2018届高考物理一轮复习 专题 机械能守恒定律及其应用导学案2.doc

机械能守恒定律及其应用 知识梳理 知识点一、重力做功与重力势能 1．重力做功的特点 (1)重力做功与路径无关，只与始、末位置的高度差有关。 (2)重力做功不引起物体机械能的变化。 2．重力做功与重力势能变 (1)定性关系：重力对物体做正功，重力势能就减小；重力对物体做负功，重力势能就增大。 (2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减小量。即WG＝－(Ep2－Ep1)＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。 (3)重力势能的变化量是绝对的，与参考面的选取无关。 3．弹 (1)概念：物体由于发生弹性形变而具有的能。 (2)大小：弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有 关，弹簧的形变量越大，劲度系数越大，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，用公式表示：W＝－ΔEp。 知识点二、机械能守恒定律及应用 1．机械动能和势能统称为机械能，其中势能包括弹性势能和重力势能。 2．机械能守恒定律 (1)内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 (2)表达式：mgh1＋mv＝mgh2＋mv。 3．守恒条件：只有重力或弹簧的弹力做功。 (1)重力势能的变化与零势能参考面的选取无关. (　　) (2)克服重力做功，物体的重力势能一定增加. (　　) (3)发生形变的物体都具有弹性势能. (　　) (4)弹力做正功，弹性势能一定增加. (　　) (5)物体所受的合力力零，物体的机械能一定守恒. (　　) (6)物体的速度增大时，其机械能可能减小. (　　) (7)物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒. (　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× (6)√　(7)√ 　对机械能守恒的理解与判断 1．利用机械能的定义判断 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。 1．[物体机械能守恒的判断](多选)如图1所示，在两个质量分别为m和2m的小球a和b之间，用一根长为L的轻杆连接(杆的质量不计)，两小球可绕穿过杆中心O的水平轴无摩擦地转动。现让轻杆处于水平位置，然后无初速度释放，重球b向下，轻球a向上，产生转动，在杆转至竖直的过程中(　　) 图1 A．b球的重力势能减少，动能增加 B．a球的重力势能增加，动能增加 C．a球和b球的总机械能守恒 D．a球和b球的总机械能不守恒 a、b两球组成的系统中，只存在动能和重力势能的相互转化，系统的机械能守恒，选项C正确，D错误；其中a球的动能和重力势能均增加，机械能增加，轻杆对a球做正功；b球的重力势能减少，动能增加，总的机械能减少，轻杆对b球做负功，选项A、B正确。 答案　ABC 2．[含有弹簧的系统机械能守恒的判断](2017·云南昆明三中、玉溪一中统考)如图2所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的小球，小球与一轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，已知杆与水平面之间的夹角θ45°，当小球位于B点时，弹簧与杆垂直，此时弹簧处于原长。现让小球自C点由静止释放，在小球滑到杆底端的整个过程中，关于小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能，下列说法正确的是(　　) 图2 A．小球的动能与重力势能之和保持 B．小球的动能与重力势能之和先增大后减小 C．小球的动能与弹簧的弹性势能之和保持不变 D．小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和保持不变 解析　小球与弹簧组成的系统在整个过程中，机械能守恒。弹簧原长时弹性势能为零，小球从C到最低点过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大，所以小球的动能与重力势能之和先增大后减小，A项错，B项正确；小球的重力势能不断减小，所以小球的动能与弹簧的弹性势能之和不断增大，C项错；小球的初、末动能均为零，所以上述过程中小球的动能先增大后减小，所以小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和先减小后增大，D项错。 答案　B 反思总结 判断机械能守恒应注意的“两点” (1)机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力为零；“只有重力或弹力做功”不等于“只受重力或弹力作用”。 (2)对于一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等情况，除非题目特别说明，否 考点二　机械能守恒定律的应用 机械能守恒的三种表达式 表达式 物理意义 注意事项 守恒观点 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2E1＝E2。 系统初状态的机械能等于末状态的机械能。 要先选取零势能参考平面，并且在整个过程中必须选取同一个零势能参考平面。 转化观点 ΔEk＝－ΔEp。 系