1、專題六 能量轉(zhuǎn)化與守恒,專題六能量轉(zhuǎn)化與守恒,專題六 主干知識整合,一、機械能守恒定律 1機械能守恒的判斷 (1)物體只受重力作用，發(fā)生動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化如物體做自由落體運動、拋體運動等 (2)只有彈力做功，發(fā)生動能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化如在光滑的水平面上運動的物體與一個固定的彈簧碰撞，在其與彈簧作用的過程中，物體和彈簧組成的系統(tǒng)的機械能守恒上述彈力是指與彈性勢能對應(yīng)的彈力，如彈簧的彈力、橡皮筋的彈力，不是指壓力、支持力等,專題六 主干知識整合,(3)物體既受重力又受彈力作用，只有彈力和重力做功，發(fā)生動能、重力勢能、彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化如做自由落體運動的小球落到豎直彈簧上，在小球與彈簧作用的

2、過程中，小球和彈簧組成的系統(tǒng)的機械能守恒 (4)物體除受重力(或彈力)外雖然受其他力的作用，但其他力不做功或者其他力做功的代數(shù)和為零如物體在平行斜面向下的拉力作用下沿斜面向下運動，其拉力與摩擦力大小相等，該過程物體的機械能守恒 判斷運動過程中機械能是否守恒時應(yīng)注意以下幾種情況：,專題六 主干知識整合,如果沒有摩擦和介質(zhì)阻力，物體只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化時，機械能守恒； 可以對系統(tǒng)的受力進行整體分析，如果有除重力以外的其他力對系統(tǒng)做了功，則系統(tǒng)的機械能不守恒； 當系統(tǒng)內(nèi)的物體或系統(tǒng)與外界發(fā)生碰撞時，如果題目沒有明確說明不計機械能的損失，則系統(tǒng)機械能不守恒； 如果系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生“爆炸”，則系統(tǒng)機械

3、能不守恒； 當系統(tǒng)內(nèi)部有細繩發(fā)生瞬間拉緊的情況時，系統(tǒng)機械能不守恒,專題六 主干知識整合,2機械能守恒定律的表述 (1)守恒的角度：系統(tǒng)初、末態(tài)的機械能相等，即E1E2或Ek1Ep1Ep2Ek2，應(yīng)用過程中重力勢能需要取零勢能面； (2)轉(zhuǎn)化角度：系統(tǒng)增加的動能等于減少的勢能，即EkEp或EkEp0； (3)轉(zhuǎn)移角度：在兩個物體組成的系統(tǒng)中，A物體增加的機械能等于B物體減少的機械能，EAEB或EAEB0.,專題六 主干知識整合,二、能量守恒定律 1能量守恒定律具有普適性，任何過程的能量都是守恒的，即系統(tǒng)初、末態(tài)總能量相等，E初E末 2系統(tǒng)某幾種能量的增加等于其他能量的減少，即 En增Em減 3

4、能量守恒定律在不同條件下有不同的表現(xiàn)，例如只有重力或彈簧彈力做功時就表現(xiàn)為機械能守恒定律,專題六 主干知識整合,三、涉及彈性勢能的機械能守恒問題 1彈簧的彈性勢能與彈簧規(guī)格和形變程度有關(guān)，對同一根彈簧而言，無論是處于伸長狀態(tài)還是壓縮狀態(tài)，只要形變量相同，其儲存的彈性勢能就相同 2對同一根彈簧而言，先后經(jīng)歷兩次相同的形變過程，則兩次過程中彈簧彈性勢能的變化相同 3彈性勢能公式Epkx2不是考試大綱中規(guī)定的內(nèi)容，高考試題除非在題干中明確給出該公式，否則不必用該公式定量解決物理計算題，以往高考命題中涉及彈簧彈性勢能的問題都是從“能量守恒”角度進行考查的,專題六 主干知識整合,四、機械能的變化問題 1

5、除重力以外的其他力做的功等于動能和重力勢能之和的增加 2除(彈簧、橡皮筋)彈力以外的其他力做的功等于動能和彈性勢能之和的增加 3除重力、(彈簧、橡皮筋)彈力以外的其他力做的功等于機械能的增加，即W其E2E1.除重力、(彈簧、橡皮筋)彈力以外的其他力做正功，機械能增加；除了重力、(彈簧、橡皮筋)彈力以外的其他力做負功，機械能減少,專題六 要點熱點探究,探究點一機械能守恒定律的應(yīng)用問題,應(yīng)用機械能守恒定律解題的一般思路： (1)選擇適當?shù)难芯繉ο?物體或系統(tǒng))，明確哪些物體參與了動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，選擇合適的初、末狀態(tài)； (2)對物體進行受力分析和運動分析，明確各個力做功的情況及初末狀態(tài)的速度，

