第五章功和能机械能及其守恒定律第三节机械能守恒定律2.docVIP

第三节　机械能守恒定律 一、机械能 1．重力势能 （1）定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。 （2）表达式：____________。 （3）矢标性：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大还是小。 （4）重力势能的特点： ①系统性：重力势能是__________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）重力做功与重力势能变化的关系： ____________。 2．弹性势能 （1）定义：发生________的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能。 （2）大小：与形变量及________有关。 （3）弹力做功与弹性势能变化的关系 弹力做正功，弹性势能____；弹力做负功，弹性势能____。 二、机械能守恒定律 1．内容 在只有________做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。 2．机械能守恒的条件 只有重力或弹力做功。 3．对守恒条件的理解 （1）只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒。 （2）受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹力做功。例如物体沿光滑的曲面下滑，受重力、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力不做功，物体的机械能守恒。 4．机械能守恒的三种表达式 表达角度 表达公式 表达意义 守恒观点 ________________________________________________________________________ 系统的初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等 转化观点 ________________________________________________________________________ 表示系统（或物体）机械能守恒时，系统减少（或增加）的重力势能等于系统增加（或减少）的动能 转移观点 ________________________________________________________________________ 若系统由A、B两部分组成，则A部分物体机械能的增加量与B部分物体机械能的减少量相等 1．伽利略曾设计如图所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点。如果在E或F处钉上钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点。这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，其末速度的大小（　　） A．只与斜面的倾角有关　　　B．只与斜面的长度有关 C．只与下滑的高度有关 D．只与物体的质量有关 2．（2012·湖北武汉调研）置于水平地面上的一门大炮，斜向上发射一枚炮弹。假设空气阻力可以忽略，炮弹可以视为质点，则（　　） A．炮弹在上升阶段，重力势能一直增大 B．炮弹在空中运动的过程中，动能一直增大 C．炮弹在空中运动的过程中，重力的功率一直增大 D．炮弹在空中运动的过程中，机械能守恒 3．（2013·四川自贡一诊）如图所示，一直角斜面体固定在水平地面上，左侧斜面倾角为60°，右侧斜面倾角为30°，A、B两个物体分别系于一根跨过定滑轮的轻绳两端且分别置于斜面上，两物体下边缘位于同一高度且处于平衡状态，不考虑所有的摩擦，滑轮两边的轻绳都平行于斜面。若剪断轻绳，让物体从静止开始沿斜面滑下，下列叙述错误的是（　　） A．着地瞬间两物体的速度大小相等 B．着地瞬间两物体的机械能相等 C．着地瞬间两物体所受重力的功率相等 D．两物体的质量之比为mA∶mB＝1∶ 4．易错辨析 请你判断下列表述正确与否，对不正确的，请予以更正。 （1）物体所受的除重力和弹簧弹力外的其他力虽然做功，但其他力做的总功为零，系统机械能仍然守恒。 （2）对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等问题，除非特别说明，机械能必定不守恒；完全非弹性碰撞过程机械能不守恒。 （3）通过轻绳或轻杆连接的两个物体，不能只注意到轻绳或轻杆对一个物体做功，而断定系统机械能不守恒。 （4）机械能守恒是指始末两个状态机械能的总量保持不变。 一、对机械能守恒条件的理解 自主探究1一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点。下列说法正确的是（　　） A．运动员到达最低点前重力势能始终减小 B．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加 C．蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒 D．蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关 思考1：运动员下落过程中，重力做什么功？重力做功与重力势能有什么关系？ 思考2：弹力做功与弹性势能