专题06功和能（讲）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

专题06功和能（讲）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

专题06功和能 考试大纲 要求 考纲解读 ‎1. 功和功率 Ⅱ ‎1.本章各个考点的层级要求均为“Ⅱ”，凸显本章在高考中的重要地位，是历年高考命题重中之重。‎ ‎2.功和能的关系、能量的转化和守恒是解决物理问题的一种重要途径．从过去两年高考来看，本章知识与电场、磁场、电磁感应、碰撞或相对运动中的动量守恒相结合，以直线运动、平抛运动和圆周运动等物理现象为情景，以多过程、多状态形式出现的综合题，是高考的最高要求。‎ ‎3.近几年高考试题与生产、生活实际相结合是一种命题趋势．本专题知识与实际生产、生活联系紧密，所以高考题往往将本专题知识放在一些与实际问题相结合的情景中考查，要求考生从实际情景中找出物理过程和状态，并正确运用物理原理来解题。‎ ‎2. 动能和动能定理 Ⅱ ‎3. 重力做功与重力势能 Ⅱ ‎4.功能关系、机械能守恒定律及其应用 Ⅱ 纵观近几年高考试题，预测2017年物理高考试题还会 ‎1、从近几年高考来看，关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电流及电磁感应相结合命题．‎ ‎2、动能定理多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题；动能定理仍将是高考考查的重点，高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中。‎ ‎3、机械能守恒定律，多数是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题；高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中。‎ 考向01 功和功率 ‎1.讲高考 ‎（1）考纲要求 掌握做功正负的判断和计算功的方法；理解和的关系，并会运用；会分析机车的两种启动方式．‎ ‎（2）命题规律 从近几年高考来看，关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电流及电磁感应相结合命题．‎ 案例1．【2016·天津卷】我国高铁技术处于世界领先水平，和谐号动车组是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列动车组由8节车厢组成，其中第1、5节车厢为动车，其余为拖车，则该动车组 A．启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反 B．做匀加速运动时，第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3:2‎ C．进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比 D．与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1:2‎ ‎【答案】BD ‎【名师点睛】此题是力学综合问题，考查牛顿第二定律、功率以及动能定理等知识点；解题时要能正确选择研究对象，灵活运用整体法及隔离法列方程；注意当功率一定时，牵引力等于阻力的情况，速度最大。‎ 案例2． 【2015·全国新课标Ⅱ·17】一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图像中，可能正确的是 A B C D ‎【答案】A ‎【考点定位】机车起动问题 ‎【方法技巧】本题主要是机车起动问题，不过本题是两次恒定功率启动问题。但实质是一样的。‎ 案例3． 【2014·全国Ⅱ·16】一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大小为F1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v，若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v，对于上述两个过程，用、分别表示拉力F1、F2所做的功，、分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则（ ）‎ A． ， B． ，-‎ C． ， D． ，‎ ‎【答案】C ‎【解析】两次物体均做匀加速运动，由于时间相等，两次的末速度之比为1∶2，则由v=at可知两次的加速度之比为1∶2，，故两次的平均速度分别为、v，两次的位移之比为1∶2，由于两次的摩擦阻力相等，故由Wf=fx可知，；；因为W合=WF-Wf，故WF =W合+Wf；故WF2 =W2合+W2f=4 W1合+ 2W1f＜4 W1合+ 4W1f=4 WF1，选项C 正确。‎ 考点定位：动能定理；牛顿第二定律。‎ ‎【知识拓展】此题还可以由牛顿第二定律求得拉力F的关系，然后求得拉力功之间的关系.‎ ‎2．讲基础 ‎（1）功 ‎①做功的两个要素：力；物体在力的方向上发生的位移．‎ ‎②公式：W＝Flcos_α（只适用恒力做功）‎ ‎③功是标(标或矢)量．‎ ‎④功的正负 ‎（2）功率 ‎①定义：‎ ‎②物理意义：‎ ‎③公式：‎ ‎，P为时间t内的平均功率．‎ ‎ (说明：θ为F与v的夹角； v为平均速度，则P为平均功率；②v为瞬时速度，则P为瞬时功率)‎ ‎（3）机车的启动问题 ‎①以恒定功率启动的方式：‎ 动态过程：‎ 这一过程的速度—时间图象如图所示：‎ ‎②以恒定加速度启动的方式：‎ 动态过程：‎ 这一过程的速度—时间图象如图所示：‎ 特别提醒：无论哪种启动方式，机车最终的最大速度都应满足：，且以这个速度做匀速直线运动．‎ ‎3．讲典例 案例1．如图所示，位于水平面上的物体在斜向上的恒力F1的作用下，做速度为v的匀速运动，此时力F1与水平方向的夹角为θ1；现将该夹角增大到θ2，对应恒力变为F2‎ ‎，则以下说法正确的是（　　）‎ A．