高考物理二轮复习讲义第十九讲 重力势能 重力势能的变化与Word下载.docx

高考物理二轮复习讲义第十九讲 重力势能 重力势能的变化与Word下载.docx

《高考物理二轮复习讲义第十九讲 重力势能 重力势能的变化与Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理二轮复习讲义第十九讲 重力势能 重力势能的变化与Word下载.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

2014T10、2016T28

1.重力势能是物体由于受到重力而具有的跟物体和地球的　　　　　　的能量．表达式为Ep＝mgh.物体重力势能的大小与　　　　　　　　　　　有关．

2.重力势能的变化与重力做功的关系：

重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力做的正功；

克服重力做功（重力做负功）时，重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力做的功．重力所做的功只跟　　　　　　　　　　　有关，跟物体运动的　　　　无关．

3.物体由于　　　　　　　　　　　　　　　　而具有的能量叫做弹性势能，物体的　　　　越大，弹性势能越大．

4.机械能是　　　　和　　　　的统称，即E机械＝Ek＋Ep.

5.机械能守恒定律：

　　　　　　　　　　　　　的情形下，物体的动能和势能发生相互转化，机械能的总量不变，这就是机械能守恒定律，表达式为Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2.

1.判断机械能是否守恒的常用方法和常见情形

（1）直接分析某一物理过程中动能与势能之和是否不变，例如物体沿斜面匀速运动，则物体机械能一定不守恒．

（2）分析受力：

如果只受重力，则机械能一定守恒，例如不计空气阻力时做抛体运动的物体．

（3）分析受力做功：

如果除重力以外有其他力，但其他力不做功，机械能也守恒，例如在光滑曲面上运动的物体机械能守恒．

2.机械能守恒时几种列方程的形式

（1）选取零势能面后，确定初、末位置的总机械能，列等式Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2.

（2）不需要选取零势能面，找出物体初、末位置动能变化量和势能变化量，列等式|ΔEk|＝|ΔEp|.

3.应用机械能守恒定律解题的一般步骤

（1）确定研究系统（通常是物体和地球、弹簧等）和所研究的物理过程；

（2）进行受力分析判断机械能是否守恒；

（3）选择零势能面，确定物体在初、末位置的动能和势能；

（4）根据机械能守恒定律列方程求解．

【例1】　（2017届徐州学业水平模拟）物体在运动过程中，克服重力做功100J，则以下说法正确的是（　　）

A.物体的高度一定降低了B.物体的高度一定升高了

C.物体的重力势能一定是100JD.物体的重力势能一定减少100J

笔记：

【例2】　（2018届镇江学业水平模拟）如图所示，在弹性限度内，将一轻质弹簧从伸长状态变为压缩状态的过程中，其弹性势能的变化情况是（　　）

A.一直减小

B.一直增大

C.先减小再增大

D.先增大再减小

【例3】　（2016届徐州学业水平模拟）物体在做下列哪种运动时机械能一定不守恒（　　）

A.自由落体运动B.平抛运动

C.跳伞员带着张开的降落伞在空气中匀速下落D.用细线拴着小球在竖直平面内做圆周运动

【例4】　（2017届连云港学业水平模拟）如图所示，在同一竖直平面内有两个上下正对着的相同半圆形光滑轨道，半径为R，它们之间的距离为x且可调．在最低点B处与最高点A处各放一个压力传感器．一质量为m的小球在两轨道间运动，小球经过最低点B时压力传感器示数为20mg（在后面的实验中总保持该示数不变），g为重力加速度，不计空气阻力．求：

（1）小球经过最低点B时的速度大小；

（2）当调节x＝R时，小球经过最高点A处压力传感器示数；

（3）在保证小球能经过最高点A的情况下改变x，两压力传感器示数差的绝对值ΔF也随之改变.试通过计算在坐标系中画出

随

变化的图象．

1.（2015年江苏省普通高中学业水平测试）飞机从8500m高空下降到1500m高度的过程中（　　）

A.重力做正功，重力势能减少B.重力做正功，重力势能增大

C.重力做负功，重力势能减少D.重力做负功，重力势能增大

2.（2017年江苏省普通高中学业水平测试）如图所示，两个相同的弹簧悬挂在天花板上．弹簧A下端挂一重物M，弹簧B受一竖直拉力F作用，两弹簧的伸长量相等，未超过弹性限度．则两弹簧弹性势能的关系为（　　）

