第五章 第3讲 机械能守恒定律及其应用（Word教参）-2022高考物理一轮复习【优化指导】高中总复习·第1轮（新高考版）

第3讲　机械能守恒定律及其应用 一、重力做功与重力势能 1．重力做功的特点 重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关． 2．重力势能 (1)表达式：Ep＝mgh． (2)重力势能的特点． ①系统性：重力势能是物体和地球所共有的． ②相对性：重力势能的大小与参考平面的选取有关，但重力势能的变化与参考平面的选取无关． 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)＝－ΔEp. 二、弹性势能 1．定义：物体由于发生弹性形变而具有的能． 2．弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加，即W＝－ΔEP． [微点拨]　分析重力势能时的参考平面和分析弹簧的弹性势能的零势能点可以任意选取，重力势能和弹性势能都有正负． 三、机械能守恒定律及其应用 1．机械能：动能和势能统称为机械能，其中势能包括重力势能和弹性势能． 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)守恒条件：只有重力或系统内弹力做功． (3)常用的三种表达式： ①守恒式：E1＝E2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2.(E1、E2分别表示系统初末状态时的总机械能) ②转化式：ΔEk＝－ΔEp或ΔEk增＝ΔEp减．(表示系统势能的减少量等于动能的增加量) ③转移式：ΔEA＝－ΔEB或ΔEA增＝ΔEB减．(表示系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能) [微点拨] (1)重力做功不引起物体机械能的变化． (2)单个物体机械能守恒的条件是只有重力做功，而多个物体(即系统)机械能守恒的条件是只有重力或系统内弹力做功，但这并不等于只受重力和弹力作用． 1．判断正误 (1)被举到高处的物体的重力势能一定不为零．(　×　) (2)物体在速度增大时，其机械能可能在减小．(　√　) (3)物体所受合外力为零时，机械能一定守恒．(　×　) (4)物体受到摩擦力作用时，机械能一定要变化．(　×　) (5)物体只发生动能和势能的相互转化时，物体的机械能一定守恒．(　√　) 2．(多选)(新教材教科版必修第二册P95T1)关于重力势能的几种理解，正确的是(　BC　) A．放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零 B．重力势能的变化量与参考平面的选取无关 C．重力势能减小时，重力对物体做正功 D．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大 3．(人教版必修2 P80T1改编)把小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A位置，如图甲所示．迅速松手后，球升高至最高位置C(图丙)，途中经过位置B时弹簧正处于原长(图乙).忽略弹簧的质量和空气阻力．则小球从A位置运动到C位置的过程中，下列说法正确的是(　C　) A．经过位置B时小球的加速度为0 B．经过位置B时小球的速度最大 C．小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒 D．小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小 4．(新教材教科版必修第二册P106T3)某同学身高1.80 m，在运动会上他参加跳高比赛，起跳后身体横着越过了1.80 m高的横杆．据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为(　B　) A．2 m/s　　　　　　　 B．4 m/s C．6 m/s D．8 m/s 考点一　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．利用做功判断：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．利用能量转化来判断：若物体或系统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，则物体或系统机械能守恒． 1．(单个物体机械能守恒的判断)(2021·浙江绍兴期末)如图所示为阿拉斯加当地人的一种娱乐方式．他们用一块弹性毯子将小孩竖直抛起，再保持弹性毯子水平，接住小孩．不计空气阻力，下列说法中正确的是(　A　) A．用毯子将小孩上抛，毯子对小孩做正功，小孩机械能增加 B．小孩在空中上升时处于超重状态，下落过程处于失重状态 C．小孩由最高点下落，一接触到弹性毯子就立刻做减速运动 D．小孩由最高点下落至速度为零的过程中，小孩机械能守恒 解析　用毯子将小孩上抛，毯子对小孩做正功，小孩机械能增加，故A正确；小孩在空中上升时和下落过程加速度向下，都处于失重状态，故B错误；小孩由最高点下落，一接触到弹性毯子，在弹力小于重力之前，加速度向下，还是加速运动，故C错误；小孩由最高点下落至速度为零的过程中，除重力外，毯子的弹力对小孩做负功，小孩机械能减小，故D错误． 2．(系统机械能守恒的分析与判断)如图所示，斜