内容正文:
第3讲 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 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
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2.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______物体重力势能的______量。即WG=-(Ep2-Ep1)=Ep1-Ep2=________。
(3)重力势能的变化量是绝对的,与参考面的选取______。
减小
增大
等于
减小
-ΔEp
无关
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3.弹性势能
(1)概念:物体由于发生____________而具有的能。
(2)大小:弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关,弹簧的形变量 ,劲度系数 ,弹簧的弹性势能越大。
(3)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,用公式表示:W= 。
弹性形变
越大
越大
-ΔEp
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动能
势能
弹性势能
重力势能
重力或弹力
保持不变
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命题点一 对机械能守恒条件的理解及判断
自主探究
1.对机械能守恒条件的理解
(1)只受重力作用,例如做平抛运动的物体机械能守恒。
(2)除重力外,物体还受其他力,但其他力不做功或做功代数和为零。
(3)对物体和弹簧组成的系统,只有重力和弹力做功,系统的机械能守恒。注意:并非物体的机械能守恒。
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2.机械能是否守恒的三种判断方法
(1)利用机械能的定义判断:若物体动能、势能之和不变,机械能守恒。
(2)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)利用能量转化判断:若物体系统与外界没有能量交换,物体系统内也没有机械能与其他形式能的转化,则物体系统机械能守恒。
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1.(多选)如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( )
A.甲图中,物体A将弹簧压缩的
过程中,物体A的机械能守恒
B.乙图中,物体A固定,物体B
沿斜面匀速下滑,物体B的机械能守恒
C.丙图中,不计任何阻力和定滑轮质量时,A加速下落,B加速上升过程中,A、B组成的系统机械能守恒
D.丁图中,小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时,小球的机械能守恒
CD
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解析:甲图中重力和系统内弹力做功,物体A和弹簧组成的系统机械能守恒,但物体A的机械能不守恒,A错误。乙图中物体B除受重力外,还受到弹力和摩擦力作用,弹力不做功,但摩擦力做负功,物体B的机械能不守恒,B错误。丙图中绳子张力对A做负功,对B做正功,代数和为零,A、B组成的系统机械能守恒,C正确。丁图中小球的动能不变,势能不变,机械能守恒,D正确。
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2.(多选)如图所示,用轻弹簧相连的物块A和B放在光滑的水平面上,物块A紧靠竖直墙壁,一颗子弹沿水平方向射入物块B后留在其中。由子弹、弹簧和A、B所组成的系统在下列依
次进行的过程中,机械能守恒的是( )
A.子弹射入物块B的过程
B.物块B带着子弹向左运动,直到弹簧压缩量达到最大的过程
C.弹簧推着带子弹的物块B向右运动,直到弹簧恢复原长的过程
D.带着子弹的物块B因惯性继续向右运动,直到弹簧伸长量达到最大的过程
BCD
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解析:子弹射入物块B的过程中,由于要克服子弹与物块B之间的滑动摩擦力做功,一部分机械能转化成了内能,所以机械能不守恒;在子弹与物块B获得了共同速度后一起向左压缩弹簧的过程中,对于子弹、弹簧和A、B组成的系统,墙壁给A一个弹力作用,系统的外力之和不为零,但这一过程中墙壁的弹力不做功,只有系统内的弹力做功,动能和弹性势能发生转化,系统机械能守恒,这