能量守恒定律于高考物理里究竟有着怎样程度的重要性呢?去年全国卷理综物理那一部分,涉及机械能守恒的题目分值所占比例高达18% ,而此种类型题目的平均得分率相较于其他类型高出了将近15个百分点,这一组数据完全能够表明它的确实实在在是考场上的“送分题”。
概念拆解其实很简单
2023年,在南京市进行的高三一模考试里,有一道关于过山车的题目,居然有80%的考生,那个,都做对了。这是为啥捏,就是它们搞清楚了这样一个基本关系,啥基本关系,就是动能它会随着速度的变化而变化,重力势能它会随着高度的变化而变化,而机械能守恒,听起来给人感觉特别高大上,实际上说白了也没啥特别的,就是动能,还有势能,它们两者的总和一直都会保持不变。
不少同学被“守恒”这俩字给吓住了,实际上呢,就如同你微信里的余额,要是既不发红包,又不进行收款操作,那钱的数量就保持不变。机械能同样是这样的道理,只要不存在外力的介入,动能与势能就是处在互相转化的那种关系。
要去判断机械能是不是守恒存在着一个窍门,那便是看是不是存在非重力以及弹力做功的情况。就好比2022年北京高考的第23题,有个小球在光滑的圆弧轨道上面运动,题目当中明确地说了“不计摩擦”,这实际上就是在向你表明能够运用机械能守恒。
生活场景帮你记牢
理解机械能守恒,最好的老师是自由落体。2024年广州一模有一道题,问的是苹果从5米高的树上掉下来,在砸中牛顿前的瞬间速度是多少。这道题直接套用mgh等于二分之一mv方,5秒就能算出结果。
经典案例当中有过山车,上海迪士尼的创极速光轮,当从最高点俯冲而下时,游客发出尖叫,并非源于害怕,而是重力势能正迅猛转化为动能,去年浙江高考出过一道与之类似的题目,是结合游乐场情境来考查机械能守恒。
能说明问题的同样是单摆运动,在2023年武汉调考里,有一道关于钟摆的题目,只要记住最高处势能是最大的,最低处动能是最大的,中间过程机械能的总量是不变的,就能够轻松地获得分数。
计算题套路都差不多
第一个步骤是去寻找研究对象,2024年深圳一模的第15题,在题干当中明确地指出,要考虑小球和地球所组成的系统,这就已然告知对应的研究对象是系统而并非单个的物体,有许多同学因为漏看了这个条件从而丢失了分数。
进行第二步,对守恒条件予以判断。去年的时候,全国乙卷的物理科目第24题,其题目所描述的是“光滑水平面”与“轻质弹簧”,就是这两个关键词向人们暗示不存在摩擦力,弹簧弹力展开的做功是属于系统内部的情况,机械能是呈现守恒状态的。
第三步,列方程,将初状态的动能加上势能,使其等于末状态的动能加上势能,2023年山东高考第17题,只要依照这个步骤去做,哪怕题目涉及斜面、弹簧、滑块这三个物体,也能够顺利地解出答案。
弹簧类题目有规律
看上去颇为繁杂的弹簧问题,实则有着固定的解题套路。在2022年湖南高考中的第14题里,于竖直状的弹簧之上存在着一个小球,随之而来的问题是测定弹簧恢复至原长状态时小球所具有的速度。针对这类题目而言,只要精准把握当弹簧的形变量达到最大值之际弹性势能处于最大状态,紧接着在恢复至原长状态时其中的弹性势能变为零这样的规律便可。
特性为质量不计,仅起传递能量作用的轻质弹簧,在2024年东北三省联考的一道题目里,两个木块夹着它置于光滑水平面上,释放之后弹簧的弹性势能尽数转换成两木块的动能,此乃典型的机械能守恒。
留意弹簧连接体情况,得明确分辨是单个物体还是系统,2023年重庆高考第12题,弹簧两端连接着两个物体,题目询问其中一个物体的速度,此时务必将两个物体与弹簧视作一个整体,机械能才会守恒。
斜面问题有技巧
2022年进行的江苏高考里的第9题,有一个物体,它从光滑的斜面顶端滑下来,此斜面的倾角是30度,高度h是已知的,要去求该物体到底端时的速度,直接用mgh等于二分之一mv方来计算就行,不用去考虑角度,这样做简单又快捷,而处于光滑斜面上正在滑动的物体,其机械能肯定是守恒的。
要小心粗糙的斜面。在2024年郑州质检当中,存在着一道题目,该斜面是粗糙的,然而却有外力拉着物体使其匀速下滑,在这种情形下外力会做功。并且这时候机械能并不守恒。题目的陷阱恰恰就在此处,众多同学没有留意到“粗糙”这两个字,就直接去套用守恒公式了。
一个由斜面与曲面组合而成的题目最近相当火爆,2023年成都三诊的第18题,物体先是沿着光滑的斜面滑落而后滚下。接着进入到粗糙的水平面之上。随后又冲上了光滑的圆弧中。像这类题型需要进行分段式的处理,在斜面以及圆弧段运用机械能守恒定律来求解。而在水平段则采用动能定理来进行计算。
连接体问题要细心
最容易在连接体问题里出现差错的所在是速度关系,2023年全国甲卷理综第21题里,存在用轻杆连接起来的两个小球,其中一个沿着竖直面下滑,另一个进行水平移动,这两个小球的速度大小并非等同,不过系统的机械能是守恒的。
和绳子相连的问题具备特性。在2024年的福州质检里的第16题,借助定滑轮相连的物体,一个出现下降而另一个出现上升,它们具备相等的速度大小,在列出机械能守恒式子的时候需要一起考虑两个物体的动能变化与势能变化。
带弹簧的连接体更是经常出现的对象。去年在石家庄进行的二模考试里的第23题 ,有三个物体借助弹簧实现连接 ,放置于光滑的水平面上 ,询问其中一个物体所能达到的最大速度。此类题目关键在于找寻弹簧呈现原长的状态 ,以及弹簧被压缩或者拉伸至最大程度的状态。
面对做题时,你在处理机械能守恒相关题目之际,有没有碰到过那种特别容易致使自己深陷其中的漏洞之处呢?诚挚盼望着你能于评论区域分享出你的经历过程,以此让更多的同学能够成功避开这些容易出错的地方。要是你感觉这篇文章具备一定的实用价值,千万不要忘记去点赞收藏,并且转发给那些正处于全力准备高考阶段的小伙伴们呀。


