专题09　势能和机械能守恒-2021-2022学年高一物理下学期期末考点大串讲（人教版2019必修第二册）

2021-2022学年高中物理下学期期末考点大串讲 专题09　势能和机械能守恒 知识点一：重力势能 一、重力势能 1．重力做功的特点 根据功的定义式：，对于重力做功的情况分析如图，同一物体，虽然路径不同，但是从初始位置到末位置在重力方向上的位移完全相同，因此四种情况下重力做功相同． 可以看出：重力做功的大小取决于物体初、末位置的高度差，而与其运动路径、运动方式无关． 2．定义 重物由于被举高而具有的能量叫做重力势能． 3．重力势能大小 其中，h是物体重心距参考平面的高度，参考平面可以根据实际情况进行灵活选取，一般都以地面作为零势能参考平面． 4．单位 与功的单位相同，都是焦耳． 5．重力势能是一种能量，是标量，没有方向，但是数值有正负之分． 6．重力势能的“三性” (1)系统性：重力势能是物体和地球组成的系统所共有的能量而不是物体独有的，通常所说的物体的重力势能都是一种简略的说法． (2)重力势能的相对性：重力势能的大小与参考平面的选取有关，参考平面类似于坐标轴的零点，物体高度在参考面以下势能是负值，在参考面以上势能是正值，对于同一研究系统，不能选取多个零势能平面，以免造成混乱． (3)重力势能变化的绝对性：在同一参考系中，物体从一个位置到另外一个位置的重力势能的变化量是一定的，与参考面的选取无关． 注：重力势能的计算公式只适用于g不变时的范围，g值变化则该公式不可用． 重力做功等于重力势能变化的负值，即重力做正功其重力势能减少，重力做负功其重力势能增加． 1．“木牛流马”是三国时期蜀汉丞相诸葛亮发明的运输工具，分为木牛与流马。现用木牛沿崎岖山道运输50kg谷物，30min后谷物上升的高度为10m，取重力加速度大小，则关于谷物，下列说法正确的是（　　） A．重力做了的功 B．谷物克服重力做了的功 C．重力势能增加了 D．重力势能减少了 【答案】D 【解析】 AB．根据公式可知，运输过程中，重力做功为 即谷物克服重力做了的功，故AB错误； CD．由AB分析可知，重力做了的负功，根据重力做功和重力势能的关系可知，则重力势能增加，即重力势能减小，故C错误D正确。 故选D。 2．如图所示，质量为0.5 kg的小球，从A点下落到地面上的B点，h1为1.2 m，桌面高 h2为0.8 m，以桌面为零势能面，g=10m/s2，则小球在B点的重力势能为（　　） A．-4J B．0 C．4J D．10J 【答案】A 【解析】 若选桌面为参考平面，则小球经桌面时的重力势能为0，小球落至B点时的重力势能为 故A正确，BCD错误。 故选A。 3．物体在运动过程中，克服重力做功，则（　　） A．重力做功为 B．物体的重力势能一定增加 C．物体的动能一定减小 D．重力做功为 【答案】BD 【解析】 ABD．物体在运动过程中，克服重力做功，说明重力做功为，根据重力势能变化量与重力做功的关系可得 可知物体的重力势能增加，BD正确，A错误； C．由于不清楚除了重力做功之外，其他力的做功情况，故无法判断物体的动能如何变化，C错误； 故选BD。 知识点二：弹性势能 1．定义 发生弹性形变的系统内部，由于有弹力的相互作用而具有势能，这种势能叫做弹性势能．高中阶段主要研究的是弹簧弹性势能. 2．弹簧弹性势能的大小 其中k为劲度系数，x为弹簧的形变量． 3．弹力做功的特点 和重力势能类似，弹簧弹力做正功时弹性势能减少，弹簧弹力做负功时弹性势能增加． 对应训练 4．位于重庆永川乐和乐都主题公园的极限蹦极高度约60米，是西南地区的蹦极“第一高”。为了研究蹦极运动过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动始终沿竖直方向。弹性绳的一端固定在O点，另一端和游客相连。游客从O点自由下落，至B点弹性绳自然伸直，经过合力为零的C点到达最低点D，然后弹起，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内。游客从O→B→C→D的过程中，下列说法正确的是（　　） A．从B到C过程中，游客速度先变大再变小 B．从B到C过程中，弹性绳的弹性势能先增大后减小 C．从O到C过程中，重力势能减少，动能增加 D．从B到D过程中，游客的加速度一直减小 【答案】C 【解析】 A．从B到C过程中，弹力小于重力，加速度向下，则游客速度变大，选项A错误； B．从B到C过程中，弹性绳被拉长，则弹性势能增大，选项B错误； C．从O到C过程中，高度一直降低，则重力势能减少，速度一直增加，则动能增加，选项C正确； D．从B到C，弹力小于重力，弹力从零开始逐渐变大，加速度减小，到C点时加速度为零；从C到D过程，弹力大于重力，加速度向上逐渐变大，则从B到D过程中，游客的加速度先减小后增加，选项D错误。 故选C。 5．下列说法正确的是（　　） A．功有正负，因此功是矢量 B．弹簧的弹性势能只跟弹簧的形变量有关 C．物体与零势能面的距离越大