专题07+机械能守恒定律应用模型-高考物理模型系列之算法模型+Word版含解析.doc

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1、模型界定本模型主要是归纳有关于机械能守恒定律的适用条件、表达形式、应用方法等问题．模型破解1.适用条件（i)内容在只有重力（或系统内弹力）做功的情形下，物体的重力势能（或弹性势能）和动能发生相互转化，但总的机械能保持不变.（ii）适用条件只有重力或弹力做功.可以从以下三个方面理解：①只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒.②受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹力做功.例如物体沿光滑的曲面下滑，受重力、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力不做功，物体的机械能守恒.③其他力做功，但做功

2、的代数和为零.例１.如图所示，光滑斜面固定在水平面上，斜劈B上表面水平且粗糙，物体A放在B的上表面上，由静止释放后两物体一起下滑，则在物体下滑过程中A.物体B对A的支持力不做功B.物体B对A的摩擦力做负功C.下滑过程中物体A的机械能守恒D.任一时刻A所受支持力与所受摩擦力的瞬时功率之和为零【答案】：CD【解析】：从整体来看，两物体一起沿斜面以加速度gsinθ下滑．再分析Ａ物体受力，除重力外还受到竖直向上的支持力与水平向左的摩擦力，由于Ａ物体速度方向与支持力间成钝角、Ｂ与摩擦力方向成锐角，故Ｂ对Ａ的支持力做负功、摩擦力

3、做正功，ＡＢ皆错误．由a=gsinθ知Ｂ对Ａ的支持力与摩擦力的合力必与重力垂直于斜面方向上的分力相平衡，即此二力的合力方向必与速度方向垂直，瞬时功率为零即二力瞬时功率之和为零、合力做功为零即此二力所做总功为零，ＣＤ正确．（iii）判定方法做功条件分析法：应用系统机械能守恒的条件进行分析.分析物体或系统的受力情况（包括内力和外力），明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则系统的机械能守恒.能量转化分析法：从能量转化的角度进行分析.若只有系统内物体间动能和重力势

4、能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转化成其他形式的能（如内能增加），则系统的机械能守恒.增减情况分析法：直接从机械能的各种形式的能量的增减情况进行分析.若系统的动能与势能均增加或均减少，则系统的机械能不守恒；若系统的动能不变，而势能发生了变化，或系统的势能不变，而动能发生了变化，则系统的机械能不守恒；若系统内各个物体的机械能均增加或均减少，则系统的机械能不守恒.④典型过程对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等，除非题目特别说明，否则机械能必定不守恒.例２.在竖直平面内，一根光滑金属

5、杆弯成图示形状，相应的曲线方程为（单位：m），式中k=1m-1。将一光滑小环套在该金属杆上，并从x=0处以的初速度沿杆向下运动，取重力加速度，下列说法正确的是A．小环沿金属杆运动过程中，机械能不守恒B．小环运动到时的速度大小是5m/sC．小环运动到时的速度大小是D．小环运动到时的速度大小是【答案】：D【解析】：环在运动中杆对其弹力方向始终与速度方向垂直，弹力不做功，只有重力做功，机械能守恒，Ａ错误．当x=0时y1=-1.25m；当时，由机械能守恒，解之有，ＢＣＤ中Ｄ正确．例３.下列关于机械能是否守恒的论述,正确的是（

6、）A.做变速曲线运动的物体,机械能可能守恒B.沿水平面运动的物体,机械能一定守恒C.合外力对物体做功等于零时,物体的机械能一定守恒D.只有重力对物体做功时,机械能一定守恒【答案】：AD２.表达形式与应用步骤(i)表达形式观点Ｉ：守恒观点E1=E2或Ep1+Ek1=Ep2+Ek2表示系统在初状态的机械能等于末状态的机械能．常用于单个物体，应用时需要选参考平面（零势能面）．观点II：转化观点ΔEk+ΔEp=0表示系统动能的减少（或增加）等于势能的增加（或减少）．初、末态高度可未知，但高度变化已知.，应用时不需要选参考

7、平面（零势能面）观点III:转移观点ΔEＡ+ΔEB=0表示系统一部分A机械能的减少（或增加）等于另一部分B机械能的增加（或减少）.适用于系统，应用时不需要选参考平面（零势能面）．(ii)应用步骤确定研究对象，即要明确以哪几个物体组成的系统为研究对象.正确分析研究对象内各物体所受的力.分析时应注意：重力、弹力、摩擦力都是成对出现的，要分清哪几个力是内力，哪几个力是外力.看外力是否对物体做功，内力中有没有重力和弹力以外的力做功，由此即可判断系统的机械能是否守恒.④根据机械能守恒定律列出方程并求解.例４.如图所示，

8、长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m的小球（小球的大小可以忽略）。（1）在水平拉力F的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为，小球保持静止，画出此时小球的受力图，并求力F的大小。（2）由图示位置无初速度释放小球，求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。【答案】：（1）mgtanα（2），【解析】：（1）受力图见右根据平