若物体仍以速度v做匀速运动，则可能有F2=F1‎ B．若物体仍以速度v做匀速运动，则一定有F2＞F1‎ C．若物体仍以速度v做匀速运动，则F2的功率可能等于F1的功率 D．若物体以大于v的速度做匀速运动，则F1的功率可能等于F2的功率 ‎【答案】AD 当θ1+θ2+2β=π时，sin（θ1+β）=sin（θ2+β），则F2的大小可能等于F1．故A正确，B错误．‎ 因为物体做匀速直线运动，合力为零，则F1 cosθ1=μ（mg-F1sinθ1）；F2 cosθ2=μ（mg-F2sinθ2）‎ 功率P=Fvcosθ，v相等，要使功率相等，则F1 cosθ1=F2 cosθ2，F1sinθ1=F2sinθ2，而θ2＞θ1，不可能同时满足，所以F2的功率不可能等于F1的功率，故C错误；根据C的分析可知，当物体以大于v的速度做匀速运动时，F1 cosθ1可以大于F2 cosθ2，则F1的功率可能等于F2的功率，故D正确．故选AD。‎ ‎【名师点睛】解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡，结合功率相等列式求解，注意物体做匀速直线运动，合力为零，拉力的功率大小等于摩擦力功率的大小，难度适中。‎ ‎【趁热打铁】一质量为2 kg的物块在水平牵引力的作用下做直线运动，v-t图象如图1所示，物块与水平地面间的动摩擦因数为0.4．下列说法正确的是 A．图2 表示物块的加速度随时间的变化关系 B．图3 表示水平牵引力随位移的变化关系 C．图4 表示水平牵引力功率随时间的变化关系 D．图5 表示合力对物块做的功随位移的变化关系 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题考查了物理图像问题；解题时关键是能根据牛顿定律和功和功率的表达式找出各个阶段的加速度、牵引力、牵引力的功率计合外力功的函数关系，并对照图像来分析.‎ 案例2．一汽车质量为3×103 kg，它的发动机额定功率为60kW，它以额定功率匀速行驶时速度为120km/h，若汽车行驶时受到的阻力大小不变，下列说法中错误的是 A、汽车行驶时受到的阻力的大小为1.8×103 N B、汽车消耗功率为45kW时,若其加速度为0.4m/s2则它行驶的速度为15m/s C、汽车以54km/h的速度匀速行驶时消耗的功率为30kW D、若汽车保持额定功率不变从静止启动，汽车启动后加速度将会越来越小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 汽车匀速时应有F=f，根据P=Fv可知，应有P=fv，解得汽车受到的阻力，所以A正确；由F-f=ma可得：F=f+ma=1.8×103+3×103×0.4=3.0×103N，再由P=Fv可得：，所以B正确；匀速时应有F=f，所以P=Fv=fv，代入数据可得P=27kW，所以C错误；由P=Fv，若汽车保持额定功率不变启动，则牵引力将逐渐减小，再由F-f=ma可知，加速度将会越来越小，所以D正确．本题选择错误的，故选C。‎ ‎【名师点睛】应明确动力机械有以恒定功率启动和以恒定加速度启动两种方式，讨论时需用到P=Fv、F-f=ma，特别是匀速时应满足P=fvm ，然后讨论即可.‎ ‎【趁热打铁】质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上，从t＝0时刻开始受到方向恒定的水平拉力F作用，F与时间t的关系如图甲所示．物体在时刻开始运动，其v－t图象如图所示乙，若可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力，则( )‎ A．物体与地面间的动摩擦因数为 B．物体在t0时刻的加速度大小为 C．物体所受合外力在t0时刻的功率为2F0v0‎ D．水平力F在t0到2t0这段时间内的平均功率为 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题主要考查了平均功率与瞬时功率的求法以及牛顿定律的应用，注意P=Fv即可以求平均功率与瞬时功率；一般只能求解平均功率。‎ ‎4．讲方法 ‎（1）变力做功的计算方法 ‎①用动能定理W=ΔEk或功能关系求．‎ ‎②当变力的功率P一定时，可用W＝Pt求功，如机车恒功率启动时．‎ ‎③当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力做的功等于力和路程(不是位移)的乘积．如滑动摩擦力做功等．‎ ‎④当力的方向不变，大小随位移做线性变化时，可先求出力的平均值，再由W＝Flcos α计算．‎ ‎⑤作出变力F随位移l变化的图象，图象与位移所在轴所围的“面积”即为变力做的功。‎ ‎（2）计算功率的基本方法 首先判断待求的功率是瞬时功率还是平均功率．‎ ‎①平均功率的计算方法 利用；利用.‎ ‎②瞬时功率的计算方法 ‎，v是t时刻的瞬时速度 ‎（3）分析机车启动问题时的注意事项 ‎①机车启动的方式不同，机车运动的规律就不同，因此机车启动时，其功率、速度、加速度、牵引力等物理量的变化规律也不相同，分析图象时应注意坐标轴的意义及图象变化所描述的规律。‎ ‎②在用公式P＝Fv计算机车的功率时，F是指机车的牵引力而不是机车所受到的合力。‎ ‎③恒定功率下的加速一定不是匀加速，这种加速过程发动机做的功可用W＝Pt计算，不能用W＝Fl计算(因为F是变力)。‎ ‎④以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定，这种加速过程发动机做的功常用W＝Fl计算，不能用W＝Pt计算(因为功率P是变化的)．‎ ‎⑤匀加速过程结束时机车的速度并不是最后的最大速度．因为此时F>F阻，所以之后还要在功率不变的情况下变加速一段时间才达到最后的最大速度vm.‎ ‎5．讲易错 ‎【题目】 汽车在平直的公路上以额定功率行驶，行驶一段距离后关闭发动机，测出了汽车动能与位移x的关系图像如图所示。已知汽车的质量为，汽车运动过程中所受地面的阻力恒定，空气的阻力不计。求：‎ ‎（1）汽车受到地面的阻力大小；‎ ‎（2）汽车的额定功率；‎ ‎（3）汽车加速运动的时间。