专题08 机械能守恒定律-2020-2021学年高一下学期物理期末考点大串讲（新教材人教版）

专题08　机械能守恒定律 思维导图 知识详解 知识点一：重力势能 1、定义：物体由于位于高处而具有的能量。 计算式： 2、国际单位：焦耳（焦，J） 换算关系： 3、重力所做的功只跟初位置和末位置的高度差有关，跟物体运动的路径无关。 4、重力做功与重力势能变化的关系： 重力做的功等于重力势能的减少量。 即，①重力做正功时，重力势能减少。 ②重力做负功时，重力势能增加。 ③重力势能变化的量等于重力做功的多少。 6、重力势能的相对性： （1）零势能面（参考平面）的选取是任意的，一般选最低点或地面作为零势能面。 （2）选取的零势能面不同，重力势能大小不同。 （3）重力势能是相对的，但重力势能的变化是绝对的。 7、重力势能是标量： ①正、负表示重力势能的大小。 ②正值代表在零势能面上方，负值代表在零势能面下方。 ③比较物体的重力势能大小时，要带正、负号比较。 8、重力势能是物体与地球组成的系统所共有的。 典例1（2021·珠海市第二中学高一期中）食堂拟引进“二师兄”刀削面机器人，这将大大减轻人的负担。假设“二师兄”每次削出的面条质量相同，从同一位置依次削出三块面条，分别落在水面上A、B、C三点，运动轨迹如图所示，忽略空气阻力的影响，面条被削离后可视为平抛运动。关于面条被削离到落水的过程，下列说法中正确的是（　　） A．三块面条被削离时的动能相同 B．重力对落在A点的面条做功最少 C．落在A点的面条重力势能变化最少 D．三块面条的动能变化量相同 典例2（2021·福建省福州高级中学高一期中）物体在运动过程中，克服重力所做的功为100J，则以下说法正确的是（　　） A．物体的高度一定不变 B．物体的高度一定降低 C．物体的重力势能一定减小了100J D．物体的重力势能一定增加了100J 典例3（2021·浙江高一月考）如图所示，两个边长均为a的实心立方体甲和乙，放置在同一水平面上，立方体甲由木头制成，立方体乙由铁制成，则甲乙两个立方体重力势能的大小关系一定正确的是（　　） A．甲的重力势能大　　　　B．乙的重力势能大 C．甲乙的重力势能等大　　D．上述三种情况均有可能 典例4（2020·浙江绍兴市·高二期末）如图所示，吊机把质量为10吨的重物由静止匀加速起吊， 2s内竖直提高了2m，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。则此过程中（　　） A．重物的重力势能增加2×104J　　　　　B．重物的动能增加了1×104J C．吊机牵引力的最大功率为2.2×105W　　D．重物的机械能增加了2.2×104J 典例5（2020·广西桂林市·桂林十八中高二期中）某中学物理兴趣小组用塑料管制作了如图所示的圆形管，该圆形管竖直放置，圆形管内壁光滑，半径为R，进出管口均与水平地面相切.现让一质量为m。尺寸略小于管径的滑块（可视为质点）从入口处以速度v0射入，已知重力加速度为g，滑块与水平地面间的动摩擦因数为μ。求： （1）滑块到达圆形管最高点时重力势能的大小（以水平地面为零势能面）； （2）若滑块恰好能通过圆形管的最高点，则在最高点滑块对轨道的作用力大小； （3）滑块在水平地面上运动的最大位移为多少。 典例6（2020·全国高一课时练习）一个质量1kg的物体，位于离地面高1.5m处，比天花板低2.5m。以地面为零势能位置时，物体的重力势能等于________；以天花板为零势能位置时，物体的重力势能等于________。该物体的重力势能为零时，应取________为零势能位置。 知识点二：弹性势能 1、定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量。 2、计算式：，其中是弹簧的形变量，可能是伸长量或压缩量。 3、国际单位：焦耳（焦，J） 换算关系： 4、弹簧弹力所做的功只跟初位置和末位置有关，跟物体运动的路径无关。 5、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系： 弹力做的功等于弹性势能的减少量。 即，①弹力做正功时，弹性势能减少。 ②弹力做负功时，弹性势能增加。 ③弹性势能变化的量等于弹力做功的多少。 6、弹性势能的相对性： （1）以弹簧自由长度处为零势能点，则弹性势能恒为正值。 （2）不选弹簧自由长度处为零势能点，则系统在任意状态下的弹性势能不总为正值，在某些状态下可能为负值。 （3）以弹簧的不同点为势能零点时，同一状态的弹性势能值是不同的，但任意两确定状态的弹性势能差是不变的。 7、弹性势能是标量： ①正、负表示弹性势能的大小。 ②正值代表比零势能点的势能大，负值代表比零势能点的势能小。 ③比较弹簧的弹性势能大小时，要带正、负号比较。 8、弹性势能是弹簧与物体组成的系统所共有的。 典例7（2021·全国高一课时练习）如图所示，放置于光滑水平桌面上的轻质弹簧，左端固定在竖直挡板上。现使一滑块沿桌面以某一向左的初速度滑向弹簧，在滑块接触到弹簧直到速度减为零的过程中（