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三讲机械能守恒定律功能关系
一、势能
1.重力势能
(1)定义:物体由于 而具有的能.
(2)公式:Ep= .
(3)标矢性:重力势能是 ,但有正、负,其意义是表示
物体的重力势能比它在 上大还是小.
(4)特点
①系统性:重力势能是 和 共有的.
②相对性:重力势能的大小与 的选取有关.;(5)重力做功与重力势能变化的关系
①重力做正功时,重力势能 ;重力做负功时,重
力势能 ;重力做多少正(负)功,重力势能就
多少,即WG= .
②重力势能的变化是 的,与参考平面的选取 .;[特别提醒] (1)在参考平面确定的情况下,一个物体的重力势能是否变化,只取决于重力是否做功,与其他因素无关.
(2)重力势能有正、负,弹性势能无正、负,一般取物体弹性形变量为零时,弹性势能为零,当弹簧的伸长量和压缩量相等时,弹性势能相等.;二、机械能守恒定律
1.内容
在只有 、 做功的情形下,物体的动能和势能发生相互转化,而机械能的总量 .;3.守恒条件
只有 或系统内 的做功.
可以从以下两个方面理解
(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 或 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.;三、功能关系
1.内容
(1)功是 的量度,即做了多少功就有 发
生了转化.
(2)做功的过程一定伴随着 ,而且
必通过做功来实现.;(2)重力做功等于物体 的改变,
即WG=Ep1-Ep2=-ΔEp.
(3)弹簧弹力做功等于 的改变,
即W弹=Ep1-Ep2=-ΔEp.
(4)除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功,等
于物体的 改变,即W其他力=E2-E1=ΔE.(功能原理)
(5)电场力做功等于 的改变,
即W电=Ep1-Ep2=-ΔEp.;[特别提醒] 力做功对应势能变化时,都满足力做正功,对应的势能减少,力做负功,对应的势能增加.;1. 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.重力做负功,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.重力做正功,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:A;2.下列关于重力势能的说法正确的是 ( )
A.重力势能是地球和物体共同具有的,而不是物体单
独具有的
B.重力势能的大小是相对的
C.重力势能等于零的物体,不可能对别的物体做功
D.在地面上的物体,它具有的重力势能一定等于零;答案:AB;3. 如图5-3-1所示,质量不计的弹簧一端
固定在地面上,弹簧竖直放置,将一小球
从距弹簧自由端高度分别为h1、h2的地方
先后由静止释放,h1h2,小球触到弹簧后
向下运动压缩弹簧,从开始释放小球到获得最大速度的过程中,小球重力势能的减少量ΔE1、ΔE2的关系及弹簧弹性势能的增加量ΔEp1、ΔEp2的关系中正确的一组是( );答案:B;4. 跳水项目是我国运动员的强项之一,在2008年北京奥运
会高台跳水比赛中,质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,设水对他的阻力大小恒为Ff,那么在他减速下降高度为h的过程中,下列说法正确的是(g为当地重力加速度) ( )
A.他的动能减少了Ffh
B.他的重力势能增加了mgh
C.他的机械能减少了(Ff-mg)h
D.他的机械能减少了Ffh;解析:动能减少量等于克服合外力所做的功,即(Ff-mg)h,A选项错;重力势能减少了mgh,B选项错;机械能的减少量等于动能减少量和重力势能减少量之和,即Ffh,D选项对,C选项错.;5.关于机械能是否守恒,下列说法正确的是 ( )
A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
B.做圆周运动的物体机械能一定守恒
C.做变速运动的物体机械能可能守恒
D.合外力对物体做功不为零,机械能一定不守恒;6. 如图5-3-2所示,水龙头开口处A的直径
d1=2 cm,A离地面B的高度h=75 cm,当
水龙头打开时,从A处流出的水流速度v1=
1 m/s,在空中形成一完整的水流束.忽略
空气阻力,求该水流束在地面B处的截面直
径d2.(g取10 m/s
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