1、1讲义 9：机械能守恒定律与能量李仕才6 年考题考纲原文 2012 2013 2014 2015 2016 2017 考情分析1.重力做功与重力势能()T24 T39 T51 T15、T51 T55、T56 T36、T382.机械能守恒定律及其应用()T24、T45、T56T39、T51 T38T4、T40(1)、T55、T56(1)T53 T183.能量守恒与能量转化和转移()T55 T45(1)、T56 T53该专题涉及的第一个考点是重力做功和重力势能，考查方式比较简单，抓住公式计算，区别好高度数值，以及掌握重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增大的关系第二个考点，要求较高，要灵
2、活判断出机械能是否守恒，并能计算出相应的动能与势能的总和第三个考点，考查的难度较低，要有能量转化、转移等思想，并能分析出能量守恒的特点.考点 1 重力做功与重力势能()1.(2017 年 6 月广东学业水平考试)如图所示，质量为 m 的小孩，从长为 l 倾角为 30的固定斜面顶端下滑至底端，此过程重力对小孩做的功为( )2A mgl B mgltan 30C mglcos 30 D mglsin 302.(2017 年 6 月广东学业水平考试)如图所示，跳水运动员向下压跳板，随跳板一起从位置 P1运动到位置 P2，则此过程中( )A运动员受到的重力对他做负功B跳板的弹性势能一直在增加C运动员的
3、重力势能一直在增加D运动员受到跳板的弹力对他做正功3(2016 年 6 月广东学业水平考试)(多选)用拉力 F 将一个重为 50 N 的物体匀速升高3 m，则下列说法正确的有( )A物体克服重力做的功是 0B合力对物体做的功是 150 JC物体的重力势能增加了 150 JD拉力 F 对物体做的功是 150 J4(2016 年 6 月广东学业水平考试)(多选)如图所示， “蹦蹦跳”杆中的弹簧向上弹起，在弹簧恢复原长之前(图中从 1 到 2)，关于小孩的重力势能和弹簧的弹性势能的变化，下列描述正确的有( )A重力势能增加 B重力势能减少C弹性势能增加 D弹性势能减少5(2015 年 6 月广东学业
4、水平考试)下列情景中，纸箱、花盆、铁球和拖把受到的重力一定做功的是( )36(2015 年 6 月广东学业水平考试)(多选)平抛运动中，关于物体重力做功，下列说法正确的有( )A重力不做功 B重力做正功C重力做负功 D重力做功与路径无关7.(2011 年 6 月广东学业水平考试)(多选)如图所示，一装置固定在水平地面上， AB 是半径为 R 的光滑圆轨道，上端 A 离地面的高度为 H.一个质量为 m 的小球从 A 点处由静止滑下，落到地面上 C 点若以轨道下端 B 所在的水平面为参考平面，关于小球的重力势能，下列说法正确的是( )A在 A 点为 mgR B在 B 点为 mgRC在 C 点为 m
5、gH D在 C 点为 mg(H R)1重力做功的特点重力做功与路径无关，只决定于初、末位置间的高度差 h.重力做功的大小WG mg h，若物体从高处下降，重力做正功，反之，物体克服重力做功2重力势能(1)概念：地球上的物体由于受到重力的作用而具有的跟它的高度有关的能，叫重力势能(2)定义式： Ep mgh.国际单位：焦(J)(3)重力势能具有相对性重力势能的大小和零势能面的选取有关，因为选择不同的参考平面，同一物体在同一位置到参考平面的高度就不一样，因此重力势能就不同若物体在参考面以上，则重力势能取正值；若物体在参考面以下，则重力势能取负值通常选取地面作为零势能面重力势能是标量，但有正负3重力