‎ ‎【错因】没有掌握牵引力做功的求法，‎ ‎【正解】‎ ‎（2）因为，解得汽车匀速运动时的速度 汽车匀速运动时牵引力大小等于阻力大小，故汽车的额定功率 ‎（3）根据题图可知汽车加速运动过程中的位移 汽车的初动能 根据动能定理有 解得 ‎【名师点睛】应用动能定理应注意的几个问题(1)明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度。(2)要对物体正确地进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况(待求的功除外)。(3)有些力在物体运动过程中不是始终存在的。若物体运动过程中包括几个阶段，物体在不同阶段内的受力情况不同，在考虑外力做功时需根据情况区分对待 考向02 动能定理 ‎1.讲高考 ‎（1）考纲要求 掌握动能的概念，会求动能的变化量；掌握动能定理，并能在实际问题中熟练应用．‎ ‎（2）命题规律 动能定理多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题；动能定理仍将是高考考查的重点，高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中。‎ 案例1．【2016·海南卷】如图，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1，在高点时对轨道的压力大小为N2。重力加速度大小为g，则N1–N2的值为 A．3mg B．4mg C．5mg D．6mg ‎【答案】D ‎【考点定位】牛顿第二定律、动能定理 ‎【名师点睛】解决本题的关键知道向心力的来源，知道最高点的临界情况，通过动能定理和牛顿第二定律进行求解。‎ 案例2． 【2016·天津卷】（16分）我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。如图所示，质量m=60 kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a=3.6 m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度vB=24 m/s，A与B的竖直高度差H=48 m。为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧。助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h=5 m，运动员在B、C间运动时阻力做功W=–1 530 J，取g=10 m/s2。‎ ‎（1）求运动员在AB段下滑时受到阻力Ff的大小；‎ ‎（2）若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大。‎ ‎【答案】（1）144 N （2）12.5 m ‎【解析】（1）运动员在AB上做初速度为零的匀加速运动，设AB的长度为x，则有=2ax①‎ 由牛顿第二定律有 mg–Ff=ma②‎ 联立①②式，代入数据解得Ff=144 N③‎ ‎（2）设运动员到达C点时的速度为vC，在由B到达C的过程中，由动能定理有 mgh+W=m–m④‎ 设运动员在C点所受的支持力为FN，由牛顿第二定律有FN–mg=⑤‎ 由运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，联立④⑤式，代入数据解得R=12.5 m⑥‎ ‎【考点定位】动能定理、牛顿第二定律的应用 ‎【名师点睛】此题是力学综合题，主要考查动能定理及牛顿第二定律的应用；解题的关键是搞清运动员运动的物理过程，分析其受力情况，然后选择合适的物理规律列出方程求解；注意第（1）问中斜面的长度和倾角未知，需设出其中一个物理量。‎ 案例3． 【2014•福建•21】图为某游乐场内水上滑梯轨道示意图，整个轨道在同一竖直平面内，表面粗糙的AB段与四分之一光滑圆弧轨道BC在B点水平相切。点A距水面的高度为H，圆弧轨道BC的半径为R，圆心O恰在水面。一质量为m的游客（视为质点）可从轨道AB的任意位置滑下，不计空气阻力。‎ ‎（1）若游客从A点由静止开始滑下，到B点时沿切线方向滑离轨道落在水面D点，OD=2R，求游客滑到的速度vB大小及运动过程轨道摩擦力对其所做的功Wf；‎ ‎（2）若游客从AB段某处滑下，恰好停在B点，有因为受到微小扰动，继续沿圆弧轨道滑到P点后滑离轨道，求P点离水面的高度h。（提示：在圆周运动过程中任一点，质点所受的向心力与其速率的关系为）‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎（2）设OP与OB间夹角为θ，游客在P点时的速度为，受支持力为N，从B到P由机械能守恒可得：‎ 过P点时，根据向心力公式，有：，N=0，‎ 解得：‎ ‎【考点定位】本题考查平抛运动、圆周运动、动能定理 ‎【方法技巧】分析清楚研究对象的运动过程，动能定理的应用重点在对运动过程的选择，然后分析这个过程中有哪些力在做功；做圆周运动物体在某一个位置，列向心力方程，一个运动过程，列动能定理。‎ ‎2．讲基础 ‎（1）动能 ‎①定义：物体由于运动而具有的能．‎ ‎②表达式：‎ ‎（2）动能定理 ‎①内容：‎ ‎②表达式：‎ ‎③适用条件：动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动；既适用于恒力做功，也适用于变力做功；力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分阶段作用。‎ ‎3．讲典例 案例1． 小亮观赏跳雪比赛，看到运动员先后从坡顶水平跃出后落到斜坡上．斜坡长80m，如图所示，某运动员的落地点B与坡顶A的距离L=75m，斜面倾角为37°，忽略运动员所受空气阻力．重力加速度取g=10m/s2，sin37°=0．6，cos37°=0．8．‎ ‎（1）求运动员在空中的飞行时间；‎ ‎（2）小亮认为，无论运动员以多大速度从A点水平跃出，他们落到斜坡时的速度方向都相同．你是否同意这一观点？请通过计算说明理由；‎ ‎（3）假设运动员在落到倾斜雪道上时，靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿斜坡的分速度而不弹起．