第五章第3课时.doc

第3课时　机械能守恒定律 考纲解读 1.掌握重力势能、弹性势能的概念，并能计算.2.掌握机械能守恒的条件，会判断物体的机械能是否守恒.3.掌握机械能守恒定律的三种表达形式，理解其物理意义，并能熟练应用． 1．[对重力做功和重力势能变化关系的理解]将质量为100 kg的物体从地面提升到10 m高处，在这个过程中，下列说法中正确的是(取g＝10 m/s2)(　　) A．重力做正功，重力势能增加1.0×104 J B．重力做正功，重力势能减少1.0×104 J C．重力做负功，重力势能增加1.0×104 J D．重力做负功，重力势能减少1.0×104 J 答案　C 解析　WG＝－mgh＝－1.0×104 J，ΔEp＝－WG＝1.0×104 J，C项正确． 2．[动能和势能的转化及机械能守恒的判断]如图1所示，一轻质弹簧竖直固定在水平地面上，O点为弹簧原长时上端的位置，一个质量为m的物体从O点正上方的A点由静止释放落到弹簧上，物体压缩弹簧到最低点B后向上运动，则以下说法正确的是(　　) 图1 A．物体落到O点后，立即做减速运动 B．物体从O点运动到B点，动能先增大后减小 C．物体在B点时加速度为零 D．若不计空气阻力，在整个过程中，物体与弹簧组成的系统机械能守恒 答案　BD 3．[重力势能、弹性势能和动能的相互转化](2014·无锡市期中调研)如图2所示，竖直光滑杆固定不动，弹簧下端固定，将滑块向下压缩弹簧至离地高度h＝0.1 m处，滑块与弹簧不拴接．现由静止释放滑块，通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h，并作出其Ek－h图象，其中高度从0.2 m上升到0.35 m范围内图象为直线，其余部分为曲线．以地面为零势能面，g取10 m/s2，由图象可知(　　) 图2 A．轻弹簧原长为0.2 m B．滑块的质量为0.1 kg C．弹簧最大弹性势能为0.5 J D．滑块的重力势能与弹簧的弹性势能之和最小时，动能为0.3 J 答案　AC 解析　因为从0.2 m开始为直线，说明只有重力做负功，弹簧恢复原长，A正确；由动能定理：－mgh′＝0－Ek(h′为直线对应高度)m＝＝ kg＝0.2 kg，B错；弹簧的弹性势能最终全部转化为重力势能，Ep＝mgh″＝0.2×10×(0.35－0.1)J＝0.5 J，C正确；重力势能与弹性势能之和最小时，应是动能最大时，从题图可得最大动能为Ek＝0.32 J，D错误． 一、重力做功与重力势能 1．重力做功的特点 (1)重力做功与路径无关，只与初、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，重力势能就增加． (2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量．即WG＝－(Ep2－Ep1)＝－ΔEp. 二、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，动能与势能会发生相互转化，但机械能的总量保持不变． 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，只有重力或系统内的弹力做功． (3)弹力做功伴随着弹性势能的变化，并且弹力做的功等于弹性势能的减少量． 4．机械能守恒的三种表达式 (1)E1＝E2(E1、E2分别表示系统初、末状态时的总机械能)． (2)ΔEk＝－ΔEp或ΔEk增＝ΔEp减(表示系统动能的增加量等于系统势能的减少量)． (3)ΔEA＝－ΔEB或ΔEA增＝ΔEB减(表示系统只有A、B两部分时，A增加的机械能等于B减少的机械能)． 考点一　机械能守恒的判断 机械能守恒的判断方法 (1)利用机械能的定义判断(直接判断)：若物体动能、势能均不变，则机械能不变．若一个物体动能不变、重力势能变化，或重力势能不变、动能变化或动能和重力势能同时增加(减小)，其机械能一定变化． (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的能的转化，则物体或系统机械能守恒． (4)对多个物体组成的系统，除考虑外力是否只有重力做功外，还要考虑系统内力做功，如有滑动摩擦力做功时，因摩擦生热，系统机械能将有损失． 例1　如图3所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(　　) 图3 A．甲图中，火箭升空的过程中，若匀速升空机械能守恒，若加速升空机械能不守恒 B．乙图中物体匀速