高三物理一轮机械能及其守恒定律第三讲

第三讲机械能守恒定律功效关系一、重力势能、弹性势能1．重力势能(1)重力做功的特点①重力做功与______无关，只与始末位置

的________有关．②重力做功不引发物体________的变化．路径高度差机械能(2)重力势能①概念：物体的重力势能等于它所受_____

与所处______的乘积．公式：Ep＝_____(h

为相对零势能面的高度差)．②标矢性：重力势能是_____，但有正、负，

其意义是表达物体的重力势能比它在参考平

面上____还是____，这与功的正、负的物理

意义不同．重力高度mgh标量大小③系统性：重力势能是_____和_____共有

的．④相对性：重力势能的大小与________的

选用有关．重力势能的变化是________，

与参考平面的选用_____．地球物体参考面绝对的无关(3)重力做功与重力势能变化的关系①定性关系：重力对物体做正功，重力势

能就_____；重力对物体做负功，重力势

能就_____．②定量关系：重力对物体做的功_____物

体重力势能的减少量．即WG＝－(Ep2－

Ep1)＝_________.

减少增加等于Ep1－Ep22．弹性势能(1)概念：物体由于发生__________而含有的

能．(2)大小：弹簧的弹性势能的大小与形变量及

劲度系数有关，弹簧的形变量______，劲度

系数_____，弹簧的弹性势能越大．(3)弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重

力做功与重力势能变化的关系，用公式表达

：W＝______.弹性形变越大越大－ΔEp二、机械能守恒定律1．机械能_____和_____统称为机械能，即E＝_______，

其中势能涉及__________和__________．2．机械能守恒定律(1)内容：在只有___________做功的物体系统

内，动能与势能能够互相转化，而总的机械能

___________．动能势能Ek＋Ep重力势能弹性势能重力或弹力保持不变(2)体现式：观点表达式守恒观点E1＝E2，Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2(要选零势能参考平面)转化观点ΔEk＝－Δep(不用选零势能参考平面)转移观点ΔEA＝－ΔEB(不用选零势能参考平面)三、功效关系1．能量转化和守恒定律能量既不会消失，也不会创生．它只能从一

种形式_____为另一种形式，或者从一种物体

转移到另一种物体，而在转化和转移的过程

中，能量的总量保持不变．2．常见的几个功与能的关系(1)合外力对物体做功_____物体动能的变化．W合＝Ek2－Ek1，即动能定理．转化等于(2)重力做功对应重力势能的变化．WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2重力做多少正功，重力势能______多少；重力

做多少负功，重力势能_____多少．(3)弹簧弹力做功与弹性势能的_____相对应．WF＝－ΔEp＝Ep1－Ep2弹力做多少正功，弹性势能减少多少；弹力做

多少负功，弹性势能_____多少．(4)重力、弹力以外的力做的功等于机械能的

变化．W外＝ΔE减少改变增加增加一、机械能守恒条件的理解1．机械能守恒的条件是只有重力、弹力做功，能够重点从两个方面理解只有重力做功的状况(1)物体运动过程中只受重力．(2)物体虽受重力之外的其它力，但其它力不做功．2．常见的几个状况分析(1)水平面上物体做匀速直线运动或匀速圆周运动，其机械能保持不变．(2)光滑斜面上的物体沿斜面匀加速下滑或匀减速上滑时机械能守恒．若物体受摩擦力或其它力作用匀速下滑或匀速上滑，则机械能不守恒．(3)物体在竖直面内的光滑轨道上运动时，轨道支持力不做功，则机械能守恒．(4)细线悬挂的物体在竖直平面内摆动，悬线的拉力不做功，则机械能守恒．(5)抛体运动．如平抛、斜抛，不考虑空气阻力的过程中机械能守恒．二、机械能守恒定律与动能定理的区别与联系机械能守恒定律和动能定理是力学中的两条重要规律，在物理学中占有重要的地位．1．共同点：机械能守恒定律和动能定理都是从做功和能量变化的角度来研究物体在力的作用下状态的变化．体现这两个规律的方程式是标量式．2．不同点：机械能守恒定律的成立有条件限制，即只有重力、(弹簧)弹力做功；而动能定理的成立没有条件限制，它不仅允许重力做功还允许其它力做功．但要注意：机械能守恒的条件是“在只有重力做功或弹力做功的状况下”，“只有重力做功”不等于“只受重力作用”，若物体除受重力之外，还受其它力作用，但这些力不做功或对物体做功的代数和为零，则系统的机械能仍守恒．3．动能定理普通合用于单个物体的状况，用于物体系统的状况在高中阶段非常少见；而机械能守恒定律也合用于由两个(或两个以上的)物体所构成的系统．4．物体所受的合外力做的功等于动能的变化；除重力(和弹力)以外的其它力做的总功等于机械能的变化．5．联系：由动能定理能够推导出机械能守恒定律．机械能守恒定律能解决的问题，动能定理一定能解决．

