初二物理机械能的知识点：重力做功与重力势能的关系

初中物理功和机械能知识点总结一、功的概念和表达式1.功的定义：在力的作用下，物体发生位移，且力和位移方向相同时，物体所发生的力乘以位移的乘积称为功。

2. 功的表达式：功 = 力× 位移× cosθ（θ为力和位移的夹角）3.功的单位：焦耳（J）二、机械能的概念和计算1.机械能的定义：物体由于位置或运动而具有的能力称为机械能。

2.机械能的计算：（1）动能：动能是物体由于运动而产生的能量，动能的计算公式为：动能=1/2×m×v²（m为物体质量，v为物体速度），单位为焦耳（J）。

（2）重力势能：当物体在重力作用下发生位移时，重力做正功，物体由于位置上升而具有的能量称为重力势能。

重力势能的计算公式为：重力势能=m×g×h（m为物体质量，g为重力加速度，h为物体高度），单位为焦耳（J）。

（3）弹性势能：当弹性物体被拉伸或压缩时，物体发生形变，形变恢复时对外界做的功，物体由于形变而具有的能量称为弹性势能。

弹性势能的计算公式为：弹性势能=1/2×k×x²（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧伸长或压缩的长度），单位为焦耳（J）。

三、功和机械能的转化1.能量守恒定律：一个封闭系统中，能量的总量保持不变。

2.功和机械能的转化：当外力对物体做功时，物体的机械能会发生转化。

当外力对物体正做功时，物体的机械能增加；当外力对物体反做功时，物体的机械能减小。

3.能量转化的例子：（1）自由落体运动：物体从高处自由落体下落时，重力做正功，物体的重力势能减小，动能增大。

（2）被抛体运动：物体从起始位置被抛起时，外力做负功，物体的动能减小，重力势能增大。

四、功率的概念和计算1.功率的定义：单位时间内所做的功称为功率。

2.功率的计算公式：功率=功/时间，单位为瓦特（W）。

3.功率与机械能的关系：功率等于单位时间内机械能的变化率。

五、简单机械和机械效率1.简单机械：杠杆、滑轮、斜面等不消耗能量而改变力的方向或大小的装置。

高中物理：重力做功跟重力势能变化的关系一、重力做功的特点重力对物体所做的功只跟物体初、末位置的高度有关，跟物体运动的路径无关，物体沿闭合的路径运动一周，重力做功为零。

例1、楼上某房间地板高出楼外地面4m，窗台比地板高1m，一质量为10kg的重物放在地板上的A处. 把重物从该房间A处拿起来从窗户扔到楼外的地面上的B处，若没有空气阻力，重力所做的功为多少？（思考：若克服空气阻力所做的功约为50J，则重力所做的功应是多大？）解析：以地面为参考面，重力的功为=10×9.8×（4－0）J=392J二、重力势能的特点与性质1、重力势能是状态量，它描述了物体所处的一定状态，与物体所处的位置或时刻对应2、重力势能的定义式在国际单位制中的单位是焦（J）3、重力势能具有相对性、系统性（1）重力势能的相对性：重力势能的表达式中的h是相对参考平面的高度. 同一个物体在同一个位置，相对于不同的参考平面，其重力势能数值不同. 通常情况下，选取地面作为重力势能的参考平面. 物体在参考平面的上方，重力势能为正，反之为负. 在解题时，经常选取物体运动过程中的最低位置所在的平面作为参考平面，这样可以避免负势能的计算。

需要说明的是：尽管重力势能具有相对性，但在某一过程中重力势能的变化量却不具备相对性. 而在研究问题时，人们更多关注的也恰恰是该过程中重力势能的变化。

（2）重力势能的系统性：重力势能为物体与地球这个系统所共有，物体具有多少重力势能是一种习惯说法，已被大家所默认，但从概念来说一定要理解为物体与地球这一系统所共有.例2、如图1所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H 处自由落下，不计空气阻力，假设以桌面处为参考平面，则小球落到地面前瞬间的重力势能为：（）A. mghB. mgHC.D.解析：重力势能的大小是相对参考平面而言的，参考平面选择不同，物体的高度不同，重力势能的大小就不同. 本题中已选定桌面为参考平面，则小球在最高点时的高度为H，小球在桌面的高度为零，小球在地面时的高度为－h，所以小球落到地面时，它的重力势能为，故正确答案为D.三、重力做功跟重力势能变化的关系力对物体做功的条件是物体(作用点)在力的方向上发生位移；重力势能的变化与重力做功密切相关，变化的多少等于重力做功的负值.重力势能的变化过程，也是重力做功的过程，二者的关系为：1、当物体由高处运动到低处时，表明重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功.2、当物体由低处运动到高处时. 表明物体克服重力做功（重力做负功），重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功.例3、在竖直平面内有一个半径为R的圆弧形轨道，一个质量为m的小物体从轨道最高点A由静止滑下，到达最低点B时恰好又静止，如图2所示，问：（1）物体在下滑过程中受到哪些力的作用？（2）对小物体做功的力各是什么力？做了什么功，重力做功为多少？（3）小物体由A到B，其重力势能变化了多少？如何变化？解析：（1）物体除受重力和弹力外，又因为小物体从A点到B点又静止，所以必受滑动摩擦力；（2）轨道的支持力总是垂直于速度，所以不做功；重力做正功，其值为mgR，摩擦力总是与速度反向，所以做负功；（3）小物体高度降低，所以重力势能减小，减小的量为mgR.好友都在看：又到了吃饺子的时候！白白胖胖、热热乎乎的饺子，是冬天的最大慰籍小明学校的幽默故事搞笑的很呐！爱上就不会轻易放弃的星座150-170cm外套穿搭指南，比例好不好就看这一波！'有本事冲我来，别在家长会上吓唬我爸！'看完这些孩子的诗，甘拜下风高中数学解题的七层境界，你修炼到了第几层？英语常用的62个英语句型，学英语须掌握高考英语作文：能加分的100个好句子！（附译文同类句型）。

第3节机械能守恒定律及其应用必备知识预案自诊知识梳理一、重力做功与重力势能1。

重力做功的特点(1)重力做功与路径无关，只与物体始末位置的有关。

（2）重力做功不引起物体的变化。

2.重力势能（1）公式:E p=。

(2）矢标性:重力势能是，但有正、负，其意义是表示物体的重力势能比它在参考平面上大还是小,这与功的正、负的物理意义不同。

(3）系统性:重力势能是物体和共有的。

(4）相对性:重力势能的大小与的选取有关。

重力势能的变化是的,与参考平面的选取。

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;重力对物体做负功,重力势能就。

(2）定量关系:重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量.即W G=—（E p2-E p1)=。

二、弹性势能1.弹性势能(1）定义:发生弹性形变的物体之间,由于有弹力的相互作用而具有的势能,叫弹性势能。

（2）弹性势能的大小与形变量及有关。

(3）矢标性：。

（4）没有特别说明的情况下,一般选弹簧形变为零的状态为弹性势能零点。

2.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，用公式表示为W=。

三、机械能守恒定律1.机械能和统称为机械能，其中势能包括和。

2。

机械能守恒定律(1)内容:在只有做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化,而总的机械能。

（2）机械能守恒的条件①只有重力或弹力做功。

①注:（1）机械能守恒的条件不是合外力做的功等于零，更不是合外力为零；中学阶段可理解为“只有重力或弹簧的弹力做功”，但要明确不是“只受重力或弹力作用”。

（2）利用守恒观点列机械能守恒的方程时一定要选取零势能面，而且系统内不同的物体必须选取同一零势能面。

(3)守恒表达式考点自诊1.判断下列说法的正误.(1）克服重力做功,物体的重力势能一定增加.(）（2）发生弹性形变的物体都具有弹性势能。

（）(3）弹簧弹力做正功时，弹性势能增加。

（）(4)物体所受合外力为零时，机械能一定守恒.（）(5）物体受到摩擦力作用时，机械能一定要变化。

第18讲重⼒势能重⼒势能的变化与重⼒做功的关系机械能守恒定律[⾼中复习汇总]第⼗⼋讲重⼒势能重⼒势能的变化与重⼒做功的关系机械能守恒定律测试内容测试要求考情分析重⼒势能重⼒势能的变化与重⼒做功的关系 A ★★★★★弹性势能 A ★★★★★机械能守恒定律C★★★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E p＝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＝E k＋E p.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E k1＋E p1＝E k2＋E p2.1. 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E k1＋E p1＝E k2＋E p2.(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|ΔE k|＝|ΔE p|.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】(2019届盐城学业⽔平模拟)如图所⽰,斜坡式⾃动扶梯将质量为50 kg的⼩华从地⾯送到4 m⾼的⼆楼,g取10 m/s2.在此过程中⼩华的()A. 重⼒做功为2 000 J,重⼒势能增加了2 000 JB. 重⼒做功为－2 000 J,重⼒势能增加了2 000 JC. 重⼒做功为2 000 J,重⼒势能减⼩了2 000 JD. 重⼒做功为－2 000 J,重⼒势能减⼩了2 000 J笔记:【例2】(2019届宿迁学业⽔平模拟)下列过程中,运动物体机械能守恒的是()A. 物体沿斜⾯匀速下滑B. 物体沿⽔平⾯做匀速直线运动C. 物体在竖直平⾯内做匀速圆周运动D. 物体竖直向下做匀速直线运动笔记:【例3】(2018年江苏省普通⾼中学业⽔平测试)宋代诗⼈苏轼的名句“会挽雕⼸如满⽉,西北望,射天狼”中蕴含了⼀些物理知识．关于拉⼸过程,下列说法正确的是()A. ⼈对⼸的作⽤⼒⼤于⼸对⼈的作⽤⼒B. ⼈对⼸的作⽤⼒⼩于⼸对⼈的作⽤⼒C. ⼸的弹性形变越⼤,弹性势能就越⼤D. ⼸的弹性形变越⼤,弹性势能就越⼩笔记:【例4】(2020届扬州学业⽔平模拟)发射的第四⼗三颗北⽃导航卫星质量为m,在以加速度a竖直向上运动⾼度h的过程中,下列说法中正确的是()A. 合外⼒对卫星做的功为mghB. 合外⼒对卫星做的功为mahC. 卫星的重⼒势能减少了mghD. 卫星的重⼒势能增加了mah笔记:【例5】(2020届盐城学业⽔平模拟)如图所⽰,把质量为m的物体放在竖直放置的弹簧上,并把物体往下按⾄位置A保持平衡. 迅速松⼿后,弹簧把物体弹起,物体升⾄最⾼位置C,途中经过位置B时弹簧正好处于⾃由状态.已知A、B的⾼度差h1,B、C的⾼度差h2,弹簧质量和空⽓阻⼒均可忽略,重⼒加速度为g,取B处所在⽔平⾯为零势⾯．求:(1) 物体在位置C处具有的重⼒势能；(2) 物体在位置A处时弹簧的弹性势能；(3) 物体上升过程中获得最⼤速度时,弹簧的形变量．(设弹簧劲度系数为k)笔记:1. (2019届扬州学业⽔平模拟)如图所⽰,两个同学都从地⾯登上阶梯顶端A处．⼥同学沿台阶⾛上去,克服重⼒做功为W1；男同学从直梯攀爬上去,克服重⼒做功为W2.如果两⼈的体重相同,下列说法中正确的是()A. W1＝W2B. W1>W2C. W1D. ⽆法确定2. (2019届扬州学业⽔平模拟)忽略空⽓阻⼒,下列物体运动过程中机械能守恒的是()A. 电梯匀速下降B. 汽车刹车到停下来C. 物体沿着斜⾯匀速下滑D. 物体做⾃由落体运动3. (2020届南京学业⽔平模拟)某旅游景点有乘坐热⽓球观光项⽬,如图所⽰,在热⽓球加速上升的过程中,忽略热⽓球质量的变化,则热⽓球的()A. 重⼒势能减少,动能减少B. 重⼒势能减少,动能增加C. 重⼒势能增加,动能减少D. 重⼒势能增加,动能增加4. (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. E p A>E p BB. E p AC. E p A＝E p BD. ⽆法⽐较5. (2020届盐城学业⽔平模拟)如图所⽰,桌⾯离地⾯的⾼度是0.8 m,坐标系原点O定在桌⾯上,向下⽅向为坐标轴的正⽅向,g＝10 m/s2.通过测量,确定质量m＝1.0 kg的物体从O运动到B处过程中重⼒做的功约是()A. 8 JB. 5 JC. －5 JD. －13 J6. (2019届徐州学业⽔平模拟)蹦极是⼀种⽐较流⾏的极限运动,弹性绳⼀端固定在⾼空跳台,另⼀端系住运动员,运动员从⾼空⾃由下落,则⾃开始下落⾄最低点的过程中()A. 速度先增⼤再减⼩B. 加速度先增⼤再减⼩C. 绳⼦的弹性势能先增⼤再减⼩D. 重⼒势能先增⼤再减⼩7. (2020届徐州学业⽔平模拟)如图所⽰,⼀架战⽃机在距⽔平地⾯A点正上⽅⾼h＝500 m处,将质量m＝50 kg的炮弹以相对地⾯v＝100 m/s的⽔平速度投出,击中⽬标B.不计空⽓阻⼒,g取10 m/s2.求炮弹:(1) 刚投出时相对地⾯所具有的重⼒势能；(2) ⽬标B距离A点的⽔平距离x；(3) 击中⽬标时速度的⼤⼩．8. (2020届扬州学业⽔平模拟)蹦极运动是⼀种⾮常刺激的娱乐项⽬,为了研究蹦极过程,现做以下简化:将游客视为质点,他的运动沿竖直⽅向,忽略弹性绳的质量．如图所⽰,某次蹦极时,游客从蹦极平台由静⽌开始下落,到a点时弹性绳恰好伸直,游客继续向下运动,能到达的最低位置为b 点,整个过程中弹性绳始终在弹性限度内,游客从离开蹦极平台到第⼀次运动到最低点的过程中,机械能损失可忽略．已知游客的质量m＝60 kg,弹性绳的劲度系数k＝80 N/m,弹性绳的原长l0＝10 m,取重⼒加速度g＝10 m/s2.(1) 求该游客第⼀次到达a点时的速度⼤⼩v；(2) 求该游客下落过程中速度第⼀次达到最⼤值时弹性绳的形变量x m；(3) 国家有关部门规定蹦极所需的弹性绳最⼤伸长量应不超过原长的4倍,故对游客的体重应有所限制．已知弹性绳的形变量为x时,它的弹性势能E p＝12kx2.请你判断⼀位质量m′＝120 kg的游客使⽤这根弹性绳是否符合规定,并简述理由．第⼗⼋讲重⼒势能重⼒势能的变化与重⼒做功的关系机械能守恒定律【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:斜坡式⾃动扶梯将质量为50 kg 的⼩华从地⾯送到4 m ⾼的⼆楼,重⼒做功为W ＝－Gh ