浙江鸭2020版高考物理一轮复习第5章机械能第3讲机械能守恒定律及其应用学案

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1、第3讲　机械能守恒定律及其应用知识排查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，只与始、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)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

2、量，即WG＝－(Ep2－Ep1)＝－ΔEp。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。机械能守恒定律及应用1.机械能：动能和势能统称为机械能，其中势能包括弹性势能和重力势能。2.机械能守恒定律(1)内容：在只有重力或弹簧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)表达式：mgh1＋mv＝mgh2＋mv。3.守恒条件：只有重力或弹簧的弹力做功。小题速练1.思考判断(1)被举高的物

3、体重力势能一定不为零(　　)(2)重力势能的变化量与零势能参考面的选取无关(　　)15(3)物体所受合外力为零，其机械能一定守恒(　　)(4)合外力做功为零，物体机械能一定守恒(　　)(5)做匀速运动的物体，其机械能一定守恒(　　)(6)克服重力做功，物体的机械能一定增加(　　)答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×2.将质量为100kg的物体从地面提升到10m高处，在这个过程中，下列说法正确的是(取g＝10m/s2)(　　)A.重力做正功，重力势能增加1.0×104JB.重力做正功，重力

4、势能减少1.0×104JC.重力做负功，重力势能增加1.0×104JD.重力做负功，重力势能减少1.0×104J解析　WG＝－mgh＝－1.0×104J，ΔEp＝－WG＝1.0×104J，选项C正确。答案　C3.[人教版必修2·P78·T3改编]如图1所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，则下列说法正确的是(　　)图1A.重力对物体做的功大于mghB.物体在海平面上的势能为mghC.物体在海平面上的动能为mv－mghD.物体在海平面上的

5、机械能为mv答案　D　重力势能　弹性势能1.对重力做功和重力势能的几点理解(1)重力做功的大小与物体的运动状态无关，与物体是否受其他力无关。(2)重力做功，一定会引起重力势能的变化。(3)重力势能是标量，但有正负，其意义表示物体的重力势能比它在参考平面的重力势能大还是小。15(4)WG＝－ΔEP中的负号表示重力做的功与重力势能变化的绝对值相等，符号相反。2.对弹性势能的理解(1)弹性势能是由弹性物体的相对位置决定的能。(2)当弹簧形变量的长度为零时，弹性势能计为零，弹簧被拉长或压缩后，都具有弹性势能，Ep＝kx2，

6、x为形变量。【典例】　(2018·4月浙江选考)如图2所示，一根绳的两端分别固定在两座猴山上的A、B处，A、B两点水平距离为16m，竖直距离为2m，A、B间绳长为20m。质量为10kg的猴子抓住套在绳上的滑环从A处滑到B处。以A点所在水平面为参考平面，猴子在滑行过程中重力势能最小值约为(绳处于拉直状态)(　　)图2A.－1.2×103JB.－7.5×102JC.－6.0×102JD.－2.0×102J解析　重力势能最小的点为最低点，结合“同绳同力”可知，在最低点时，两侧绳子与水平方向夹角相同，记为θ，设右边绳子长为

7、a，则左边绳长为20－a。由几何关系得20cosθ＝16；asinθ－(20－a)sinθ＝2联立解得a＝m，所以最低点距离参考面的高度差为sinθ＝7m，猴子的重心比绳子最低点大约低0.5m，所以猴子在最低点的重力势能约为－750J，故选项B正确。答案　B1.篮球场上，运动员练习投篮，篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐，球的轨迹如图3中虚线所示。从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力势能(　　)图3A.一直增大B.一直减小15C.先减小后增大D.先增大后减小解析　篮球出手后先上升后下降，故重力势能先增大后减小，D正

8、确。答案　D2.如图4所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态，当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是(　　)图4A.弹簧的弹性势能逐渐减少B.弹簧的弹性势能逐渐增加C.弹簧的弹性势能先增加再减少D.弹簧的弹性势能先减少再增加解析　当力F作用在物体上时，弹簧处于压缩状态