分析是前提，做功與否看過程?！蔽?、拓展：機械能守恒與能量守恒的關系機械能守恒是能量守恒定律的特殊情形。當系統(tǒng)機械能不守恒時，損失的機械能必然轉化為其他形式的能量（如內能、電能），但總能量仍守恒。例如：物體在粗糙斜面上滑行：機械能減少量=摩擦力做功絕對值=內能增加量；電動機帶動物體上升：電能轉化為機械能和內能，總能量守恒。六、綜合判斷題訓練（附解析）物體做豎直上拋運動（不計空氣阻力），機械能守恒。（√）解析：僅重力做功，動能與重力勢能相互轉化。子彈擊穿木塊的過程中，子彈與木塊組成的系統(tǒng)機械能守恒。（×）解析：滑動摩擦力做功，機械能轉化為內能。在光滑水平面上壓縮彈簧的小球釋放后，小球的機械能守恒。（×）解析：彈簧彈力對小球做功，小球機械能增加（彈性勢能轉化為動能），系統(tǒng)（小球+彈簧）機械能守恒。物體沿粗糙斜面勻速下滑，機械能守恒。（×）解析：摩擦力做負功，機械能減少。人造衛(wèi)星繞地球做橢圓運動時，機械能守恒。（√）解析：萬有引力（重力）做功，動能與引力勢能轉化，無其他力做功