6、做功与重力势能变化的关系重力对物体做多少正功，物体的重力势能就减小多少；重力对物体做多少负功，物体4的重力势能就增加多少重力对物体所做的功等于物体重力势能的变化量重力势能的变化量与零势能面的选取无关考点 2 机械能守恒定律及其应用()1(2017 年 6 月广东学业水平考试)篮球由静止开始下落至地面，经多次反弹后静止在地面上从篮球开始下落到最终静止的过程，下列说法正确的是( )A机械能不守恒 B重力一直做正功C重力势能时刻在减少 D重力一直做负功2(2016 年 6 月广东学业水平考试)(多选)忽略空气阻力，下列物体在运动过程中满足机械能守恒的有( )A电梯匀速下降B铅球从被抛出到落地前C重物
7、被起重机从地面提升到楼顶D物体从固定的光滑斜面顶端下滑到底端3.(2015 年 1 月广东学业水平考试)(多选)如图所示，将一个乒乓球从位置 1 静止释放，乒乓球落地与地面碰撞后反弹，从刻度尺上记录每一次反弹的最高位置，下列分析正确的有( )A从 1 落地后反弹到 2 过程中机械能守恒B从 1 落地后反弹到 2 过程中机械能不守恒C在乒乓球运动过程中空气阻力总是做负功D在乒乓球运动过程中空气阻力有时做正功有时做负功4(2012 年 6 月广东学业水平考试)滑雪运动员从山上加速滑下过程中，下列表述正确的是( )A重力做负功，动能增加B重力做正功，动能减少C重力势能增加，动能增加D重力势能减少，动
8、能增加5(2011 年 6 月广东学业水平考试)小球做竖直上抛运动，有关小球在运动过程中的能量变化，下列说法正确的是( )A下降过程中机械能增大B下降过程中动能增大C上升过程中动能增大D上升过程中重力势能减小机械能：物体的动能和势能统称为机械能，即 E Ek Ep.其中势能包括重力势能和弹性势能5(1)内容：在只有重力(或弹簧弹力)做功的情形下，物体的动能和重力势能(或弹性势能)发生相互转化，而总的机械能保持不变(2)表达式： mgh1 mv mgh2 mv 或 Ep2 Ek2 Ep1 Ek1.12 21 12 2考点 3 能量守恒与能量转化和转移()1(2011 年 6 月广东学业水平考试)
9、(多选)下图为某城市车站的站台为了有效地利用能量，进站和出站的轨道都与站台构成缓坡关于列车在进站和出站过程中能量的转化，下列说法正确的是( )A出站时列车的动能转化为势能B进站时列车的势能转化为动能C出站时列车的势能转化为动能D进站时列车的动能转化为势能2(2010 年 6 月广东学业水平考试)(多选)关于能量和能源，下列表述正确的是( )A能量可以从一种形式转化为另一种形式B能量可以从一个物体转移到另一个物体C能量是守恒的，所以能源永不枯竭D能源在利用过程中有能量耗散，这表明能量不守恒3(2011 年 6 月广东学业水平考试)下列用品中利用了弹簧的弹性势能转化为动能进行工作的是( )A机械手
10、表B自行车座C弹簧秤D有弹簧的衣服夹1功和能的关系(1)能量的转化必须通过做功才能实现做功的过程是能量转化的过程. (2)功是能量转化的量度，即某种力做了多少功，一定伴随多少相应能量发生了转化物体动能的增量由外力做的总功来量度物体重力势能的增量由重力做的功来量度物体机械能的增量由重力以外的其他力做的功来量度2能的转化和能量守恒定律：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移过程中其总量不变，这就是能量守恒定律6一、单项选择题：本大题共 10 小题，在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求1关于重力势能，下列说法中正确
11、的是( )A重力势能的大小只由重物本身决定 B重力势能恒大于零C在地面上的物体具有的重力势能一定等于零 D重力势能实际上是物体和地球所共有的2质量为 m 的乒乓球从地面弹起到 h 高度后又落回到地面重力加速度为 g.在整个过程中，重力所做的功为( )A mgh B0C mgh D2 mgh3.如图所示，一张桌子放在水平地面上，桌面高为 h2，一质量为 m 的小球处于桌面上方 h1高处的 P 点若以桌面为参考平面，重力加速度为 g.小球从 P 点下落到地面上的 M 点，下列说法正确的是( )A小球在 P 点的重力势能为 mg(h1 h2)B小球在桌面 N 处的重力势能为 mgh2C小球从 P 点
