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时间:2020-03-09
《高考物理总复习知识讲解 重力势能、机械能守恒定律(基础).doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、物理总复习:重力势能、机械能守恒定律编稿:李传安审稿:张金虎【考纲要求】1、理解重力势能的概念,会用重力势能的定义进行计算;2、理解重力势能的变化和重力做功的关系;知道重力做功与路径无关;3、掌握机械能守恒的条件,掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法;4、掌握验证机械能守恒定律的实验方法。【知识网络】【考点梳理】考点一、势能1、势能 与相互作用的物体的相对位置有关的能量叫做势能。包括重力势能、弹性势能以及分子势能等。2、重力势能 由物体所处位置的高度决定的能量称为重力势能,物体的质量越大,
2、高度越高,它的重力势能越大。要点诠释:(1)计算公式为,其中h为相对于参考平面的高度,重力势能是相对的。同一物体相对不同的参考平面的重力势能不同,其值可能为正,也可能为负,也可能为零。 (2)重力做功与重力势能的关系可表示为,即重力对物体做了多少正功,物体的重力势能就减少多少;反之,重力做了多少负功,物体的重力势能就增加多少。(3),h为物体重心到零势面的高度。当物体离地很高时,重力加速度变小,公式不再适用,而应引入引力势能。3.弹性势能 发生形变的物体,在恢复原状时都能够对外界做功,因而具有能量,
3、这种能量叫做弹性势能。弹性势能的大小跟形变量的大小有关系。弹性势能的表达式是。考点二、机械能守恒定律1.机械能 动能和势能统称为机械能,即。2.机械能守恒定律 在只有重力(和系统内弹簧弹力)做功的情形下,动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化,而总的机械能保持不变。要点诠释:(1)判断重力(弹簧的弹力)以外的力是否对物体做功,如果重力(弹簧的弹力)以外的力对物体系统不做功,则物体系统的机械能守恒,否则,机械不能守恒。 一般情况下,能使用机械能守恒定律来解决的问题,动能定理一定能解决,这也是动能定
4、理的一个优越性。 (2)机械能守恒定律的表达式:一般有三种:①系统初态的总机械能等于末态的总机械能,②系统减少的总重力势能等于系统增加的总动能,即③若系统只有A、B两物体,则A减少的机械能等于B增加的机械能,即考点三、验证机械能守恒定律实验目的: 验证机械能守恒定律实验器材: 铁架台(带铁夹)、打点(或电火花)计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带数条、复写纸片、导线、毫米刻度尺、低压交流电源实验原理: 在只有重力做功的条件下,物体的重力势能和动能可以相互转化,但总的机械能守恒。要点诠释:(1)物体做自由落体
5、运动,设物体的质量为m,下落h高度时的速度为,则势能的减少量为,动能的增加量为。如果即,就验证了机械能守恒定律。 (2)速度的测量:做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度。计算打第n个点瞬时速度的方法是:测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离和,由公式或算出,如图所示。 (3)做图像,斜率为。如果做图像,斜率为。(4)误差分析:主要是打点计时器限位孔与纸带间的摩擦阻力,还有空气阻力。此外还有其它系统误差和偶然误差。【典型例题】类型一、机械能守恒的判断判断机械能守恒时,对
6、单个物体就看是否只有重力做功,并非只受重力,虽受其它力,但不做功或做功代数和为零。对两个或几个物体组成的系统,判断其机械能守恒时,就看是否只有重力或系统内弹力做功,若有其它外力或内力做功(如内部有摩擦等),则系统机械能不守恒。 例1、(2014德州模拟)如图所示,一轻弹簧一端固定在O点,一端系一小球,将小球从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度地释放,让小球自由摆下,不计空气阻力,在小球由A点摆向最低点B的过程中,下列说法中正确的是( )A.小球的机械能守恒B.小球的机械能减少C.小球
7、的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变D.小球与弹簧组成的系统机械能守恒【思路点拨】机械能守恒的条件是系统内只有重力和弹簧的弹力做功,对小球和弹簧组成的系统,机械能守恒;若只对小球而言,弹簧的弹力对它做功,小球的机械能就不守恒。小球由A点摆到最低点B,重力势能转化为小球的动能、弹簧的弹性势能。【答案】B、D【解析】小球由A点下摆到B点的过程中,弹簧被拉长,弹簧的弹力对小球做了负功,所以小球的机械能减少,故选项A错误,B正确;在此过程中,由于有重力和弹簧的弹力做功,所以小球与弹簧组成的系统机械能守恒,即小球减
8、少的重力势能等于小球获得的动能与弹簧增加的弹性势能之和,故选项C错误,D正确。【总计升华】机械能守恒的条件是:系统内只有重力和弹簧的弹力做功。对小球而言,弹力对它做功,机械能不守恒。举一反三【变式】如图所示,在距地面h高处以初速度沿水平抛出一个物体,不计空气阻力,物体在下落过程中,下列说法中正确的是:()A.物体在c点比a点具有的机械能大B.物体在a点比c点具有的动能大C.物体在a、b、c三点具有的动能一样大D.物体在a、b、c三点具有的机
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