解析：人对液体做正功，液体的机械能增加，液体缓慢移动能够认为动能不变，重力势能增加，重心升高，A对的．答案：A解析：球有竖直方向的位移，因此斜劈对球做功．不计一切摩擦，小球下滑过程中，只有小球和斜劈构成的系统中动能和重力势能互相转化，系统机械能守恒，故选B.答案：BA．下滑过程中甲球减少的机械能总是不不大于乙球增加的机械能B．下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点D．乙球从右向左滑回时，一定能回到凹槽的最低点解析：由于甲、乙构成的系统机械能守恒，因此下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能．如果甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点，则机械能增加．故D对的．答案：D答案：C由能的转化和守恒知，物块和软绳重力势能的减少等于物块和软绳增加的动能和软绳克服摩擦力所做的功，C项错误；对于软绳，由能的转化和守恒知，绳子拉力对软绳所做的功和软绳重力势能的减少之和等于软绳动能的增加与克服摩擦力所做功之和，D项错误．答案：

B机械能与否守恒的判断A．圆环机械能守恒B．弹簧的弹性势能先增大后减小C．弹簧的弹性势能变化了mghD．弹簧的弹性势能最大时圆环动能最大解析：圆环受到重力、支持力和弹簧的弹力作用，支持力不做功，故系统内的环的机械能与弹簧的弹性势能总和保持不变，故全过程弹簧的弹性势能变化量等于环的机械能变化量，C对的，圆环的机械能不守恒，A错误．弹簧垂直杆时弹簧的压缩量最大，此时圆环有向下的速度，故此时弹性势能比最末状态的弹性势能小，即：最后状态弹簧被拉长，且弹性势能达成最大，此时圆环的动能为零，因此弹性势能是先增加后减小最后又增大，B、D错误．答案：C判断机械能与否守恒的办法(1)运用机械能的定义判断：分析动能与势能的和与否变化．如：匀速下落的物体动能不变，重力势能减少，物体的机械能必减少．(2)用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，或有其它力做功，但其它力做功的代数和为零，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互相转化，而无机械能与其它形式的能的转化，则物体系统的机械能守恒．(4)对某些绳子、钢索忽然绷紧，机械能普通不守恒，除非题中有特别阐明．A．①②

B．②③C．①④

D．③④

答案：

B机械能守恒定律的应用(1)比较上述两种解法能够看出，根据机械能守恒定律应用守恒观点列方程时，需要选零势面；应用转化观点列方程，不需要选零势能面，显得更简捷．(2)应用机械能守恒定律的基本思路①选用研究对象——物体或系统．能量转化守恒定律的应用(1)物块速度滑到O点时的速度大小；(2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势能；(设弹簧处在原长时弹性势能为零)(3)若物块A能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？答案：C答案：

A答案：

DA．质量为2m的滑块均受到重力、绳的拉力和斜面的支持力的作用B．