12、下落至 M 点的过程中，重力势能减少 mg (h1 h2)D小球从 P 点下落至 M 点的过程中，克服重力做功 mg (h1 h2)4.如图所示，桌面高为 h，质量为 m 的小球从离桌面高 H 处自由落下，不计空气阻力，设以地面为零势能参考平面，则小球落到地面前瞬间的机械能为( )A mgh B mgHC mg(H h) D mg(H h)5重力对物体做功，则下列说法中正确的是( )A如果重力对物体做正功，则物体的机械能增加B如果重力对物体做负功，则物体的机械能减少C如果重力对物体做负功，则物体的重力势能增加D如果重力对物体做正功，则物体的动能增加6游乐场中的一种滑梯如图所示小朋友从轨道顶端由
13、静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则( )A下滑过程中支持力对小朋友做功B下滑过程中小朋友的重力势能增加7C整个运动过程中小朋友的机械能守恒D在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功7关于做竖直上抛运动的物体在上升过程中，重力做功和重力势能的变化，下列叙述正确的是( )A重力做负功，重力势能减少B重力做正功，重力势能增加C重力做负功，重力势能增加D重力做正功，重力势能减少8在下列物体运动中，机械能守恒的是( )A加速向上运动的运载火箭B光滑曲面上自由运动的物体C被匀速吊起的集装箱D木块沿斜面匀速下滑9.一质量为 m 的小球，用长为 L 的轻绳悬挂于 O 点，小球在水平力 F 作用下
14、，从平衡位置 P 点缓慢地移到 Q 点，如图所示，此时悬线与竖直方向夹角为 ，则拉力 F 所做的功为( )A mgLcos B mgL(1cos )C FLsin D FLcos 10关于重力做功、重力势能变化的说法正确的是( )A当物体向下运动时，重力对物体做负功B当物体向下运动时，重力势能增大C当物体向上运动时，重力势能增大D当物体向上运动时，重力对物体做正功二、单项选择题：本大题共 10 小题，在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求11(2012 年 6 月广东学业水平考试)撑杆跳运动包括三个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆，其中发生了弹性势能转化为重力势能的阶段是( )A助跑阶段
15、B越横杆阶段C撑杆起跳阶段 D越横杆阶段和助跑阶段12滑雪运动员沿斜坡下滑了一段距离，重力对他做功为 2 000 J，物体克服阻力做功 100 J则物体的( )A机械能减小了 100 J B动能增加了 2 100 JC重力势能减小了 1 900 J D重力势能增加了 2 000 J13(2015 年 6 月广东学业水平考试)如图所示，悬挂在天花板上的摆球在空气中摆动，摆幅越来越小，摆球在摆动过程中( )8A机械能守恒B机械能逐渐减少C重力势能保持不变D动能全部转化为重力势能14.如图，从同一高度以相同的速率分别抛出质量相等的三个小球，一个竖直上抛，一个竖直下抛，另一个平抛，则它们从抛出到落地过
16、程中( )A运行的时间相等B落地时的机械能不同 C落地时的速度相同D在空中任意时刻三个物体的机械能相同15.如图所示，若物体 m 沿不同的路径和从 A 滑到 B，则重力所做的功为( )A沿路径重力做功多B沿路径重力做功多C沿路径和重力做功一样大D条件不足不能判断16.如图所示，用一轻绳系一小球悬于 O 点现将小球拉至水平位置，然后释放，不计阻力小球下落到最低点的过程中，下列表述正确的是( )A小球的机械能守恒B小球所受的合力不变C小球的动能不断减小D小球的重力势能增加17物体在平衡力作用下的运动中( )A物体的机械能一定不变B如果物体的重力势能有变化，则它的机械能一定有变化C物体的动能可能变化
