第3讲机械能守恒定律及其应用(教师版)

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1、高一物理必修2第3讲　机械能守恒定律及其应用知识点巩固一、重力做功与重力势能1.重力做功的特点重力所做的功只跟初始位置和末位置的竖直高度有关，跟物体的运动路径无关．2．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概念：物体由于被举高而具有的能．②表达式：Ep＝mgh.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，重力势能就增大．②定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能

2、的减少量．即WG＝－(Ep2－Ep1)＝－ΔEp.3．弹性势能(1)概念：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形变量及劲度系数有关，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.二、机械能守恒定律及其应用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＋mv12＝m

3、gh2＋mv223．守恒条件只有重力或弹簧的弹力做功．-8-高一物理必修2基础自测1．(2012·广州模拟)第16届亚运会于2010年11月12日至11月27日在广州举行．亚运会中的投掷链球、铅球、铁饼和标枪等体育比赛项目都是把物体斜向上抛出的运动，如图所示，这些物体从被抛出到落地的过程中(　　)．A．物体的机械能先减小后增大B．物体的机械能先增大后减小C．物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大D．物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小答案　D2．关于重力势能，下列说法中正确的是(　　)．A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也

4、随之确定B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大C．一个物体的重力势能从－5J变化到－3J，重力势能减少了D．重力势能的减少量等于重力对物体做的功解析　物体的重力势能与参考面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考面的重力势能不同，A选项错．物体在零势能面以上，距零势能面的距离越大，重力势能越大，物体在零势能面以下，距零势面的距离越大，重力势能越小，B选项错．重力势能中的正、负号表示大小，－5J的重力势能小于－3J的重力势能，C选项错．重力做的功量度了重力势能的变化，D选项正确．答案　D3．下列物体中，机械能守恒的是(　　)．①做平抛运动

5、的物体　②被匀速吊起的集装箱　③光滑曲面上自由运动的物体　④物体以g的加速度竖直向上做匀减速运动　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．①②B．③④C．①③D．②④解析　物体做平抛运动或沿光滑曲面自由运动时，不受摩擦力，在曲面上弹力不做功，只有重力做功，机械能守恒，所以①、③项正确；匀速吊起的集装箱，绳的拉力对它做功，不满足机械能守恒的条件，机械能不守恒；物体以g的加速度向上做匀减速运动时，由牛顿第二定律mg－F＝m×g，有F＝mg，则物体受到竖直向上的大小为mg的外力作用，该力对物体做了正功，机械能不守恒．答案　C图14．(2012·杭州模拟

6、)如图1所示在光滑水平面上有一物体，它的左端接连着一轻弹簧，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，当撤去力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(　　)．A．弹簧的弹性势能逐渐减少B．物体的机械能不变C．弹簧的弹性势能先增加后减少D．弹簧的弹性势能先减少后增加解析　开始时弹簧处于压缩状态，撤去力F后，物体先向右加速运动后向右减速运动，所以物体的机械能先增大后减小，所以B错．弹簧先恢复原长后又逐渐伸长，所以弹簧的弹性势能先减少再增加，D正确．答案　D-8-高一物理必修25．如图2所示，用长为L的轻绳把一个小

7、铁球悬挂在高为2L的O点处，小铁球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动且恰能到达最高点B处，若运动中轻绳断开，则小铁球落到地面时的速度大小为(　　)．　　　　A.B.图2C.D.解析　小球恰能到达最高点B，则小球在最高点处的速度v＝.取地面重力势能为零，铁球在B点处的总机械能为mg×3L＋mv2＝mgL，无论轻绳是在何处断的，铁球的机械能总是守恒的，因此到达地面时的动能mv′2＝mgL，故小球落到地面的速度v′＝，正确答案为D.答案　D考点分析考点一　机械能是否守恒的判断从守恒的条件来理解对单个物体，看是否“只有重力做功”；对由多个物体(包括弹簧)

8、组成的系统，看是否“没有摩擦和介质阻力”．图3【典例1】如图4－3－3所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连