运动员与斜坡和水平地面的动摩擦因数均为μ=0．4，经过C处运动员速率不变，求运动员在水平面上滑行的最远距离．‎ ‎【答案】（1）（2）见解析（3）‎ ‎【解析】（1） 解得：‎ ‎（2）设在斜坡上落地点到坡顶长为L，斜坡与水平面夹角为，则运动员运动过程中的竖直方向位移，水平方向位移，运动时间由得。‎ 由此得运动员落到斜坡时，速度的水平方向分量，速度的竖直方向分量，实际速度与水平方向夹角为，由此可说明，速度方向与初速度无关，只跟斜坡与水平面的夹角有关。‎ ‎【名师点睛】运动员离开A点后做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，由几何知识可以求出A、B两点间的高度，由可解时间；根据平抛运动规律求出实际速度与水平方向夹角的正切值的表达式，然后再说明理由；应用平抛运动规律，即运动的合成与分解和动能定理解答 ‎【趁热打铁】 如图所示，一辆货车，质量为M，车上载有一箱质量为m的货物，当车辆经过长下坡路段时，司机采取挂低速挡借助发动机减速和间歇性踩刹车的方式控制车速．已知某下坡路段倾角为，车辆刚下坡时速度为v1，沿坡路直线向下行驶L距离后速度为v2，货物在车辆上始终未发生相对滑动，重力加速度为g，则：‎ ‎（1）该过程中货车减少的机械能；‎ ‎（2）该过程中货车对货物所做的功。‎ ‎【答案】（1）；（2）。‎ ‎【解析】（1）取汽车沿坡向下发生位移L时所在平面为零势能面。‎ 汽车初状态机械能：‎ 末状态机械能：‎ 汽车减少的机械能：‎ ‎【名师点睛】应用动能定理应注意的几个问题(1)明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度。(2)要对物体正确地进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况(待求的功除外)。(3)有些力在物体运动过程中不是始终存在的。若物体运动过程中包括几个阶段，物体在不同阶段内的受力情况不同，在考虑外力做功时需根据情况区分对待 案例2．如图所示，四分之三周长圆管的半径R=0.4m，管口B和圆心O在同一水平面上，D是圆管的最高点，其中半圆周BE段存在摩擦，BC和CE段动摩擦因数相同，ED段光滑；质量m=0.5kg、直径稍小于圆管内径的小球从距B正上方高H=2.5m的A处自由下落，到达圆管最低点C时的速率为6m/s，并继续运动直到圆管的最高点D飞出，恰能再次进入圆管，假定小球再次进入圆管时不计碰撞能量损失，取重力加速度g=10m/s2，求 ‎（1）小球飞离D点时的速度；‎ ‎（2）小球从B点到D点过程中克服摩擦所做的功；‎ ‎（3）小球再次进入圆管后，能否越过C点？请分析说明理由．‎ ‎【答案】（1）m/s （2）10J （3）小球能过C点 ‎【解析】‎ ‎（1）小球飞离D点后做平抛运动，在水平方向：R=VDt 竖直方向：‎ 解得：vD=m/s ‎（2）小球从A到D过程中，由动能定理得：‎ 解得：Wf1=10J 由于过BE段时摩擦力大小随速度减小而减小，摩擦力做功也随速度减小而减小。第二次通过BC段与CE段有相等的路程，速度减小，所以 Wf4＜Wf2=4.5J，由此得VC′＞0，故小球能过C点．‎ ‎【名师点睛】 本题是动能定理和向心力知识的综合应用，解题时要根据物理过程的顺序来分析；这类问题常常涉及到临界条件．第（3）问中用动能定理求变力的功也是常用方法。‎ ‎【趁热打铁】2011年3月11日，日本大地震以及随后的海啸给日本带来了巨大的损失．灾后某中学的部分学生组成了一个课题小组，对海啸的威力进行了模拟研究，他们设计了如下的模型：如图甲,在水平地面上放置一个质量为m=4kg的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力F随位移x变化的图象如图乙所示，已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5，g=10m/s2．‎ ‎（1）运动过程中物体的最大加速度为多少？‎ ‎（2）在距出发点什么位置时物体的速度达到最大？‎ ‎（3）物体在水平面上运动的最大位移是多少？‎ ‎【答案】（1）20m/s2  （2）3.2m（3）10m ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题是对牛顿运动定律及动能定理的考查；关键是能从图像中获取物体的运动信息，通过图像的函数关系，借助于数学手段求解.‎ ‎4．讲方法 ‎（1）对动能定理的理解：‎ 动能定理公式中等号表明了合外力做功与物体动能的变化间的两个关系：‎ ‎①数量关系：即合外力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系．可以通过计算物体动能的变化，求合外力的功，进而求得某一力的功．‎ ‎②因果关系：合外力的功是引起物体动能变化的原因；动能定理中涉及的物理量有F、l、m、v、W、Ek等，在处理含有上述物理量的问题时，优先考虑使用动能定理．‎ ‎（2）运用动能定理需注意的问题 ‎①应用动能定理解题时，在分析过程的基础上无需深究物体运动过程中状态变化的细节，只需考虑整个过程的功及过程初末的动能．‎ ‎②若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可分段考虑，也可整个过程考虑。‎ ‎③应用动能定理分析多过程问题，关键是对研究对象受力分析：正确分析物体受力，要考虑物体受到的所有力，包括重力；要弄清各力做功情况，计算时应把已知功的正、负代入动能定理表达式；有些力在物体运动全过程中不是始终存在，导致物体的运动包括几个物理过程，物体运动状态、受力情况均发生变化，因而在考虑外力做功时，必须根据不同情况分别对待。‎ ‎④在应用动能定理解决问题时，动能定理中的位移、速度各物理量都要选取同一个惯性参考系，一般都选地面为参考系。‎ ‎5．讲易错 ‎【题目】将质量为m的物体在高空中以速率υ水平向右抛出，由于风力作用，经过时间t后，物体下落一段高度，速率仍为υ，方向与初速度相反，如图所示．在这一运动过程中，下列关于风力做功的说法，正确的是 υ υ A．