17、，但机械能一定不变D物体的重力势能可能变化，但它的机械能一定不变918蹦床运动是运动员从蹦床弹向空中表演技巧动作的一项体育活动当运动员离开蹦床后上升的过程中，运动员具有的 ( )A动能增加，重力势能减少B动能增加，重力势能增加 C动能减少，重力势能减少D动能减少，重力势能增加19下列运动过程中，可视为机械能守恒的是( )A热气球缓缓升空 B树叶从枝头飘落C掷出的铅球在空中运动 D跳水运动员在水中下沉20.如图所示，小朋友在荡秋千在他从 P 点向右运动到 Q 点的过程中，重力做功的情况是( )A先做负功，再做正功B先做正功，再做负功C一直做负功D一直做正功三、多项选择题：本大题共 5 小题，在每
18、小题列出的四个选项中，至少有 2 个选项是符合题目要求的21.(2017 年 6 月广东学业水平考试)如图所示，物块从表面粗糙的固定斜面顶端匀速下滑至底端，下列说法正确的有( )A物块的机械能减少B物块的机械能守恒C物块减少的重力势能全部转化为动能D物块减少的机械能全部转化为内能22一物体正在匀速下落， 则下列有关说法中正确的是( )A合力对物体做功不为零，机械能守恒 B合力对物体做功为零，机械能不守恒C重力对物体做正功，重力势能减少 D重力对物体做正功，重力势能增加23一起重机吊着物体以加速度 a(ag)竖直下落在下落一段距离的过程中，下列说法中正确的是 ( )A重力对物体做的功等于物体重力
19、势能的减少量B物体重力势能的减少量等于物体动能的增加量C重力做的功大于物体克服缆绳的拉力所做的功D物体重力势能的减少量大于物体动能的增加量1024下列情况中，运动物体机械能一定守恒的是( )A做匀速直线运动的物体 B做平抛运动的物体C物体不受摩擦力 D物体只受重力25(2015 年 6 月广东学业水平考试)如图所示，光滑圆管固定在竖直平面内，有一小球在管内做圆周运动，忽略空气阻力，小球在运动过程中( )A动能不断变化B机械能不守恒C重力势能不断变化D只有重力对小球做功考题导练核心归纳 考点 11D 2.B 3.CD 4.AD 5.A 6.BD7 【解析】选 AD.以轨道下端 B 所在的水平面为
20、参考平面，则小球在 A 点的重力势能为 mgR，在 B 点为 0，在 C 点为 mg(H R)考点 21A 2.BD3 【解析】选 BC.在乒乓球运动过程中，空气阻力总是与运动方向相反做负功，从 1落地后反弹到 2 过程中，上升的高度降低了，机械能不守恒4 【解析】选 D.从山上加速下滑，竖直高度下降，重力做正功，重力势能减少，动能增加5 【解析】选 B.竖直上抛过程，小球只受重力作用，机械能守恒，A 错下降过程，重力做正功，重力势能减少，动能增大，B 对上升过程，重力做负功，重力势能增大，动能减少，CD 错考点 3111 【解析】选 CD.进站时仍有速度，具有动能，上坡时把动能转化为重力势能
21、出站时具有一定高度，有重力势能，下坡时把重力势能转化为动能2 【解析】选 AB.由能量守恒定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体，能量的总量保持不变，但是能源在利用过程中有能量耗散，我们还是要节约能源3 【解析】选 A.机械手表利用了弹簧的弹性势能转化为动能学业达标实战演练 一、 单项选择题1 【解析】选 D.重力势能大小由重物质量，重力加速度，相对高度共同决定的，A错重力势能可以大于零，等于零，小于零，BC 错重力势能具有系统性，是物体和地球共有的，D 对2 【解析】选 B.整个过程乒乓球的位移为零，则重力做功为零3 【解析】选 C.从 P 到 M，重力做
