2020年高考物理一轮复习第6章机械能及其守恒定律第26讲机械能守恒定律及其应用学案（含解析）

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1、第26讲　机械能守恒定律及其应用考点一　机械能守恒的判断与应用1．重力做功的特点(1)重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关。(2)重力做功不引起物体机械能的变化。2．重力势能(1)定义：物体由于被举高而具有的能。(2)表达式：Ep＝mgh。(其中h是相对于零势能面的高度)(3)矢标性：重力势能是标量，正负表示其大小。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，重力势能就减少；重力对物体做负功，重力势能就增加。(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＝

2、－(Ep2－Ep1)＝－ΔEp。4．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。5．弹性势能(1)定义：物体由于发生弹性形变而具有的能。(2)大小：弹簧的弹性势能的大小与弹簧的形变量及弹簧的劲度系数有关，弹簧的形变量越大，劲度系数越大，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＝－ΔEp。6．机械能守恒定律(1)机械能：动能和势能统称为机械能

3、，其中势能包括重力势能和弹性势能。(2)机械能守恒定律：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。(3)常用的三种表达式7．机械能守恒条件(1)只有重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化。如自由落体运动、抛体运动等。(2)只有系统内弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化。如在光滑水平面上运动的物体碰到一个弹簧，和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒。(3)只有重力和系统内弹力做功，只发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化。如自由下落的物体

4、落到竖直的弹簧上，和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒。(4)除受重力或系统内弹力外，还受其他力，但其他力不做功，或其他力做功的代数和为零。如物体在沿斜面向下的拉力F的作用下沿斜面向下运动，其拉力的大小与摩擦力的大小相等，在此运动过程中，其机械能守恒。8．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)利用守恒条件判断。(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

5、械能守恒。9．含弹簧类机械能守恒问题两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统相互作用的过程，具有以下特点：(1)若只有重力和系统内弹力做功，系统机械能守恒。(2)如果系统内每个物体除弹簧弹力外所受合力为零，则当弹簧伸长至最长或压缩至最短时，两端的物体具有相同的速度，弹性势能最大；当弹簧为自然长度时，系统内弹簧某一端的物体具有最大速度，例如弹簧振子振动过程中的情形。10．机械能守恒定律应用注意(1)机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力等于零，而是看是否只有重力或弹力做功。(2)机械能守恒时，物

6、体的运动轨迹可以是曲线也可以是直线，力可以是恒力也可以是变力。(3)在研究单个物体与地球构成的系统时，通常用守恒观点和转化观点，转化观点不用选取零势能面。1．[教材母题]　(人教版必修2P67·T4)以下说法是否正确？如果正确，说出一种可能的实际情况；如果不正确，说明这种说法为什么错。A．物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。B．物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。C．物体运动，重力做的功是－1J，但物体重力势能的增加量不是1

7、J。D．没有摩擦时物体由A沿直线运动到B，克服重力做的功是1J，有摩擦时物体由A沿曲线运动到B，克服重力做的功大于1J。[变式子题]　(多选)下列说法正确的是(　　)A．物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量可能不是1JB．物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量可能不是1JC．物体运动，重力做的功是－1J，物体重力势能的增加量一定是1JD．没有摩擦时物体由A沿直线运动到B，克服重力做的功是1J，有摩擦时物体由A沿曲线运动到B，克服重力做的功大于1J

8、答案　ABC解析　重力势能的变化只与重力做功有关，与其他力做功无关，重力做了多少正功，重力势能就减少多少，重力做了多少负功，重力势能就增加多少，故A、B、C正确；重力对物体做功，与物体运动的初末位置有关，与物体运动路径和其他力做功无关，故有摩擦时物体由A沿曲线运动到B，克服重力做的功还是1J，D错误。2．下列几种运动过程中物体的机械能守恒的是(　　)A．匀速下落的雨滴B．在水中下沉的铁块C．“神舟十号”飞船穿过大气层返回地面D．用细线拴一个