风力对物体不做功 B．风力对物体做的功（绝对值）为 C．风力对物体做的功（绝对值）小于 D．由于风力方向未知，不能判断风力做功情况 ‎【错因】受力分析和运动过程分析易出错。‎ ‎【名师点睛】此题考查了动能定理的应用问题；解题时要分析物体的受力情况及运动的物理过程，知道各个力对物体做功的情况，然后对整个物理过程列出动能定理进行判断；此题立意新颖，考查学生综合分析问题的能力.‎ 考向03 机械能守恒定律 ‎1.讲高考 ‎（1）考纲要求 掌握重力势能、弹性势能的概念，并能计算；掌握机械能守恒的条件，会判断物体的机械能是否守恒；掌握机械能守恒定律的三种表达形式，理解其物理意义，并能熟练应用．‎ ‎（2）命题规律 机械能守恒定律，多数是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题；高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中 案例1．【2016·全国新课标Ⅱ卷】如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连。现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点。已知M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN<。在小球从M点运动到N点的过程中 A．弹力对小球先做正功后做负功 B．有两个时刻小球的加速度等于重力加速度 C．弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零 D．小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差 ‎【答案】BCD ‎【考点定位】牛顿第二定律、能量守恒定律 ‎【名师点睛】此题是牛顿第二定律和动能定理的综合应用问题；解题时要认真分析物体的受力情况，尤其是弹力变化情况，结合功的概念及牛顿第二定律来讨论；注意弹簧弹力相等时，无论是压缩状态还是拉伸状态，弹性势能相等。‎ 案例2． 【2015·上海·31】质量为m的小球在竖直向上的恒定拉力作用下，由静止开始从水平地面向上运动，经一段时间，拉力做功为W，此后撤去拉力，球又经相同时间回到地面，以地面为零势能面，不计空气阻力。求：‎ ‎（1）球回到地面时的动能；‎ ‎（2）撤去拉力前球的加速度大小a及拉力的大小F；‎ ‎（3）球动能为W/5时的重力势能。‎ ‎【答案】（1）W；（2）；（3）或 ‎【解析】 （1）撤去拉力时球的机械能为W，由机械能守恒定律，回到地面时的动能 ‎（2）设拉力作用时间为t，在此过程中球上升h，末速度为v，则 v=at 由题意有 解得 根据牛顿第二定律，F-mg=ma，解得 ‎【考点定位】 牛顿第二定律；机械能守恒定律；匀变速直线运动公式 ‎【名师点睛】 本题考查动力学综合问题，属于动力学中常见的多过程问题，解决这类问题的关键是分析清楚每一个过程中的受力情况；还要注意到球动能为W/5时有两个位置。选取研究对象，选取研究过程，分段处理。‎ 案例3． 【2016·江苏卷】（16分）如图所示，倾角为α的斜面A被固定在水平面上，细线的一端固定于墙面，另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块B相连，B静止在斜面上．滑轮左侧的细线水平，右侧的细线与斜面平行．A、B的质量均为m．撤去固定A的装置后，A、B均做直线运动．不计一切摩擦，重力加速度为g．求：‎ ‎（1）A固定不动时，A对B支持力的大小N；‎ ‎（2）A滑动的位移为x时，B的位移大小s；‎ ‎（3）A滑动的位移为x时的速度大小vA．‎ ‎【答案】（1）mgcosα （2）（3）‎ ‎【解析】（1）支持力的大小N=mgcosα ‎（2）根据几何关系sx=x·（1–cos α），sy=x·sinα 且s=‎ 解得s=‎ ‎【考点定位】物体的平衡、机械能守恒定律 ‎【方法技巧】第一问为基础题，送分的。第二问有点难度，难在对几何关系的寻找上，B的实际运动轨迹不是沿斜面，也不是在竖直或水平方向，这样的习惯把B的运动正交分解，有的时候分解为水平、竖直方向，也可能要分解到沿斜面和垂直斜面方向，按实际情况选择，第三问难度较大，难在连接体的关联速度的寻找，这类关系的寻找抓住：沿弹力的方向分速度相同。‎ ‎2．讲基础 ‎（1）重力势能、弹性势能、机械能及机械守恒定律 ‎①重力做功的特点；重力势能的表达式：Ep＝mgh；重力做功与重力势能变化的关系 ‎②弹性势能 ‎③机械能；机械守恒定律的内容；机械守恒定律的条件 ‎（2）机械能守恒定律的表达形式及应用 ‎①守恒观点：表达式：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E1＝E2；意义：系统初状态的机械能等于末状态的机械能．‎ ‎②转化观点：(1)表达式：ΔEk＝－ΔEp；意义：系统(或物体)的机械能守恒时，系统增加(或减少)的动能等于系统减少(或增加)的势能．‎ ‎③转移观点：表达式：ΔEA增＝ΔEB减；意义：若系统由A、B两部分组成，当系统的机械能守恒时，则A部分机械能的增加量等于B部分机械能的减少量．‎ ‎3．讲典例 案例1．如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑，内圆粗糙．一质量为m的小球从轨道的最低点以初速度v0向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径为R，不计空气阻力．设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的是 A．若小球运动到最高点时速度为0，则小球机械能一定不守恒 B．若经过足够长时间，小球最终的机械能可能为 C．若使小球始终做完整的圆周运动，则v0一定不小于 D．若小球第一次运动到最高点时速度大小为0，则v0一定大于 ‎【答案】ACD ‎，小球在最低点时的最小速度，所以若使小球始终做完整的圆周运动，则一定不小于．