高三物理机械能守恒定律及其应用教案

机械能守恒定律及其应用知识点重力势能Ⅱ

1．定义

物体由于被举高而具有的能量，叫作重力势能。

2．表达式

E p＝01mgh，其中h是相对于参考平面的高度。

3．特点

(1)系统性：重力势能是02地球与物体所组成的“系统”所共有的。

(2)相对性：重力势能的数值与所选03参考平面有关。

(3)标量性：重力势能是标量，正负表示大小。

4．重力做功的特点

(1)物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的04位置有关，而跟物体运动的05路径无关。

(2)重力做功不引起物体06机械能的变化。

5．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07减小，重力对物体做负功，重力势能08增大。

(2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的09减少量，即W G＝10

E p1－E p2＝11－(E p2－E p1)＝－ΔE p。

(3)重力势能的变化量是绝对的，与参考平面的选取12无关。

知识点弹性势能Ⅰ

1．定义

发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能。

2．大小：弹簧的弹性势能跟弹簧的形变量及劲度系数有关，形变量01越大，劲度系数02越大，弹性势能就越大。

3．弹力做功与弹性势能变化的关系

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＝03－ΔE p。

知识点机械能守恒定律Ⅱ

1．内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，01动能与02势能可以互相转化，而总的机械能03保持不变。

2．常用的三种表达式

(1)守恒式：04E1＝E2或05E k1＋E p1＝E k2＋E p2。E1、E2分别表示系统初末状态时的总机械能。

(2)转化式：ΔE k＝06－ΔE p或ΔE k增＝07ΔE p减。表示系统势能的减少量等于动能的增加量。

(3)转移式：ΔE A＝08－ΔE B或ΔE A增＝09ΔE B减。表示系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能。

3．对机械能守恒定律的理解

(1)只受重力或弹力作用，系统的机械能守恒。

(2)除受重力或弹力之外，还受其他力，但其他力不做功，只有重力或系统内的弹力做功，系统机械能守恒。

(3)除受重力或弹力之外，还受其他力，但其他力所做功的代数和为零，系统机械能守恒。

一堵点疏通

1．被举到高处的物体重力势能一定不为零。()

2．克服重力做功，物体的重力势能一定增加。()

3．弹力做正功弹性势能一定增加。()

4．物体所受的合力为零，物体的机械能一定守恒。()

5．物体的速度增大时，其机械能可能减小。()

6．物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒。()

答案 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.√

二对点激活

1．关于重力势能，下列说法中正确的是()

A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定

B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大

C．一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能减少了

D．重力势能的减少量等于重力对物体做的功

答案 D

解析重力势能具有相对性，某个物体处于某个位置，相对不同的参考平面具有不同的重力势能，故A错误；重力势能E p＝mgh，h为相对于零势能面的高度，当物体位于零势能面以下时，它与零势能面的距离越大，重力势能越小，故B错误；重力势能由－5 J变化为－3 J，重力势能变大，故C错误；重力做的功等于重力势能的减少量，故D正确。

2．(多选)神舟号载人飞船在发射至返回的过程中，以下哪些阶段中返回舱的机械能是守恒的()

A．飞船升空的阶段

B．飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段

C．返回舱在大气层以外向着地球做无动力飞行的阶段

D．降落伞张开后，返回舱下降的阶段

答案BC

解析飞船升空的阶段，火箭加速上升，重力势能和动能都增加，故机械能增加，A错误；飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段，只有引力做功，故机械能守恒，B正确；返回舱在大气层以外向着地球做无动力飞行的阶段，只有引力做

功，故机械能守恒，C正确；降落伞张开后，返回舱下降的阶段，由于克服阻力做功，故机械能减少，D错误。

3. (人教版必修第二册·P93·T3改编)(多选)如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，则下列说法正确的是()

A．重力对物体做的功为mgh

B．物体在海平面上的重力势能为mgh

C．物体在海平面上的动能为1

2m v

2

－mgh

D．物体在海平面上的机械能为1

2m v

2

答案AD

解析从地面到海平面重力对物体做的功为mgh，故A正确；地面为零势能面，所以物体在海平面的重力势能为－mgh，故B错误；物体在地面上的机械能

为1 2m v 2

0，由机械能守恒定律得，物体在海平面上的机械能也为

1

2m v

2

，故D正确；

在海平面上的动能为1

2m v 2

0－(－mgh)＝

1

2m v

2

＋mgh，故C错误。

考点1机械能守恒的理解与判断

1.机械能守恒定律的理解

(1)机械能守恒定律的研究对象一定是系统，至少包括地球在内。

(2)当研究对象(除地球外)只有一个物体时，往往根据“是否只有重力(或弹力)做功”来判断机械能是否守恒；当研究对象(除地球外)由多个物体组成时，往往