8、机械能守恒定律一.(B级).学生版.doc

MSDC模块化分级讲义体系 高中物理.机械能守恒定律一（B级）.学生版 Page PAGE \* Arabic \* MERGEFORMAT18 of NUMPAGES \* Arabic \* MERGEFORMAT18 机械能守恒定律一 考试要求 内容基本要求略高要求较高要求重力做功与重力势能理解重力做功与重力势能变化的关系计算重力势能的大小功能关系、机械能守恒定律及其应用理解功能关系及机械能守恒定律运用功能关系及机械能守恒定律进行解题与电磁学等其他知识相结合，运用相关规律解题知识框架 知识点1 势能 1．势能的概念 （1）定义：由物体间的相互作用和物体间的相对位置决定的能量叫做势能． （2）分类：重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等． 2．重力势能 （1）定义：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能． （2）表达式：，其中是物体的重心到参考平面（即高度取为零，零势能面）的高度．在参考面以上，；在参考面以下，． （3）特点：重力势能是状态量，是标量，可正可负． 单位：同功的单位相同，国际单位制中为焦耳，符号为． （4）对重力势能的理解 ①重力势能的相对性： 重力势能是相对的，为了确定物体的重力势能，预先规定一个水平面的高度为零，处于此平面的物体重力势能为零，此平面叫做参考平面，也叫做零势面．选择哪个水平面为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地面作为参考平面．参考平面不同，重力势能值不同，因而重力势能具有相对性． ②重力势能的变化量是绝对的，具有绝对性： 我们所关心的往往不是物体具有多少重力势能，而是重力势能的变化量，虽然重力势能具有相对性，但重力势能的变化却是绝对的，与参考平面的选取无关． ③系统性：重力势能是地球与物体共同具有的，是由地球和地面上物体的相对位置决定的，即．没有地球，物体的重力势能就不存在． （5）重力做功的特点 ①由功能关系可知重力所做的功只跟初位置的高度和末位置的高度有关，跟物体运动的路径无关．只要起点和终点的位置相同，不论是沿着直线路径由起点到终点，或是沿着曲线路径由起点到终点，做功结果均相同． ②重力做功只与物体初、末位置的高度差有关，与路径无关． ③重力做功可以使物体的重力势能发生变化． （6）重力势能的变化与重力做功的关系 重力对物体做多少正功，物体的重力势能就减少多少，重力对物体做多少负功，物体的重力势能就增加多少．即． 3．弹性势能 （1）定义：物体由于发生弹性形变，各部分之间存在着弹性力的相互作用而具有的势能叫做“弹性势能”．被压缩的气体、拉弯了的弓、卷紧了的发条、拉长或压缩了的弹簧都具有弹性势能． （2）理解： ①弹性势能是状态量，标量，单位是焦耳． ②确定弹性势能的大小需选取零势能的状态，一般选取弹簧未发生任何形变而处于自由状态的情况下其弹性势能为零，被压缩或伸长的弹簧具有的弹性势能等于弹簧的劲度系数与弹簧长度改变量的平方乘积的一半，即． ③弹力对物体做功等于弹性势能增量的负值，即弹力所做的功只与弹簧在初状态和末状态的伸长量有关，而与弹簧形变过程无关． ④弹性势能是以弹力的存在为前提，所以弹性势能是在发生弹性形变时，各部分之间有弹性作用的物体所具有的．如果两物体相互作用都发生形变，那么每一物体都有弹性势能，总弹性势能为二者之和． ⑤动能、重力势能和弹性势能之间可以相互转化． 知识点2 机械能 1．定义：物体的动能和势能（重力势能和弹性势能）的总称为机械能． 2．理解： （1）状态量：机械能可以表示物体或物体系统在某一状态下的机械运动的能量或做功本领的大小，机械能大的物体往往做功能力强，机械能是标量，单位是焦耳． （2）相对性、系统性：机械能是相对的，参考系一定，零势面一定，物体或物体系的机械能才能确定，当存在重力势能、弹性势能时机械能属于物体与地球及弹簧整体具有的． （3）机械能的变化：，末状态的机械能减去初状态的机械能． 知识点3 机械能守恒定律 1．内容：在只有重力（或系统内弹力）做功的情形下，物体的重力势能（或弹性势性）和动能发生相互转化，但总的机械能保持不变． 2．表达式：（要选零势能参考平面）或（不用选零势能参考平面）或（不用选零势能参考平面） 3．机械能守恒的条件及其含义： （1）条件：只有重力（或弹簧弹力）做功． （2）含义： 其一：只发生机械能内部的相互转化（即只发生动能、重力势能和弹性势能的相互转化），前提是只有重力或弹力做功． 其二：不发生机械能与其他形式能的相互转化，前提是其他力不做功． （3）只有重力做功可作如下三层解释： 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，自由落体，竖直球平抛、斜抛等． ②受其他力，但其他力不做功，只有重力做功． ③除重力和弹力之外，还有其他力做功，其