易错点13 机械能守恒定律及其应用（解析版） -备战2023年高考物理易错题

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易错点 13 机械能守恒定律及其应用

例题 1. （多选）（2022·湖北·恩施市第一中学模拟预测）小明同学想借助一支可伸缩的圆

珠笔来看看“圆珠笔的上跳”，笔内有一根弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖就

伸出。如图所示，手握笔杆，使笔尖向上，小帽抵在桌面上，在压下后突然放手，笔杆将

竖直向上跳起一定的高度。在某次实验中，小明用刻度尺测得圆珠笔跳起的高度为 12cm，

若重力加速度，在圆珠笔由静止起跳至上升到最大高度的过程中，以下分析正

确的是（　　）

A．小明对圆珠笔不做功

B．圆珠笔的机械能不守恒

C．圆珠笔在弹起过程中对桌面做正功

D．圆珠笔起跳的初速度约为 1.55m/s

【答案】AD

【解析】AB．小明放手后，圆珠笔由静止开始向上运动，在起跳至上升到最大高度的过程

中，小明对笔没有作用力，所以小明对笔不做功；桌面对笔的弹力的作用点在笔的小帽上，

在笔离开桌面之前，小帽没有位移，桌面对笔的弹力也不做功。所以在圆珠笔由静止起跳

至上升到最大高度的过程中，只有系统内弹力和重力做功，圆珠笔的机械能守恒，故 A正

确，B错误；

C．在弹起过程中，圆珠笔对桌面有力的作用，但桌面在力的方向上没有位移，则圆珠笔

在弹起过程中对桌面不做功，故 C错误；

D．由机械能守恒定律得

代入数据可得

故D正确。

故选 AD。

【误选警示】

误选 B的原因：对机械能守恒的条件判断不准，题目明确告诉重力加速度，说

明圆珠笔跳起后只受重力，机械能守恒。

误选 C的原因：错误认为桌面对圆珠笔的弹力对圆珠笔做正功，圆珠笔对桌面就做负功。

桌面没有发生位移，所以圆珠笔对桌面的力不做功。

例题 2. （多选）（2023·广东广州·一模）我国风洞技术世界领先。如图所示，在模拟风洞

管中的光滑斜面上，一个小物块受到沿斜面方向的恒定风力作用，沿斜面加速向上运动，

则从物块接触弹簧至到达最高点的过程中（　　）

A．物块的动能先增大后减小

B．物块加速度一直减小到零

C．弹簧弹性势能一直增大

D．物块和弹簧组成的系统机械能先增大后减小

【答案】AC

【解析】AB．物体接触弹簧至最高点的过程之中，满足

开始时，加速度沿斜面向上，当开始压缩弹簧时，弹簧弹力逐渐增大，加速度逐渐

减小，直至为 0，在此阶段中，物体做加速度逐渐减小的加速运动。当加速度为零时，则

满足

当再进一步压缩弹簧时，弹簧弹力进一步增大，加速度反向，并逐渐增大，在此阶段中，

物体做加速度逐渐增大的减速运动，直至物体速度为零，并到达最高点。因此在整个过程

中，物块的动能先增大后减小，加速度先减小，再反向增大，故 A正确，B错误；

C．从物块接触弹簧至到达最高点的过程中，弹簧一直被不断压缩，因此弹簧的弹性势能

在不断增大，故 C正确；

D．由于物块和弹簧组成的系统一直受到沿斜面向上的风力作用，风力一直对整个系统做

正功，故物块和弹簧组成的系统机械能不断增大，故 D错误。

故选 AC。

【误选警示】

误选 B的原因：对从物块接触弹簧至到达最高点的过程中受力分析和运动过程分析不严

谨，思维不够严谨，没有把运动分为几个阶段，分别利用牛顿第二定律求解物体的加速度

的变化情况。

误选 D的原因：对物体机械能不守恒的情况下，除了重力和弹力以外的力做功和机械能

变化的关系，判断不清。

1.对机械能守恒条件的理解

(1)只有重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化.

(2)只有弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化.

(3)只有重力和弹力做功，发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化.

(4)除受重力或弹力外，其他力也做功，但其他力做功的代数和为零.如物体在沿斜面的拉力

F的作用下沿斜面运动，若已知拉力与摩擦力的大小相等，方向相反，在此运动过程中，

其机械能守恒.

2.判断机械能是否守恒的方法

(1)利用机械能的定义直接判断：若动能和势能中，一种能变化，另一种能不变，则其机械

能一定变化.

(2)用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹力)做功，虽受其他力，但其他力不做功，机

械能守恒.

(3)用能量转化来判断：若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的

能的转化，则物体系统机械能守恒.

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