2021届高考物理二轮复习课件：第五章 第3讲 机械能守恒定律及其应用

第3讲　机械能守恒定律及其应用 【知识梳理自查】 一、重力势能 1.定义:物体由于被举高而具有的能量,叫做重力势能。 2.表达式:Ep=____,其中h是相对于参考平面的高度。物体在参考平面上方,h>0, 在参考平面下方,h<0。 mgh 3.特点 地球 参考平面 地面 系统性 重力势能是物体与_____所共有的 相对性 重力势能的大小与所选_________有关 任意性 视处理问题的方便而定,一般选择_____或物体运动时所达 到的最低点为零势能面 标量性 重力势能是标量,正负表示大小 4.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)重力做功不引起物体_______的变化。 路径 高度差 机械能 【情景转换】 如图,质量为m的小球从高为h的初位置沿三种不同的路径运动到桌面。请计算三种情况下重力做的功分别是多少?你能得出什么结论? 提示:W1=W2=W3=mgh,重力做功只跟它的起点和终点的位置有关,而跟物体运动的路径无关。 5.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:重力对物体做的功等于物体重力势能的_______, 即WG=______= _________=-ΔEp。 (3)重力势能的变化量是绝对的,与参考面的选取_____。 减小 增大 减少量 Ep1-Ep2 -(Ep2-Ep1) 无关 二、弹性势能 1.定义:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用而具有的 势能,叫作弹性势能。 2.大小:弹簧弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关,形变量_____,劲度系 数_____,弹性势能就越大。 3.弹力做功与弹性势能变化的关系 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。 越大 越大 三、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,_____和_____可以相互转化,而 总的机械能_________。 2.常用的三种表达式 动能 势能 保持不变 【情景转换】 过山车在关闭发动机的情况下由高处飞奔而下。 (1)过山车受哪些力作用?各做什么功? (2)过山车下滑时,动能和势能怎么变 化?两种能的和变不变? (3)若忽略过山车受到的摩擦力和空气 阻力,过山车下滑时机械能守恒吗? 提示:(1)过山车受重力,轨道支持力、摩擦力和空气阻力;重力做正功,轨道支持力不做功,摩擦力和空气阻力做负功。 (2)过山车下滑时,势能减少动能增加,两种能的和减少。 (3)若忽略过山车受到的摩擦力和空气阻力,过山车下滑时机械能守恒。 【小题速诊速纠】 1.判一判 (1)克服重力做功,物体的重力势能一定增加。 (　　) (2)重力势能的变化与零势能参考面的选取有关。(　　) (3)弹簧弹力做负功时,弹性势能减少。 (　　) (4)物体在速度增大时,其机械能可能在减小。 (　　) (5)物体所受合外力为零时,机械能一定守恒。 (　　) (6)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。 (　　) 提示:(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√ 2.练一练 (1)下列关于重力势能的说法正确的是 (　　) A.物体的位置一旦确定,它的重力势能的大小也随之确定 B.物体与零势能面的距离越大,它的重力势能也越大 C.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零 D.一个物体的重力势能从-5 J变化到-3 J,重力势能增加了 【解析】选D。重力势能具有相对性,某个物体处于某个位置,相对不同的参考平面具有不同的重力势能,选项A错误;重力势能Ep=mgh,h为相对于零势能面的高度差,如果在参考平面下方,物体与零势能面的距离越大,重力势能越小,选项B错误;如果不选择地面为零势能面,则地面上的物体重力势能不为零,选项C错误;重力势能是标量,其负值表示重力势能低于零势面;一个物体的重力势能从-5 J变化到-3 J,物体向上运动,重力做负功,重力势能增加,选项D正确。 (2)如图,从A点以速度v0做竖直上抛运动的物体,先后两次通过图中B点时具有 不同的 (　　) A.速度 B.动能 C.重力势能 D.机械能 【解析】选A。做竖直上抛运动的物体只受重力作用,加速度不变为g,速度随 时间均匀变化,先后两次通过题干图中B点时,速度大小相等,方向相反,选项A 正确;先后两次通过图中B点时,速度大小相等,根据Ek= mv2,可知动能是相等 的,选项B错误;重力势能Ep=mgh,h相同,故重力势能相同,选项C错误;整个过程 中只有重力做功,只有重力势能和动能相互转化,机械能总量保持不变,所以先 后两次通过图中B点时具有相同的机械能,