高考物理二轮复习专题归纳—动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律（全国版）.docxVIP

高考物理二轮复习专题归纳—动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律（全国版） 考点一　动能定理的综合应用 1．应用动能定理解题的步骤图解： 2．应用动能定理的四点提醒： (1)动能定理往往用于单个物体的运动过程，由于不涉及加速度及时间，比动力学方法要简捷． (2)动能定理表达式是一个标量式，在某个方向上应用动能定理是没有依据的． (3)物体在某个运动过程中包含几个运动性质不同的小过程(如加速、减速的过程)，对全过程应用动能定理，往往能使问题简化． (4)多过程往复运动问题一般应用动能定理求解． 例1　(2022·广东深圳市联考)如图所示，一半圆弧形细杆ABC竖直固定在水平地面上，AC为其水平直径，圆弧半径BO＝3.6 m．质量为m＝4.0 kg的小圆环(可视为质点，小环直径略大于杆的粗细)套在细杆上，在大小为50 N、沿圆的切线方向的拉力F作用下，从A点由静止开始运动，到达B点时对细杆的压力恰好为0.已知π取3.14，重力加速度g取10 m/s2，在这一过程中摩擦力做功为(　　) A．66.6 J B．－66.6 J C．210.6 J D．－210.6 J 答案　B 解析　小圆环到达B点时对细杆的压力恰好为0，则有mg＝meq \f(v2,r)，拉力F沿圆的切线方向，根据动能定理有F·eq \f(2πr,4)－mgr＋Wf＝eq \f(1,2)mv2，又r＝3.6 m，解得摩擦力做功为Wf＝－66.6 J，故选B. 例2　(2022·河南信阳市质检)滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来，如图是滑板运动的轨道．BC和DE是竖直平面内的两段光滑的圆弧形轨道，BC的圆心为O点，圆心角θ＝60°，半径OC与水平轨道CD垂直，滑板与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.4.某运动员从轨道上的A点以v＝4 m/s的速度水平滑出，在B点刚好沿着轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回．已知运动员和滑板的总质量为m＝60 kg，B、E两点距水平轨道CD的竖直高度分别为h＝2 m和H＝3 m，忽略空气阻力．(g＝10 m/s2) (1)运动员从A点运动到B点的过程中，求到达B点时的速度大小vB； (2)求水平轨道CD的长度L； (3)通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到B点？如能，求出回到B点时速度的大小．如果不能，求出最后停止的位置距C点的距离． 答案　(1)8 m/s　(2)5.5 m　(3)见解析 解析　(1)运动员从A点运动到B点的过程中做平抛运动，到达B点时，其速度沿着B点的切线方向，可知运动员到达B点时的速度大小为vB＝eq \f(v,cos 60°)， 解得vB＝8 m/s (2)从B点到E点，由动能定理得mgh－μmgL－mgH＝0－eq \f(1,2)mvB2 代入数值得L＝5.5 m (3)设运动员能到达左侧的最大高度为h′，从E点到第一次返回到左侧最高处，由动能定理得mgH－μmgL－mgh′＝0 解得h′＝0.8 m<2 m 故运动员不能回到B点．设运动员从E点开始返回后，在CD段滑行的路程为s，全过程由动能定理得 mgH－μmgs＝0 解得总路程s＝7.5 m 由于L＝5.5 m 所以可得运动员最后停止的位置在距C点2 m处． 考点二　机械能守恒定律及应用 1．判断物体或系统机械能是否守恒的三种方法 定义判断法 看动能与势能之和是否变化 能量转化判断法 没有与机械能以外的其他形式的能转化时，系统机械能守恒 做功判断法 只有重力(或弹簧的弹力)做功时，系统机械能守恒 2．机械能守恒定律的表达式 3．连接体的机械能守恒问题 共速率模型 分清两物体位移大小与高度变化关系 共角速度模型 两物体角速度相同，线速率与半径成正比 关联速度模型 　 此类问题注意速度的分解，找出两物体速度关系，当某物体位移最大时，速度可能为0 轻弹簧模型 ①同一根弹簧弹性势能大小取决于弹簧形变量的大小，在弹簧弹性限度内，形变量相等，弹性势能相等 ②由两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统，当弹簧形变量最大时，弹簧两端连接的物体具有相同的速度；弹簧处于自然长度时，弹簧弹性势能最小(为零) 说明：以上连接体不计阻力和摩擦力，系统(包含弹簧)机械能守恒，单个物体机械能不守恒． 例3　(2022·全国乙卷·16)固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环，小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，小环的速率正比于(　　) A．它滑过的弧长 B．它下降的高度 C．它到P点的距离 D．它与P点的连线扫过的面积 答案　C 解析　如图所示，设小环下降的高度为h，大圆环的半径为R，小环到P点的距离为L，根据机械能守恒定律得mgh＝eq \f(1,2)mv2，由几何关系 可得h