高一物理04机械能守恒-讲义（学生版）.pdf

04机械能守恒

知识结构

学习目标

1．明确机械能守恒定律的含义和适用条件，能判断具体的运动过程中机械能是否守恒

2．能熟练地应用机械能守恒解题

一、【必备知识】重力势能与弹性势能

1.知识讲解

1．重力势能

（1）定义式：，其中是物体相对零势能面的高度．重力势能是标量、状态量．

（2）重力势能是相对量，大小与零势能面的选取有关，要确定重力势能，必须事先选定零势能面．

（3）重力势能是物体与地球所组成的系统共有的，而不是物体单独具有的，通常说物体具有的重力势

能，只是一种简化的说法．

（4）重力做功与重力势能的关系

①重力对物体做正功，物体的重力势能减少；重力对物体做负功（物体克服重力做功），物体的重力势

能增加．

②重力对物体所做的功等于物体重力势能的减小量，即．

2．弹性势能

（1）弹簧弹性势能的表达式：，其中为弹簧的劲度系数，为形变量．对于同一个弹簧，压

缩和伸长相同形变量时弹性势能是一样的．

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（2）弹性势能具有相对性，其大小与零势能面的选取有关，通常规定弹簧处于原长时的弹性势能为

零．

（3）弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变而具有的能量，因此弹性势能也是系

统共有的．

（4）弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系

弹簧的弹力做正功时，弹簧的弹性势能减少；弹簧的弹力做负功时（克服弹力做功），弹簧的弹性势能

增加．

2.随堂巩固

1.两个截面积是的铁桶放在同一水平面上，桶内装水，水面的高度分别为和，且，如图

所示，现将连接两桶的水管阀门打开，最后两桶水面高度相同，若水的密度是，则（）

A.重力对水做的功为B.重力势能减少了

C.重力既做正功，又做负功，其总功为零D.重力势能减少，说明重力做负功

2.关于物体的弹性势能，下列说法中正确的是（）

A.任何发生形变的物体都具有弹性势能

B.拉伸时弹性势能一定大于压缩时弹性势能

C.拉伸长度相同时，劲度系数越大的弹簧，弹性势能越大

D.弹簧变长时，它的弹性势能一定变大

3.如图所示，一个物体以速度冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，

在此过程中以下说法正确的是（）

A.物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比

B.物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等

C.弹力做正功，弹簧的弹性势能减小

D.弹簧的弹力做负功，弹性势能增加

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二、【必备知识】机械能守恒定律

1.知识讲解

1．机械能守恒定律

（1）内容：在只有重力或弹力做功的系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。

（2）机械能守恒的条件：只有重力或系统内弹簧弹力做功。

具体表现为以下三种情况：①只受重力或弹簧弹力；②还受其它力，但其它力不做功；③其它力

做功，但做功的代数和为零。

（3）机械能守恒的判断方法

①根据做功条件分析

②根据能量转化分析：如果只有系统内物体间动能、重力势能、弹性势能的相互转化，系统跟外界没

有发生机械能的传递，则系统的机械能守恒。

③有时可以直接从机械能的各种形式能量的增减情况判断。例如：动能与势能均增加或减少，则机械

能不守恒；动能发生变化而势能不变，或势能发生变化而动能不变，则机械能不守恒。

④对于一些绳子突然绷紧、物体间碰撞后粘合在一起的问题，除非题目特别说明，否则机械能一定不

守恒。

（4）机械能守恒的表达式

①，即初态的机械能等于末态的机械能

②，即动能的增加量等于势能的减少量

2.随堂巩固

重力势能与动能的转换

4.如图所示，长为的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的垂在桌边，松手后链条