22、正功，大小为 mg(h1 h2)，重力势能减少了mg(h1 h2)4 【解析】选 C.物体下落过程只有重力做功，故物体的机械能守恒，以地面为参考平面，初状态小球的机械能为 mg(H h)，故在小球落到地面未碰地之前任一时刻的机械能都为 mg(H h)故选项 C 正确. 5 【解析】选 C.重力做功情况只影响物体重力势能的变化，重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加6 【解析】选 D.在滑动的过程中，人受重力、支持力和摩擦力三个力作用下滑过程中，重力做正功，重力势能减少，B 错；支持力不做功，摩擦力做负功，所以机械能不守恒，A、C 错D 正确7 【解析】选 C.竖直上抛的上升过程中，
23、重力做负功，重力势能增大8 【解析】选 B.机械能守恒条件是只有重力做功，加速向上运动的运载火箭和被匀速吊起的集装箱都有向上的动力做功，机械能不守恒，AC 错木块沿斜面匀速下滑，动能不变，重力势能减少，机械能减少，D 错光滑曲面上自由运动的物体，只有重力做功，机械能守恒，B 对9 【解析】选 B.P 到 Q 的过程中，动能变化为零，重力做功为 mgL(1cos )，根据动能定理得 WF mgL(1cos )0，知 B 正确10 【解析】选 C.物体向上运动时，物体的高度升高，所以重力做负功，重力势能增大；物体向下运动时，高度下降，所以重力做正功，重力势能减少选项 C 正确二、单项选择题11 【
24、解析】选 C.助跑阶段和越横杆阶段，杆都没有发生形变，而且人的重心位置没发生改变，则不存在弹性势能和重力势能的转化撑杆起跳阶段，杆有弯曲，人的重心上升，弹性势能转化为重力势能12 【解析】选 A.重力对他做功为 2 000 J，重力势能减少 2 000 J，物体克服阻力做功 100 J，阻力做功100 J，机械能减少 100 J，动能增加为 2 000 J100 J1 900 J，选 A.13B14 【解析】选 D.一个竖直上抛，一个竖直下抛，另一个平抛，三种情况都是只有重力做功，机械能守恒初位置三者的质量、速率、高度相等，故在空中任意时刻三个物体的机械能相同15 【解析】选 C.重力做功的特
25、点是与物体运动的路径无关，只由物体的初末位置决定，本题物体运动的路径和初末位置相同，所以重力做功一样大，答案选 C.1216 【解析】选 A.小球释放后做圆周运动，受到指向圆心的轻绳拉力 F 和竖直向下的大小不变的重力 G，因 F 始终指向圆心，则合力始终变化，B 错误下落过程，拉力不做功，只有重力做功，机械能守恒，A 正确重力势能减少，动能增加C、D 错误17 【解析】选 B.由动能定理知，平衡力作用下物体的动能一定不变，C 错，若物体的重力势能不变则机械能不变，若重力势能变化，则机械能一定有变化，B 对，A、D 错18 【解析】选 D.运动员离开蹦床后只受重力作用，所以做匀减速直线运动他的
26、动能减少，重力势能增加，动能转化为重力势能，选项 D 正确19 【解析】选 C.热气球、树叶、水中下沉，运动过程所受的阻力不能忽略，而且都做负功，机械能不守恒，铅球运动可忽略空气阻力，机械能守恒20 【解析】选 B.P 到中间位置，竖直位移向下，重力做正功，中间位置到 Q，竖直位移向上，重力做负功三、多项选择题21AD22 【解析】选 BC.匀速下落，重力做正功，合力为零，做功为零，除重力外有竖直向上的力与重力等大反向，做负功，所以机械能不守恒23 【解析】选 ACD.重力对物体做的功总是等于物体重力势能的减少量，A 正确；由于物体下落的加速度小于重力加速度，所以物体肯定还受到了向上的力的作用，且该力做负功，物体的机械能减少，物体重力势能的减少量大于物体动能的增加量，B 错误而 D 正确；物体加速度竖直向下，所以重力大于向上的拉力，重力做的功大于物体克服缆绳的拉力所做的功，C 正确24 【解析】选 BD.物体若在向上的拉力作用下向上做匀速直线运动，它的机械能增加，A 错误；做平抛运动的物体只受重力作用，也就只有重力做功，所以机械能守恒，B、D 正确；物体不受摩擦力作用，但是可能还有其他力做功，机械能不一定守恒，C 错误25ACD