6、判斷機械能是否守恒，只有符合守恒條件才能應(yīng)用機械能守恒定律解題；,專題六 要點熱點探究,(3)選擇適當?shù)臋C械能守恒定律表述形式列守恒方程，對多過程問題可分階段列式，也可對全過程列式(必要時應(yīng)選取重力勢能為零的參考平面),專題六 要點熱點探究,例1 有一個固定的光滑直桿，該直桿與水平面的夾角為53，桿上套著一個質(zhì)量為m2 kg的滑塊(可視為質(zhì)點) (1)如圖261甲所示，滑塊從O點由靜止釋放，下滑了位移x1 m后到達P點，求滑塊此時的速率； (2)如果用不可伸長的細繩將滑塊m與另一個質(zhì)量為M2.7 kg的物塊通過光滑的定滑輪相連接，細繩因懸掛M而繃緊，此時滑輪左側(cè)繩恰好水平，其長度lm(如圖乙所

7、示)再次將滑塊從O點由靜止釋放，求滑塊滑至P點的速度大小(已知整個運動過程中M不會落到地面，sin530.8，cos530.6，g10 m/s2),專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,【點評】 本題第(2)問為連接體的機械能守恒問題，涉及運動的分解解題關(guān)鍵是確定滑塊到達P點時繩與桿恰好垂直，將滑塊在P點的速度分解，因兩物體沿繩方向上的速度分量大小相等，分析得此時跨過滑輪的物塊的瞬時速度為零,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,(1)A、B兩環(huán)都未進入半圓形底部前，桿上的作用力 (2)A環(huán)到達最低點時，兩環(huán)的速度大小,例1變式題(1)零

8、 【解析】 (1)對A、B、桿整體受力分析知，A、B兩環(huán)與桿一起做自由落體運動，其加速度等于重力加速度g. 以B為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律，B受到的合力FBmamg，所以桿與B之間的作用力為零,專題六 要點熱點探究,(2)A環(huán)到達最低點時，B已經(jīng)進入圓軌道，兩環(huán)具有相同角速度，兩環(huán)速度大小相等，vAvB. A環(huán)到達最低點時，桿與豎直方向夾角為60，B環(huán)下降的高度h3RRcos60 對A、B整體，由機械能守恒定律得,專題六 要點熱點探究,探究點二能量守恒問題,應(yīng)用能量守恒定律解題的基本思路：明確物理過程中各種形式的能量動能、重力勢能、彈性勢能、電勢能、內(nèi)能等能量的變化情況，分別列出減少的能量和

9、增加的能量的表達式，根據(jù)能量守恒定律解題,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,【點評】 本題中重物B落地過程損失機械能，全過程機械能不守恒因此應(yīng)將全過程以物體B落地為臨界點分段討論重物B恰被提離地面的條件是解題的關(guān)鍵,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,(1)當B物體的速度最大時，彈簧的伸長量； (2)B物體的最大速度,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,探究點三能量觀點的綜合應(yīng)用,功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程常見功能關(guān)系的對比列表如下：,專題六 要點熱點探究,說

10、明：表格中“增加”是末態(tài)量減初態(tài)量，“減少”是初態(tài)量減末態(tài)量,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,【點評】 解答本題要注意從做功的角度進行分析，利用“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”的含義解題分析選項A用除重力以外的其他力對物體做的功等于其機械能的增量，分析選項B用重力做的功等于重力勢能的減少量，對選項C也是從做功的角度進行分析的，不宜從能量守恒的角度分析,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,專題六 要點熱點探究,【高考命題者說】 本題考查考生對物理過程的分析能力，解決問題的關(guān)鍵是能否了解此過程中能量的轉(zhuǎn)換根據(jù)題給的情境，從

11、初態(tài)到末態(tài)，在豎直方向上，物塊所在的高度降低了h，由此可以判斷出系統(tǒng)的重力勢能減小了mgh.根據(jù)題設(shè)物塊的初末態(tài)動能均為零，且物塊在運動過程中有摩擦力做功，又可以判斷出減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，這是解決問題的第一步判斷；第二步的判斷是對物塊運動過程的判斷，由于題目中只給出了物塊最后停在水平軌道上某處，所以物塊的實際運動可能有兩種情況，第一種情況為物塊在停止之前滑上了圓弧再由圓弧滑下最后停止在水平軌道上；另一種情況，物塊沒有再滑上圓弧就在水平軌道上停止了運動,專題六 要點熱點探究,由于題目在設(shè)問時已提出了求物塊停止的地方與N點距離的可能值，所以考生一般是可以想到這兩種可能的情況的 本題物理情境和設(shè)問都不難，主要考查考生的分析能力和應(yīng)用物理規(guī)律解決實際問題的能力本題抽樣統(tǒng)計難度為0.515，區(qū)分度為0.757，對全體考生有較好的區(qū)分度有12%的考生得0分，11%的考生得