高一物理机械能和机械能守恒定律通用版知识精讲.doc

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1、高一物理机械能和机械能守恒定律通用版【本讲主要内容】机械能和机械能守恒定律动能、重力势能、弹性势能和机械能守恒定律的应用【知识掌握】【知识点精析】1.重力做功的特点：重力做功与移动路径无关，只跟物体的起点位置和终点位置有关。WG＝mgh。2.重力势能：（1）重力势能的概念：受重力作用的物体具有与它的高度有关的能称为重力势能。注意：①重力势能是物体与地球所组成的系统所共有的能量。②数值Ep＝mgh与参考面的选择有关，式中的h是物体重心到参考面的高度。③势能的正、负号用来表示大小。（2）重力做功与重力势能的关系：重力做正功，重力势能减少；克服重力做功，重力势能增大。即：

2、WG＝－△Ep3.弹性势能的概念：物体由于弹性形变而具有的与它的形变量有关的势能称为弹性势能。4.机械能守恒定律：（1）机械能（E）的概念：动能、弹性势能和重力势能统称机械能。即E＝Ek＋Ep。（2）机械能守恒定律内容：在只有系统内重力和弹力做功的情形下，物体动能和势能发生相互转化，但机械能总量保持不变。（3）机械能守恒条件的表达式：mgh2+1/2mv22=，即EP2+EK2=EP1+EK1，表示末状态的机械能等于初状态的机械能。（4）系统机械能守恒的三种表示方式：①E1总＝E2总（意义：前后状态系统总的机械能守恒）②△Ep减＝△Ek增（系统减少的重力势能等于系统

3、增加的动能）③△EA减＝△EB增（A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能）注意：解题时究竟选择哪一种表达形式，应灵活选取，需注意的是：选①时，必须规定零势能面，其他两式，没必要选取，但必须分清能量的减少量和增加量5.判断机械能是否守恒的方法：（1）用做功来判断：只有重力和系统内的弹力做功，其他力不做功（或合力做功为0），机械能总量保持不变。（2）用能量转换来判断：只是系统内动能和势能相互转化，无其他形式能量之间（如热能）转化。（3）对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等问题，机械能一般都不守恒。6.机械能守恒条件的理解：①②从系统的内、外力做功的角度看，只有重力和

4、弹簧弹力做功，具体表现为三种情况：<1>只受重力和弹簧弹力，如：所有做抛体运动的物体（不计空气阻力）<2>还受其他力，但其他力不做功。如：物体沿光滑的曲面下滑，尽管受到支持力，但支持力不做功。<3>其他力做功，但做功的代数和为零。如图所示，A、B构成的系统，忽略绳的质量和滑轮间摩擦，在A向下、B向上运动过程中，TA和TB都做功，但，不存在机械能与其他形式能量的转化，则A、B系统机械能守恒。【解题方法指导】例1.在高度h=0.8m的水平光滑桌面上，有一轻弹簧左端固定，质量为m＝1kg的小球在外力作用下使弹簧处于压缩状态，当弹簧具有4.5J的弹性势能时，由静止释放小球，

5、将小球水平弹出，如图所示，不计空气阻力，求小球落地时速度大小?分析：由小球的运动过程可知，在弹簧弹开小球的过程中，小球做的是变加速运动，牛顿定律无法解决，但从释放小球到它落地，由于只有重力和弹簧弹力做功，以弹簧和小球（含地球）为研究对象，满足机械能守恒条件，分析清楚过程中初、末状态的机械能情况，便可以很方便的解决。解答：从释放小球到它落地，由于只有重力和弹簧弹力做功，以弹簧和小球（含地球）为研究对象，机械能守恒，以地面为重力势能参考平面，系统初态机械能E1=Ek1+EP1+Ep弹=0+mgh+EP弹=12.5J。落地时，即末态机械能E2=Ek2+EP2=因为E1=E

6、2所以：+EP弹=12.5J解得小球落地速度大小v=5m/s说明：1.应用机械能守恒定律解题的基本步骤：（1）根据题意选取研究对象是由哪几个物体组成的系统（一般是物体、弹簧和地球）；（2）明确研究对象的运动过程，分析物体所受各力的做功情况或能量转化情况、判断是否符合机械能守恒条件；（3）恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的起始状态和末了状态的机械能；（4）用机械能守恒定律建立方程，求解未知量，必要时要进行验证和讨论。2.注意：机械能守恒的含义并不只是初、末状态机械能相等，如本题中，小球从释放到落地前的整个过程中，机械能始终保持不变；但在系统内部进行着动能和势能的

7、相互转化。“不变”与“变”的统一构成了“守恒”，即守恒是一个动态的过程。分析一下过程中，动能、势能如何变化？3.本题也可以分步运算，先求出小球刚离开弹簧时的动能，再根据机械能守恒定律或动能定理或平抛的知识求落地速度，请同学们自己解一下。尤其体会一下第二步用动能定理和用机械能守恒定律解题的区别：（1）研究对象：动能定理研究的一般是一个单个质点，机械能守恒定律研究的是一个系统。（2）方程的含义：动能定理解决的是动能的变化和外力做功的关系，不存在势能的问题；机械能守恒是过程中任两个状态的机械能相等，不存在功的问题（判断守恒条件时要分析做功情况，但等式中不存在功）。（3