2021年高考一轮复习专题14　机械能守恒定律学案

2021年高考一轮复习专题14　机械能守恒定律 考点梳理 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，只与初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．重力势能 (1)概念：物体由于被举高而具有的能． (2)表达式：Ep＝mgh. (3)矢标性：重力势能是标量，正负表示其大小． 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，重力势能就减少；重力对物体做负功，重力势能就增加． (2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量．即WG＝－(Ep2－Ep1)＝ －ΔEp. 二、弹性势能 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. 方法提炼　应用机械能守恒定律解题的一般步骤 1．选取研究对象 2．分析研究对象在运动过程中的受力情况，明确各力的做功情况，判断机械能是否守恒． 3．选取零势能面，确定研究对象在初、末状态的机械能． 4．根据机械能守恒定律列出方程． 5．解方程求出结果，并对结果进行必要的讨论和说明． [考点分析] 考点一　机械能守恒的判断 1．机械能守恒的条件 只有重力或弹力做功，可以从以下四个方面进行理解： (1)物体只受重力或弹力作用． (2)存在其他力作用，但其他力不做功，只有重力或弹力做功． (3)其他力做功，但做功的代数和为零． (4)存在相互作用的物体组成的系统只有动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化． 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． 考点二　机械能守恒定律的表达形式及应用 1．守恒观点 (1)表达式：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E1＝E2. (2)意义：系统初状态的机械能等于末状态的机械能． (3)注意问题：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． 2．转化观点 (1)表达式：ΔEk＝－ΔEp. (2)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)注意问题：要明确势能的增加量或减少量，即势能的变化，可以不选取零势能参考平面． 3．转移观点 (1)表达式：ΔEA增＝ΔEB减． (2)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)注意问题：A部分机械能的增加量等于A部分末状态的机械能减初状态的机械能，而B部分机械能的减少量等于B部分初状态的机械能减末状态的机械能． [题型训练] 1.以下情境中，机械能守恒的是（   ） A. 气球缓缓地匀速上升                                           B. 箭在释放了的弦的作用下加速飞出去 C. 小球在水平面内作匀速圆周运动                         D. 足球滚上倾斜的草坪并停在斜坡上 2.下列说法正确的是（   ） A. 重力势能为0的物体不能对外做功                       B. 动能为0的物体不能对外做功 C. 重力势能的计算需要确定参考平面                      D. 重力做功的计算需要确定参考平面 3.如图所示，一小球从左曲面上一点静止释放，沿曲面只能滑到对面曲面上的B点。虚线为水平线，若以A点为零势能面，则从A到B的过程中（   ） A. 重力势能一直非负                                              B. 动能一直非负 C. 机械能守恒                                                         D. 下降时机械能减小、上升时机械能增大 4.如图所示，在竖直平面内有一半径为R的 圆弧轨道，半径OA水平，OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，不计空气阻力，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知PA=2.5R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中：（   ） A. 重力做功2.5mgR        B. 动能增加1.5mgR        C.