故C正确；如果内圆光滑，小球在运动过程中不受摩擦力，小球在运动过程中机械能守恒，如果小球运动到最高点时速度为0，由机械能守恒定律得：，小球在最低点时的速度 ‎，由于内圆粗糙，小球在运动过程中要克服摩擦力做功，则小球在最低点时的速度一定大于，故D正确．‎ ‎【名师点睛】内圆粗糙，小球与内圆接触时要受到摩擦力作用，要克服摩擦力做功，机械能不守恒；外圆光滑，小球与外圆接触时不受摩擦力作用，只有重力做功，机械能守恒，应用牛顿第二定律与机械能守恒定律分析答题．‎ ‎【趁热打铁】如图所示，小球由静止开始沿光滑轨道滑下，并沿水平方向抛出，小球抛出后落在斜面上。已知斜面的倾角为θ=300，斜面上端与小球抛出点在同一水平面上，下端与抛出点在同一竖直线上，斜面长度为L，斜面上M、N两点将斜面长度等分为3段。小球可以看作质点，空气阻力不计。为使小球能落在M点上，‎ ‎（1）小球抛出的速度多大？‎ ‎（2）释放小球的位置相对于抛出点的高度h是多少？‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎（2）由动能定理得：‎ 解得：‎ 即 ‎ ‎【名师点睛】此题是对平抛物体运动的考查；关键是掌握平抛物体的运动特征：水平方向做匀速运动，竖直方向做自由落体运动；注意要灵活运用几个关系列方程.‎ 案例2． 】如图所示，x轴在水平地面上，y轴竖直向上，在y轴上的P点分别沿x轴正方向和y轴正方向以相同大小的初速度抛出两个质量相等的小球a和b，不计空气阻力，若b上升的最大高度等于P点离地的高度，则从抛出到落地，有（ ）‎ A．a的运动时间是b的运动时间的倍 B．a的位移大小是b的位移大小的倍 C．a、b落地时的速度相同，因此动能一定相同 D．a、b落地时的速度不同，但动能相同 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题的解题关键要掌握竖直上抛和平抛两种运动的研究方法及其规律，并根据机械能守恒分析落地时动能关系。‎ ‎【趁热打铁】如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m=0.2kg的小球，从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度v和弹簧压缩量△x之间的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计，取g=10m/s2，则下列说法正确的是（ ）‎ A.小球刚接触弹簧时加速度最大 B.当△x=0.1m时，小球处于失重状态 C.该弹簧的劲度系数为20.0N/m D.从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的机械能一直减小 ‎【答案】CD ‎【解析】由小球的速度图象知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当为0.1m时，小球的速度最大，然后减小，说明当为0.1m时，小球的重力等于弹簧对它的弹力．所以可得：，解得：，弹簧的最大缩短量为，所以弹簧的最大值为．弹力最大时的加速度，小球刚接触弹簧时加速度为10m/s2，所以压缩到最短的时候加速度最大，故A错误C正确；当时，小球的加速度为零，弹簧的弹力大小等于重力大小，处于平衡状态，故B错误；从接触弹簧到压缩至最短的过程中，弹簧的弹力对小球一直做负功，则小球的机械能一直减小，故D正确．‎ ‎【名师点睛】解答本题要求同学们能正确分析小球的运动情况，能根据机械能守恒的条件以及牛顿第二定律解题，知道从接触弹簧到压缩至最短的过程中，弹簧弹力一直做增大，弹簧的弹性势能一直增大 ‎4．讲方法 ‎（1）应用机械能守恒定律的基本思路 ‎①选取研究对象。‎ ‎②根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒。‎ ‎③恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初、末状态时的机械能。‎ ‎③选取方便的机械能守恒定律的方程形式进行求解。‎ ‎（2）机械能守恒的判断方法 ‎①利用机械能的定义判断(直接判断)：分析动能和势能的和是否变化。‎ ‎②用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，或有其他力做功，但其他力做功的代数和为零，则机械能守恒。‎ ‎③用能量转化来判断：若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系统机械能守恒。‎ ‎④对多个物体组成的系统，除考虑外力是否只有重力做功外，还要考虑系统内力做功，如有滑动摩擦力做功时，因有摩擦热产生，系统机械能将有损失。‎ ‎⑤对一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等问题，机械能一般不守恒，除非题目中有特别说明或暗示 ‎（3）多物体机械能守恒问题的分析方法 ‎①对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中，系统的机械能是否守恒．‎ ‎②注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系．‎ ‎③列机械能守恒方程时，一般选用ΔEk＝－ΔEp的形式．‎ ‎5．讲易错 ‎【题目】如图，小物块P位于光滑斜面上，斜面Q位于光滑水平地面上，小物块P从静止开始沿斜面下滑的过程中（ ）‎ A．斜面静止不动 B．物块P的机械能守恒 C．物块P对斜面的弹力对斜面做正功 D．斜面对物块P的弹力对P不做功 ‎【错因】没有分析清机械能守恒的条件 ‎【正解】‎ ‎【名师点睛】本题关键是P与Q系统内部，只有动能和重力势能相互转化，故系统机械能守恒，而单个物体机械能不守恒．‎ 考向04 功能关系和能量守恒定律 ‎1.讲高考 ‎（1）考纲要求 掌握功和能的对应关系，特别是合力功、重力功、弹力功分别对应的能量转化关系；理解能量守恒定律，并能分析解决有关问题．