高中物理人教06讲 功与能量守恒定律解析版.docx

2022-2023高考物理二轮复****新高考）
06讲 功与能量守恒定律思维导图
重难点突破
1.能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会由一种能量转化成另一种能量。
2.能量守恒表达式：
（1）守恒观点：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2+Wf
（2）转化观点：∆EA=－∆EB
（3）转移观点：EA增=EB减
3.探索能量守恒的足迹
4.涉及做功与能量转化问题的解题方法
(1)分清是什么力做功，并且分析该力做正功还是做负功；根据功能之间的对应关系，确定能量之间的转化情况。
(2)当涉及滑动摩擦力做功时，机械能不守恒，一般应用能量守恒定律，特别注意摩擦产生的内能Q＝FfL相对，L为相对滑动的两物体间相对滑动路径的总长度。
(3)解题时，首先确定初、末状态，然后分清有多少种形式的能在转化，再分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量总和ΔE减和增加的能量总和ΔE增，最后由ΔE减＝ΔE增列式求解。
考点应用
曲线运动中的能量守恒
解题思路：
（1）确定物体的整体运动过程，划清直线运动与曲线运动的分界点。
（2）根据题干和划分的阶段，分别列出各阶段的能量守恒公式。
（3）结合曲线运动的运动规律和能量关系，列出等式并计算物理量。
例1：（2022·辽宁·大连市一零三中学高一期中）如图，运动员将质量为m的篮球从h高处投出，篮球进入离地面H高处的篮筐时速度为v，若以篮球投出时位置所在水平面为零势能面，将篮球看成质点，忽略空气阻力，对于篮球，下列说法正确的是（　　）
A．进入篮筐时势能为mgh
B．在刚被投出时动能为
C．进入篮筐时机械能为
D．经过途中P点时的机械能为
【答案】B
【详解】A．由题意可知篮球进入篮筐时，离零势能面的高度为，则此时的重力势能为
故A错误；
B．设篮球刚被投出时的动能为Ek0，由于不计空气阻力，所以篮球运动过程中只有重力做功，机械能守恒，所增加的重力势能等于减小的动能，则有
解得刚被投出时篮球的动能
故B正确；
CD．由于篮球被投出后只受重力，篮球的机械能守恒，又因为以篮球投出时位置所在水平面为零势能面，则篮球的机械能等于刚被投出时的动能，故篮球进入篮筐时的机械能与在P点时的机械能均为，故C、D错误。
故选B。
跟踪训练1．如图所示，某人把质量为m的石块从h高处以初速度v0斜向上抛出（空气阻力忽略不计）．若以抛出点为零势能面，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．石块离开手的时刻机械能为
B．石块刚落地的时刻动能为
C．人对石块做的功为
D．人对石块做的功为
【答案】D
【详解】A．石块离开手的时刻机械能，重力势能为零，则
A错误；
B．由能量守恒可知，石块刚落地的时刻动能为解得
B错误；
CD．人对石块做的功等于石块得到的动能，即
C错误D正确。
故选D。
天体运动过程中的能量问题
在天体变轨的过程中从低轨道到高轨道需要补充能量
例2（2022·山西·高三阶段练****飞天揽月，奔月取壤，嫦娥五号完成了中国航天史上又一次壮举。如图所示为嫦娥五号着陆月球前部分轨道的简化示意图，Ⅰ是地月转移轨道，Ⅱ、Ⅲ是绕月球运行的椭圆轨道，Ⅳ是绕月球运行的圆形轨道。P、Q分别为椭圆轨道Ⅱ的远月点和近月点。其中、、为嫦娥五号分别在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ轨道上的运行周期，、、为嫦娥五号分别在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ轨道上运行时的机械能，、为嫦娥五号分别在Ⅲ、Ⅳ轨道上经过Q点时的加速度，、为嫦娥五号在Ⅱ轨道上经过P、Q点时的速度。在变换轨道过程中，嫦娥五号的质量不变，仅考虑月球对嫦娥五号的万有引力作用。则（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】A．嫦娥五号绕月球运动，根据，而，故
故A错误；
B．在Q点时，根据牛顿第二定律，由
可知
故B正确；
C．由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ，需在Q点减速，反冲力对嫦娥五号做负功，由轨道Ⅲ上进入轨道，需在Q点减速，反冲力对嫦娥五号做负功，故有
故C错误；
D．嫦娥五号在轨道Ⅱ上运行时机械能守恒，由远月点P到达近月点Q的过程中，动能逐渐增大，势能逐渐减小，故
故D错误。
故选B。
跟踪训练2.如图所示是嫦娥五号的飞行轨道示意图，其中弧形轨道为地月转移轨道，轨道I是嫦娥五号绕月运行的圆形轨道。已知轨道I到月球表面的高度为。月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，若忽略月球自转及地球引力影响，则下列说法中正确的是（　　）
A．嫦娥五号在轨道III和轨道I上经过点时的速率相等
B．嫦娥五号在轨道I上绕