2021版高考物理一轮复习第5章机械能第3节机械能守恒定律学案8页

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第 3 节　机械能守恒定律
考点一　机械能守恒的理解和判断
对应学生用书 p98
1．重力势能
(1)重力做功的特点
①重力做功与__路径__无关，只与始末位置的__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标矢性：重力势能是__标量__，正、负分别表示比 0值大、比 0值小．
④系统性：重力势能是__物体和地球__这一系统所共有的．
⑤相对性：Ep＝mgh中的 h是__相对于零势能面__的高度．
(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__物体重力势能增量的负值，即 WG＝－ΔEp＝－
(Ep2－Ep1)＝Ep1－Ep2.
③重力势能的变化量是绝对的，与零势能面的选择无关．
2．弹性势能
(1)概念：物体由于发生__弹性形变__而具有的能．
(2)大小：弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关，弹簧的形变量__越大__，
劲度系数__越大__，弹簧的弹性势能越大．
(3)弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重力势能变化的关系，用公式表
示：W＝__－ΔEp__．
3．机械能守恒定律
(1)__势能__和__动能__统称为机械能，即 E＝Ek＋Ep，其中势能包括__重力势能__和__
弹性势能__．
(2)机械能守恒定律
内容：在只有__重力(或弹簧弹力)__做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而
总的机械能__保持不变__．
【理解巩固 1】　判断下列说法的正误．
(1)重力势能的变化与零势能参考面的选取无关．(　　)
(2)被举到高处的物体重力势能一定不为零．(　　)
(3)克服重力做功，物体的重力势能一定增加．(　　)
(4)发生弹性形变的物体都具有弹性势能．(　　)
(5)弹力做正功弹性势能一定增加．(　　)

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(6)物体所受的合外力为零，物体的机械能一定守恒．(　　)
(7)物体的速度增大时，其机械能可能减小．(　　)
[答案] (1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√
对应学生用书 p99
　　 例 1　(多选)如图所示，一轻弹簧一端固定在 O 点，另一端系一小球，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．小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变
D．小球和弹簧组成的系统机械能守恒
[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．
[答案] BD
,　　判断机械能是否守恒的方
法
(1)利用机械能的定义判断：分析动能与势能的和是否变化．如：匀速下落的物体动能
不变，重力势能减少，物体的机械能必减少．

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(2)用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，或有其他力做功，但其
他力做功的代数和为零，机械能守恒．
(3)用能量转化来判断：若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，则系统的机械能守恒．
(4)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不守恒，除非题中有特
别说明或暗示．)
考点二　单物体机械能守恒问题
对应学生用书 p99
机械能守恒定律的表达式及对比
观点 表达式 物理意义 注意事项
守恒
观点
E1＝E2，
Ek1＋Ep1
＝Ek2＋Ep2
系统初状态机械能的总
和与末状态机械能的总
和相等
应用时要选零势能参考
平面且初末状态必须用
同一零势能面计算势能
转化
观点
ΔEk＝－ΔEp
表示系统(或物体)机械
能守恒时，系统减少(或
增加)的重力势能等于
系统增加(或减少)的动
能
应用时关键在于分清重
力势能的增加量和减少
量，不用选零势能面，
可直接计算初末状态的
势能差
转移
观点
ΔEA＝－ΔEB
若系统由 A、B两部分组
成，则 A部分物体机械
能的增加量与 B部分物
体...