‎ ‎（2）命题规律 功和能的关系一直是高考的“重中之重”，是高考的热点和重点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有压轴题，注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中。‎ 案例1．【2016·四川卷】韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J。韩晓鹏在此过程中 A．动能增加了1 900 J B．动能增加了2 000 J C．重力势能减小了1 900 J D．重力势能减小了2 000J ‎【答案】C ‎【解析】根据动能定理可知，动能的增加量等于合外力做功，即动能的增加量为1 900 J-100 J=1 800 J，选项AB错误；重力做功等于重力势能的变化量，故重力势能减小了1 900 J，选项C正确，D错误。‎ ‎【名师点睛】此题是对功能关系的考查；关键是搞清功与能的对应关系：合外力的功等于动能的变化量；重力做功等于重力势能的变化量；除重力以外的其它力做功等于机械能的变化量.‎ 案例2． 【2016·全国新课标Ⅱ卷】（20分）轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为5l的水平轨道，B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直，如图所示。物块P与AB间的动摩擦因数μ=0.5。用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度l，然后放开，P开始沿轨道运动，重力加速度大小为g。‎ ‎（1）若P的质量为m，求P到达B点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点间的距离；‎ ‎（2）若P能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求P的质量的取值范围。‎ ‎【答案】（1） （2）‎ 若P能沿圆轨道运动到D点，其到达D点时的向心力不能小于重力，即P此时的速度大小v应满足 ④‎ 设P滑到D点时的速度为v D，由机械能守恒定律得⑤‎ 联立③⑤式得⑥‎ vD满足④式要求，故P能运动到D点，并从D点以速度vD水平射出。设P落回到轨道AB所需的时间为t，由运动学公式得⑦‎ P落回到AB上的位置与B点之间的距离为s=vDt⑧‎ 联立⑥⑦⑧式得⑨‎ ‎（2）为使P能滑上圆轨道，它到达B点时的速度不能小于零。由①②式可知 ‎5mgl>μMg·4l⑩‎ 要使P仍能沿圆轨道滑回，P在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点C。由机械能守恒定律有 ⑪‎ 联立①②⑩⑪式得 ⑫‎ ‎【考点定位】能量守恒定律、平抛运动、圆周运动 ‎【名师点睛】此题是力学综合题；考查平抛运动、圆周运动以及动能定理的应用；解题时要首先知道平抛运动及圆周运动的处理方法，并分析题目的隐含条件，挖掘“若P能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下”这句话包含的物理意义；此题有一定难度，考查考生综合分析问题、解决问题的能力。‎ 案例3． 【2015·江苏·9】如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，AC=h。圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A；弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g，则圆环（ ）‎ A．下滑过程中，加速度一直减小 B．下滑过程中，克服摩擦力做功为 C．在C处，弹簧的弹性势能为 D．上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度 ‎【答案】BD ‎【考点】 能量守恒、动能定理 ‎【方法技巧】 本题涉及到受力分析、运动过程、能量变化的分析，由运动分析受力，由经过B处的速度最大，得到加速度等于零，因为物体是在变力作用下的非匀变速运动，故一定是利用能的观点解决问题，即由能量守恒得到摩擦力做功以及弹性势能的大小，本题综合性较强，难度较大。‎ ‎2．讲基础 ‎（1）功能关系 功 能量的变化 合外力做正功 动能增加 重力做正功 重力势能减少 弹簧弹力做正功 弹性势能减少 电场力做正功 电势能减少 其他力(除重力、弹力外)做正功 机械能增加 ‎②功是能量转化的量度，即做了多少功，就有多少能量发生了转化。‎ ‎③做功的过程一定伴随有能量的转化，而且能量的转化必须通过做功来实现。‎ ‎（2）能量守恒定律 ‎①内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．‎ ‎②表达式：ΔE减＝ΔE增．‎ ‎3．讲典例 案例1．如图所示，质量为M 的木块静止在光滑的水平面上，质量为m 的子弹以速度v0 沿水平方向射中木块并最终留在木块中与木块一起以速度v 运动．已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L，子弹进入木块的深度为L′，木块对子弹的阻力为F（F 视为恒力），则下列判断正确的是 A．子弹和木块组成的系统机械能守恒 B．子弹克服阻力所做的功为 C．系统产生的热量为 D．子弹对木块做的功为 ‎【答案】D ‎【解析】子弹打入木块，子弹和木块位移不相等，所以相互作用力对子弹做的功即子弹动能的减少量，与相互作用力对木块做的功即木块动能的增加量不相等，因此有内能产生，系统机械能不守恒；二者之差即为产生的内能。力做的功等于力乘以物体的对地位移。此过程中由于有内能产生，子弹和木块组成的系统机械能不守恒，A错误；子弹克服阻力所做的功即阻力所做的功的大小为，B错误；根据能量守恒得，摩擦力与相对位移的乘积等于系统能量的损失，系统产生的热量为，C错误；对木块运用动能定理得，，D正确．‎ ‎【名师点睛】相互作用的过程有没有内能产生，关键看两物体位移是否相等，即两物体是否有相对位移，如果两物体位移不相等，有内能产生，系统机械能不守恒。产生的内能等于力乘以两物体的相对位移。而力做的功等于力乘以物体的对地位移。