高考物理总复习知识讲解 重力势能、机械能守恒定律（基础）.doc

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1、物理总复习：重力势能、机械能守恒定律编稿：李传安审稿：张金虎【考纲要求】1、理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算；2、理解重力势能的变化和重力做功的关系；知道重力做功与路径无关；3、掌握机械能守恒的条件，掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法；4、掌握验证机械能守恒定律的实验方法。【知识网络】【考点梳理】考点一、势能1、势能　　与相互作用的物体的相对位置有关的能量叫做势能。包括重力势能、弹性势能以及分子势能等。2、重力势能　　由物体所处位置的高度决定的能量称为重力势能，物体的质量越大，

2、高度越高，它的重力势能越大。要点诠释：（1）计算公式为，其中h为相对于参考平面的高度，重力势能是相对的。同一物体相对不同的参考平面的重力势能不同，其值可能为正，也可能为负，也可能为零。　　（2）重力做功与重力势能的关系可表示为，即重力对物体做了多少正功，物体的重力势能就减少多少；反之，重力做了多少负功，物体的重力势能就增加多少。（3），h为物体重心到零势面的高度。当物体离地很高时，重力加速度变小，公式不再适用，而应引入引力势能。3．弹性势能　　发生形变的物体，在恢复原状时都能够对外界做功，因而具有能量，

3、这种能量叫做弹性势能。弹性势能的大小跟形变量的大小有关系。弹性势能的表达式是。考点二、机械能守恒定律1．机械能　　动能和势能统称为机械能，即。2．机械能守恒定律　　在只有重力（和系统内弹簧弹力）做功的情形下，动能和重力势能（及弹性势能）发生相互转化，而总的机械能保持不变。要点诠释：（1）判断重力（弹簧的弹力）以外的力是否对物体做功，如果重力（弹簧的弹力）以外的力对物体系统不做功，则物体系统的机械能守恒，否则，机械不能守恒。　　一般情况下，能使用机械能守恒定律来解决的问题，动能定理一定能解决，这也是动能定

4、理的一个优越性。　（2）机械能守恒定律的表达式：一般有三种：①系统初态的总机械能等于末态的总机械能，②系统减少的总重力势能等于系统增加的总动能，即③若系统只有A、B两物体，则A减少的机械能等于B增加的机械能，即考点三、验证机械能守恒定律实验目的：　验证机械能守恒定律实验器材：　铁架台（带铁夹）、打点（或电火花）计时器、重锤（带纸带夹子）、纸带数条、复写纸片、导线、毫米刻度尺、低压交流电源实验原理：　在只有重力做功的条件下，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒。要点诠释：（1）物体做自由落体

5、运动，设物体的质量为m，下落h高度时的速度为，则势能的减少量为，动能的增加量为。如果即，就验证了机械能守恒定律。　　（2）速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度。计算打第n个点瞬时速度的方法是：测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离和，由公式或算出，如图所示。　　（3）做图像，斜率为。如果做图像，斜率为。（4）误差分析：主要是打点计时器限位孔与纸带间的摩擦阻力，还有空气阻力。此外还有其它系统误差和偶然误差。【典型例题】类型一、机械能守恒的判断判断机械能守恒时，对

6、单个物体就看是否只有重力做功，并非只受重力，虽受其它力，但不做功或做功代数和为零。对两个或几个物体组成的系统，判断其机械能守恒时，就看是否只有重力或系统内弹力做功，若有其它外力或内力做功（如内部有摩擦等），则系统机械能不守恒。　　例1、(2014德州模拟)如图所示,一轻弹簧一端固定在O点，一端系一小球，将小球从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让小球自由摆下，不计空气阻力，在小球由A点摆向最低点B的过程中，下列说法中正确的是(　　)A.小球的机械能守恒B.小球的机械能减少C.小球

7、的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变D.小球与弹簧组成的系统机械能守恒【思路点拨】机械能守恒的条件是系统内只有重力和弹簧的弹力做功，对小球和弹簧组成的系统，机械能守恒；若只对小球而言，弹簧的弹力对它做功，小球的机械能就不守恒。小球由A点摆到最低点B，重力势能转化为小球的动能、弹簧的弹性势能。【答案】B、D【解析】小球由A点下摆到B点的过程中，弹簧被拉长，弹簧的弹力对小球做了负功，所以小球的机械能减少，故选项A错误，B正确；在此过程中，由于有重力和弹簧的弹力做功，所以小球与弹簧组成的系统机械能守恒，即小球减

8、少的重力势能等于小球获得的动能与弹簧增加的弹性势能之和，故选项C错误，D正确。【总计升华】机械能守恒的条件是：系统内只有重力和弹簧的弹力做功。对小球而言，弹力对它做功，机械能不守恒。举一反三【变式】如图所示，在距地面h高处以初速度沿水平抛出一个物体，不计空气阻力，物体在下落过程中，下列说法中正确的是：（）A.物体在c点比a点具有的机械能大B.物体在a点比c点具有的动能大C.物体在a、b、c三点具有的动能一样大D.物体在a、b、c三点具有的机