内容正文:
第五章 机械能及其守恒定律
第3节 机械能守恒定律及其应用
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链接教材·夯基固本
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第3节 机械能守恒定律及其应用
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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_________有关。
(2)重力做功不引起物体_________的变化。
高度差
机械能
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2.重力势能
(1)公式:Ep=_________。
(2)特性:
①标矢性:重力势能是______,但有正、负,其意义是表示物体的重力势能比它在参考平面上大还是小,这与功的正、负的物理意义不同。
②系统性:重力势能是物体和______所组成的“系统”共有的。
③相对性:重力势能的大小与____________的选取有关。重力势能的变化是______的,与参考平面的选取______。
mgh
标量
地球
参考平面
绝对
无关
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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______;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减少量。即WG=Ep1-Ep2=_________。
减少
增加
-ΔEp
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二、弹力做功与弹性势能
1.弹性势能
定义:发生____________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。
2.弹力做功与弹性势能变化的关系
弹力做正功,弹性势能______;弹力做负功,弹性势能______。即W=_________。
弹性形变
减小
增加
-ΔEp
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3.特别提示
(1)对同一弹簧,弹性势能的大小由弹簧的形变量决定,弹簧伸长量和压缩量相等时,弹簧弹性势能相等。
(2)物体运动的位移与弹簧的形变量或形变量的变化量有关。
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三、机械能守恒定律
1.机械能
______和______统称为机械能,其中势能包括______势能和______势能。
2.机械能守恒定律
(1)内容:在只有_______________做功的物体系统内,动能和势能可以互相______,而总的机械能保持______。
(2)守恒的条件:只有重力或系统内的弹力做功。
3.守恒条件:只有重力或弹簧的弹力做功。
动能
势能
重力
弹性
重力或弹力
转化
不变
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一、易错易误辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)重力势能的大小与零势能参考面的选取有关。( )
(2)重力势能的变化与零势能参考面的选取有关。( )
(3)克服重力做功,物体的重力势能一定增加。( )
(4)做曲线运动的物体机械能可能守恒。( )
(5)物体初、末状态的机械能相等,则物体的机械能守恒。( )
(6)只有弹簧弹力对物体做功,则物体机械能守恒。( )
√
×
√
√
×
×
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二、教材习题衍生
1.(机械能守恒定律的理解及应用)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点。下列说法错误的是( )
A.运动员到达最低点前重力势能始终减小
B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做负功,弹性势能增加
C.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒
D.蹦极过程中,重力势能的改变量与重力势能零点的选取有关
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D [在运动员到达最低点前,运动员一直向下运动,根据重力势能的定义可知重力势能始终减小,故A正确;蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力方向向上,而运动员向下运动,所以弹力做负功,弹性势能增加,故B正确;对于运动员、地球和蹦极绳所组成的系统,蹦极过程中只有重力和弹力做功,所以系统机械能守恒,故C正确;重力做功是重力势能变化的量度,即WG=-ΔEp,而蹦极过程中重力做功与重力势能零点的选取无关,所以重力势能