‎ ‎【趁热打铁】一质点在0-15s内竖直向上运动，其加速度一时间（a-t）图象如图所示，若取竖直向下为正方向，重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是 A、质点的机械能不断增加 B、在0-5s内质点发生的位移为125m C、在10-15s内质点的机械能一直增加 D、在t＝15s时质点的机械能大于t＝5s时质点的机械能 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题考查了牛顿第二定律的应用以及功能关系；首先要能根据所给的a-t图线判断物体的运动性质：向上的匀减速运动，然后根据牛顿第二定律找到物体所受外力的方向并讨论做功情况；要知道物体机械能的变化量等于除重力以外的其他力做功.‎ 案例2．如图所示，传送带与水平面之间的夹角为300，其上AB两点的距离为l=5m，传送带在电动机的带动下以v=1m/s的速度匀速运动，现将一质量为m=10kg的小物体轻放在传送带的A点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数，在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中，求：（g取10m/s2）‎ ‎（1）传送带对小物体做的功；‎ ‎（2）电动机做的功 ‎【答案】（1）255J；（2）270J ‎【解析】‎ 或者：传送带对物体做的功，其实也就是摩擦力对物体做的功，物体匀速向上运动的位移为：x2=L-x1=4．8m W传=μmgcosθ•x1+mgsinθ•x2=255J ‎（2）由功能关系可知，电动机做的功等于物块增加的机械能和因滑动摩擦而发的热，所以：‎ 相对滑动时：所以，由功能关系得：W电＝(mgLsinθ+mv2)+μmgcosθ•S相＝270J ‎【名师点睛】本题为传送带问题，要注意分析物体在传送带上的受力情况及运动情况，综合利用牛顿第二定律及动能定理、功能关系等方法求解。‎ ‎【趁热打铁】如图，在距水平地面高h1=1.2m的光滑水平台面上，一个质量m=1kg的小物块压缩弹簧后被锁定。现解除锁定，小物块与弹簧分离后以一定的水平速度v1向右从A点滑离平台，并恰好从B点沿切线方向进入光滑竖直的圆弧轨道BC。已知B点距水平地面的高h2=0.6m，圆弧轨道BC的圆心O与水平台面等高，C点的切线水平，并与长L=2.8m的水平粗糙直轨道CD平滑连接，小物块恰能到达D处。重力加速度g=10m/s2，空气阻力忽略不计。求：‎ ‎(1)小物块由A到B的运动时间t；‎ ‎(2)解除锁定前弹簧所储存的弹性势能Ep；‎ ‎(3)小物块与轨道CD间的动摩擦因数μ。‎ ‎【答案】（1）（2）2 J（3）0.5‎ ‎【解析】‎ ‎(1)小物块由A运动到B的过程中做平抛运动，有 h1－h2= gt2‎ 得 ‎ ‎ ‎(3)根据功能关系有：mgh1＋Ep=μmgL 代入数据解得μ=‎ ‎【名师点睛】本题主要考查了功能关系和平抛运动基本公式的直接应用，要求同学们能正确分析物体的运动情况和受力情况，知道从A到B点过程中物体做平抛运动，做物理问题应该先清楚研究对象的运动过程，根据运动性质利用物理规律解决问题．关于能量守恒的应用，要清楚物体运动过程中能量的转化.‎ ‎4．讲方法 ‎（1）几种常见的功能关系表达式 ‎①合外力做功等于物体动能的改变，即W合＝Ek2－Ek1＝ΔEk。(动能定理)‎ ‎②重力做功等于物体重力势能的减少，即WG＝Ep1－EP2＝－ΔEp。‎ ‎③弹簧弹力做功等于弹性势能的减少，即W弹＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。‎ ‎④除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功，等于物体机械能的改变，即W其他力＝E2－E1＝ΔE。(功能原理)‎ ‎⑤电场力做功等于电荷电势能的减少，即W电＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。‎ ‎（2）能量守恒定律及应用 ‎①列能量守恒定律方程的两条基本思路：某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等；某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加且减少量和增加量一定相等。‎ ‎②应用能量守恒定律解题的步骤：分析物体的运动过程及每个小过程的受力情况，因为每个过程的受力情况不同，引起的能量变化也不同；分清有多少形式的能在变化；明确哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少，并且列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式；列出能量守恒关系式：ΔE减 ＝ΔE增。‎ ‎③功能关系式选用上优先选择动能定理，其次是机械能守恒定律；最后选择能量守恒定律，特别研究对对象是系统，且系统机械能守恒时，首先考虑机械能守恒定律 ‎5．讲易错 ‎【题目】一矩形木块停放在水平光滑桌面上，手枪沿水平方向向木块射出一颗子弹，右图为子弹和木块所对应的v—t图像。第一颗子弹穿出木块后手枪第二次发射子弹，枪口高度比第一次稍高一些，两颗子弹都穿过了木块，在木块中留下两道平行的弹孔。设两颗子弹质量相等，从枪口射出时的速度相同，在木块中所受阻力相同。则下列说法正确的是 A.第一颗子弹的末动能大于第二颗子弹的末动能 B.第一颗子弹穿过木块的时间大于第二颗子弹穿过木块的时间 C.第一次木块速度的增量大于第二次木块速度的增量 D.第一次系统损失的机械能大于第二次系统损失的机械能 ‎【错因】受力分析和地过程分析易出错。‎ ‎【名师点睛】本题主要考查了功能关系。属于难度很大的题目。本题重点考查受力分析和运动过程的分析，这两块知识是高中物理的两大基础，而学生往往就是受力和运动掌握不好，尤其是受力分析，要多加练习；另外运动分析也要不断练习才熟能生巧。本题还考查了功能关系，功能关系是高中物理中的重难点，要理顺能量转换的实质。‎ ‎ ‎