A.EpA>

EpB　　　　　B.EpA<

EpB

C.EpA＝EpB　　　　　D.无法比较AB

3.（2015年江苏省普通高中学业水平测试）如图所示，小朋友在玩蹦蹦杆游戏的过程中，关于杆上弹簧，下列说法中不正确的是（　　）

A.弹簧恢复到原长时，弹性势能为零

B.弹簧恢复原长过程中，弹性势能转化为其他形式的能

C.弹簧形变量最大时，弹性势能不一定最大

D.弹簧压缩过程中，其他形式的能转化为弹性势能

4.（2017年江苏省普通高中学业水平测试）地铁车站的轨道往往建得高些．如图所示，列车从A到O的进站过程中，在平直轨道的A处关闭发动机，“冲”到站台的O处停下来．进站上坡过程中，列车的一部分动能转化为重力势能．列车开启发动机从O到B的出站过程中，重力势能可转化为列车的动能被再次利用，从而达到节约能源的目的．设坡高为h，列车的质量为m，经过A、B时的速度大小均为v0，不计空气阻力，重力加速度为g.

（1）求列车经过A时的动能Ek;

（2）求列车进站过程中损失的机械能ΔE；

（3）通过计算求与没有坡的情形相比，列车从A到B的过程中牵引力少做的功ΔW.（假设在没有坡和有坡的两种情形下，列车出站过程克服摩擦力所做的功相等）

1.（2018届无锡学业水平模拟）小孩沿滑梯匀速下滑过程中（　　）

A.动能减小B.动能增大C.重力势能减小D.机械能守恒

2.（2018届扬州学业水平模拟）关于机械能守恒的描述，下列说法中正确的是（　　）

A.做自由落体运动的物体，机械能一定守恒

B.人乘电梯加速上升的过程，机械能守恒

C.物体必须在只受重力作用的情况下，机械能才守恒

D.合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒

3.如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在将弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量的叙述中正确的是（整个过程，弹簧在弹性限度内，不计小球和弹簧的碰撞能量损失）（　　）

A.重力势能和动能之和总保持不变　B.重力势能和弹性势能之和总保持不变

C.动能和弹性势能之和总保持不变D.重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变

4.（2017届南京金陵中学模拟）如图所示，质量m＝50kg的跳水运动员从距水面高h＝10m的跳台上以v0＝5m/s的速度斜向上起跳，最终落入水中．若忽略运动员的身高．取g＝10m/s2，求：

（1）运动员在跳台上时具有的重力势能（以水面为参考平面）；

（2）运动员起跳时的动能；

（3）运动员入水时的速度大小．

【知识扫描】

1.相对位置有关　所选零势能面　2.初、末位置的高度差　路径　3.发生弹性形变　弹性形变

4.动能　势能　5.在只有重力或弹力做功

【典例透析】

【例1】B　解析：

克服重力做功，即重力做负功，重力势能增加，高度升高，克服重力做多少功，重力势能就增加多少，但重力势能是相对的，增加100J的重力势能，并不代表现在的重力势能就是100J.

【例2】C　解析：

弹性势能的大小与形变量有关，形变量越大，弹性势能越大，所以弹簧从伸长状态变为压缩状态的过程中，弹性势能先减小再增大．

【例3】C　解析：

只有重力做功或只有弹簧弹力做功，物体机械能守恒.匀速下落的过程动能不变，势能减小，物体的机械能减小，机械能不守恒．细线拴着小球在竖直平面内做圆周运动，物体受重力和绳子拉力，但绳子拉力不做功，机械能守恒．

【例4】解析：

（1）由牛顿第二定律可知

FB－mg＝

，得vB＝

.

（2）由机械能守恒定律可知

mv

＋mg（2R＋x）＝

，得v

＝13gR

由牛顿第二定律可知FA＋mg＝

，得FA＝12mg.

（3）由第

（2）问可知FA＝14mg－2mg

，所以

ΔF＝6mg＋2mg

即

＝6＋2

若小球能通过最高点A，A点的力传感器的示数

FA≥0，由FA＝14mg－2mg

，可得x≤7R.

图象如图所示．

答案：

（1）

（2）12mg　（3）见解析图

【真题荟萃】

1.A　2.C　3.C

4.

（1）根据动能的定义式有Ek＝

（2）根据功能关系，除重力之外的其他力做功等于机械能的变化量，所以ΔE＝

－mgh.

（3）有坡与没有坡的情形相比，初末动能相同，而且在没有坡和有坡的两种情形下，列车出站过程克服摩擦力所做的功相等，就相差了下坡时重力做的功，所以列车从A到B的过程中牵引力少做的功ΔW＝mgh

没有坡时，牵引力做的功W，根据动能定理

W－Wf＝

－0

有坡时，牵引力做的功W′，根据动能定理

W′＋mgh－Wf＝

列车从A到B的过程中牵引力少做的功

ΔW＝W－W′＝mgh.

【仿真体验】

1.C　2.A　3.D

4.

（1）5000J　

（2）625J　（3）15m/s