第6讲 机械能守恒定律-2022年高考物理二轮复习直击高考热点难点(原卷版)

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第6讲 机械能守恒定律
多物体组成的系统的功能关系
例题 1如图所示，水平面 O点左侧光滑，O点右侧粗糙且足够长，有 6个
完全相同的质量均为 m的小滑块（可视为质点）用轻细杆相连，相邻小滑块间
的距离为 L，滑块 1恰好位于 O点，滑块 2、3……依次沿直线水平向左排开，现
将水平恒力大小未知的力 F作用于滑块 1，经观察发现，第 6个滑块刚好到达 O
点时，系统静止，已知重力加速度为 g，滑块与 O点右侧水平面间的动摩擦因
数为 μ，则下列说法正确的是（　　）
A．水平拉力 F大小为
B．第 1个滑块进入粗糙水平面后，系统的加速度为
C．第 3个滑块经过 O点后到第 4个滑块尚未到达 O点前，滑块 3和滑块 4
之间的相互作用力为 0
D．第 5个滑块经过 O点后到第 6个滑块尚未到达 O点前，滑块 5和滑块 6
之间的相互作用力的大小为
速度位移关系图像分析功能关系
例题 2研究“蹦极”运动时，在运动员身上系好弹性绳并安装传感器，可
测得运动员竖直下落的距离及其对应的速度大小。根据传感器收集到的数据，
得到如图所示的“速度—位移”图像，若空气阻力和弹性绳的重力可忽略，根
据图像信息，下列说法正确的是（　　）
A．弹性绳原长为
B．当运动员下降 时，处于超重状态，当运动员下降 时，处于失重
状态
C．若以运动员、弹性绳、地球为系统研究，此过程机械能守恒
D．当运动员下降 时，绳的弹性势能最大
动能定理在多过程中的应用
动能定理综合应用问题的规范解答
1.基本步骤
(1)选取研究对象，明确它的运动过程；
(2)分析研究对象的受力情况和各力的做功情况；
(3)明确研究对象在过程的始末状态的动能
E
k1 和
E
k2；
(4)列出动能定理的方程
W
合=
E
k2-
E
k1 及其他必要的解题方程，进行求解。
2.注意事项
(1)动能定理的研究对象可以是单一物体，或者是可以看做单一物体的物体
系统。
(2)动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式.当题目中涉及到位移和
速度而不涉及时间时可优先考虑动能定理；处理曲线运动中的速率问题时也要
优先考虑动能定理。
(3)若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可分段考虑，也可整个过
程考虑。
例题 3 如图所示，AB 为一固定在水平面上的半圆形细圆管轨道，轨道内壁粗糙，其半径
为R且远大于细管的内径，轨道底端与水平轨道 BC 相切于B点．水平轨道 BC 长为 2R，
动摩擦因数为 μ1＝0.5，右侧为一固定在水平面上的粗糙斜面．斜面CD 足够长，倾角为θ
＝37°，动摩擦因数为 μ2＝0.8.一质量为 m，可视为质点的物块从圆管轨道顶端 A点以初速
度v0＝水平射入圆管轨道，运动到 B点时对轨道的压力大小为自身重力的 5倍，物块经过
C点时速度大小不发生变化，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度为 g，求：
(1)物块从A点运动到 B点的过程中，阻力所做的功；
(2)物块最终停留的位置．
机械能守恒定律的几种表达形式
1．守恒观点
(1)表达式：
E
k1＋
E
p1＝
E
k2＋
E
p2或
E
1＝
E
2.
(2)意义：系统初状态的机械能等于末状态的机械能。
(3)注意问题：要先选取零势能参考平面，并且在整个过程中必须选取同一
个零势能参考平面。
2．转化观点
(1)表达式：Δ
E
k＝－Δ
E
p.
(2)意义：系统(或物体)的机械能守恒时，系统增加(或减少)的动能等于系
统减少(或增加)的势能。
(3)注意问题：要明确势能的增加量或减少量，即势能的变化，可以不选取
零势能参考平面。
3．转移观点
(1)表达式：Δ
EA
增＝Δ
EB
减．
(2)意义：若系统由
A
、
B
两部分组成，当系统的机械能守恒时，则
A
部分
物体机械能的增加量等于
B
部分物体机械能的减少量。
(3)注意问题：
A
部分机械能的增加量等于
A
末状态的机械能减初状态的机
械能，而
B
部分机械能的减少量等于
B
初状态的机械能减末状态的机械能。
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