1、物 理 必修 人教版新课标导学第七章机械能守恒定律 阶段核心素养整合 1 核心素养脉络构建 2 核心素养整合提升 3 实战演练触及高考 核心素养脉络构建核心素养整合提升一、功的正、负的判断和计算1如何判断力做功的正、负(1)利用功的公式WFlcos判断，此方法适用于判断恒力做功的情况。(2)利用力F与物体速度v之间的夹角情况来判断。设其夹角为，若02，则力F做正功；若2，则力F不做功；若2 gR1得FNGmv2AR1得：FN148 N 由牛顿第三定律FNFN148 N方向竖直向下(2)滑环经过CD段时克服摩擦力做功WfmgLcos经过A点的速度最小可为零，通过A的次数N12mv20|Wf|6.
2、25取N6次(3)滑环最终以F为中心来回运动，最高点到达D。设滑环在CD段通过的路程为s根据动能定理：fsmgR2(1cos)012mv20fmgcos解得s78 m答案：(1)148 N 方向竖直向下(2)6次(3)78 m三、机械能守恒的判断及应用1机械能是否守恒的判断(1)物体只受重力，只发生动能和重力势能的相互转化，如自由落体运动、抛体运动等，机械能不变。(2)只有弹簧弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化，如在光滑水平面上运动的物体碰到一个弹簧，和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒。(3)系统受重力和弹簧的弹力，只有重力和弹力做功，只发生动能、弹性势能、重
3、力势能的相互转化，如自由下落的物体落到竖直的弹簧上和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能不变。(4)除受重力(或弹力)外，还受其他力，但其他力不做功，或其他力做功的代数和为零，如物体在沿斜面拉力F的作用下沿斜面向下运动，其拉力的大小与摩擦力的大小相等，在此运动过程中，其机械能不变。只要满足上述条件之一，机械能一定守恒。2应用机械能守恒定律的解题思路(1)明确研究对象，即哪些物体参与了动能和势能的相互转化，选择合适的初态和末态。(2)分析物体的受力并分析各个力做功，看是否符合机械能守恒条件，只有符合条件才能应用机械能守恒定律。(3)正确选择守恒定律的表达式列方程，可对分过程列
4、式，也可对全过程列式。(4)求解结果并说明物理意义。如图所示，光滑的水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R0.8 m的圆环剪去了左上角135的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离也是R。用质量m0.2 kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，弹簧和物块具有的弹性势能为Ep，释放后物块从桌面右边缘D点飞离桌面后，由P点沿圆轨道切线落入圆轨道。g10 m/s2，求：(1)Ep的大小；(2)判断m能否沿圆轨道到达M点。典例 3解题指导：物块在整个运动过程中，只有弹簧弹力和重力做功，机械能守恒。解析：(1)设物块由D点以初速度vD做平抛运动，落到
5、P点时其竖直速度为vy，有v2y2gRvyvDtan45，得vD4m/s物块从CD由机械能守恒得EpEk12mv2D120.242J1.6J(2)设物块能沿轨道到达M点，其速度为vM，从CM整个过程由机械能守恒定律得Ep12mv2MmgRcos45代入数据解得vM2.2 m/s gR2.8 m/s所以物块不能到达M点。答案：(1)1.6 J(2)不能到达M点实战演练触及高考动能定理、机械能守恒定律的应用是高考的重点考查内容之一，考查形式多样，考查角度多变，大部分试题与牛顿定律、圆周运动、平抛运动、航空航天及电磁学知识相联系，试题设计思路隐蔽，过程复杂，且与生产、生活、现代科技相联系，综合性强，
6、难度较大。一、高考真题探析 (2019全国卷，18)(多选)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。由图中数据可得()A物体的质量为2 kgBh0时，物体的速率为 20 m/sCh2 m时，物体的动能Ek40 JD从地面至h4 m，物体的动能减少100 JAD 典 例解题指导：(1)从图像中可获取的信息是：物体上升的最大高度h4 m；物体在最高点的势能Ep80 J，动能Ek0；物体的初始动能Ek100 J；物体在上升过程中机械能的减少量E20 J。(2)由获取的
7、有用信息结合动能、势能、动能定理，综合分析解答。解析：A对：由于Epmgh，所以Ep与h成正比，斜率kmg，由图像得k20 N，因此m2 kg。B错：当h0时，Ep0，E总Ek12mv20，因此v010 m/s。C错：由图像知h2 m时，E总90 J，Ep40 J，由E总EkEp得Ek50 J。D对：h4 m时，E总Ep80 J，即此时Ek0，即上升4 m距离，动能减少100 J。二、临场真题练兵1(2019全国卷，17)从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h在3 m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化
8、如图所示。重力加速度取10 m/s2。该物体的质量为()A2 kg B1.5 kg C1 kg D0.5 kgC 解析：画出运动示意图，设阻力为f，据动能定理知AB(上升过程)：EkBEkA(mgf)hCD(下落过程)：EkDEkC(mgf)h整理以上两式得：mgh30 J，解得物体的质量m1 kg。选项C正确。2(2019天津卷，1)2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测
9、器的()A周期为42r3GM B动能为GMm2RC角速度为Gmr3D向心加速度为GMR2A 解析：嫦娥四号绕月球做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，有 GMmr2m2rmv2r m42T2 rma解得GMr3，vGMr，T42r3GM，aGMr2 故A对C、D错；Ek12mv2GMm2r，故B错。3(2018天津卷，2)滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中()A所受合外力始终为零B所受摩擦力大小不变C合外力做功一定为零D机械能始终保持不变C 解析
10、：运动员从A点滑到B点的过程中速率不变，则运动员做匀速圆周运动。A错：运动员做匀速圆周运动，合外力指向圆心。B错：如图所示，运动员受到的沿圆弧切线方向的合力为零，即Ffmgsin，下滑过程中减小，sin 变小，故摩擦力Ff变小。C对：由动能定理知，匀速下滑动能不变，合外力做功为零。D错：运动员下滑过程中动能不变，重力势能减小，机械能减小。4(2019江苏卷，8)(多选)如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态。小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。在上述过程中
11、()A弹簧的最大弹力为mgB物块克服摩擦力做的功为2mgsC弹簧的最大弹性势能为mgsD物块在A点的初速度为 2gsBC 解析：A错：物块向左运动压缩弹簧，弹簧最短时，物块具有向右的加速度，弹力大于摩擦力，即Fmg。B对：物块从开始运动至最后回到A点过程，由功能关系可知Wf2mgs；C对：物块自最左侧运动至A点过程，由能量守恒知Epmgs；D错：整个过程由动能定理：2mgs012mv20，得v04gs。5(2019天津卷，10)完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，其甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载
12、机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧，示意如图2，AB长L1150m，BC水平投影L263 m，图中C点切线方向与水平方向的夹角12(sin120.21)。若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动，经t6 s到达B点进入BC。已知飞行员的质量m60 kg，g10 m/s2，求 (1)舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功W；(2)舰载机刚进入BC时，飞行员受到竖直向上的压力FN多大。答案：(1)7.5104 J(2)1.1103 N解析：(1)舰载机由静止开始做匀加速直线运动，设其刚进入上翘甲板时的速度为v，则有v2L1t 根据动能定理，有W12mv20联立式，代入数据，得W7.5104 J(2)设上翘甲板所对应的圆弧半径为R，根据几何关系，有L2Rsin 由牛顿第二定律，有FNmgmv2R 联立式，代入数据，得FN1.1103 N
