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高考生物理第5章第3讲机械能守恒定律及其应用知识研习


1.机械能 (1)重力做功的特点 重力做功与 水平方向的位移 无 关 , 只 与 初 末 位 置 的 竖直方向的位移 有关,大小:W = mg(h初-h末) . G (2)重力势能 高度 的 重力 与所处 ①概念:物体的重力势能等于它所受 乘积.公式:Ep= mgh . ②重力势能是标量 ,但有正、负,其意义是表示物体 的重力势能比它在参考平面上大还是小,这与功的正、负的 物理意义不同. (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:弹力做正功,弹 性势能 减小 ;弹力做负功,弹性势能 增大 . 即 弹 簧 ,弹性势能 增大 . 恢复原长过程中弹力做 正功 ,弹性势能 减小 ,形变量变 大的过程中弹力做 负功 2.机械能守恒定律 (1)内容:在只有 重力 ( 或弹簧的弹力 ) 做功的物体系统 内,动能与重力势能(或弹性势能)可以相互 转化 , 而 总 的 机械能保持 不变 . (2)表达式:Ek1+Ep1= Ek2+Ep2 . 重力 或 弹簧的弹力 做 (3)机械能守恒的条件:只有 功. (即时巩固解析为教师用书独有) 考点一 机械能守恒定律 1.判断机械能是否守恒的方法 (1)利用机械能的定义判断(直接判断):若物体在水平面 上匀速运动,其动能、势能均不变,机械能守恒;若一个物 体沿斜面匀速下滑,其动能不变,重力势能减少,其机械能 减少. (2)用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力) 做功,虽受其他力,但其他力不做功,机械能守恒. (3) 用能量转化来判断:若物体或系统中只有动能和势 能的相互转化而无机械能与其他形式能的转化,则物体或系 统机械能守恒. (4) 对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等,除非 题目特别说明,否则机械能必定不守恒. 【技巧提示】 力做功. 机械能守恒的条件不是合外力的功等 于零,更不是合外力等于零,而是看是否只有重力或弹簧弹 2.机械能守恒定律的3种表达形式 (1)守恒的观点:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2,即初状态的动能 与势能之和等于末状态的动能与势能之和. (2) 转化的观点: ΔEk = ΔEp ,即动能 ( 势能 ) 的增加量等 于势能(动能)的减少量. (3)转移的观点:ΔEA增=ΔEB减,即A物体机械能的增加 量等于B物体机械能的减少量. 【技巧提示】 (1) 运用守恒的观点列式,应选好零势 能面,且初、末状态必须用同一零势能面计算势能. (2) 运用转化的观点列式,关键要分清势能的增加量或 减少量,可不选零势能面而直接计算初、末状态的势能差. 【案例1】 (2008·海南高考)如图所示,一轻绳的一端 系在固定粗糙斜面上的 O点,另一端系一小球,给小球一足 够大的初速度,使小球在斜面上做圆周运动.在此过程中, ( A.小球的机械能守恒 B.重力对小球不做功 C.绳的张力对小球不做功 ) D.在任何一段时间内,小球克服摩擦力所做的功总是 等于小球动能的减少 【解析】 斜面粗糙,小球受到重力、支持力、摩擦 力、绳子拉力,由于除重力做功外,摩擦力做负功,机械能 减少, A 、 B 错;绳子张力总是与运动方向垂直,故不做 功, C对;小球动能的变化等于合外力做功,即重力与摩擦 力做功,D错. 【答案】 C 【即时巩固1】 如图所示的选项中,木块均在固定的 斜面上运动

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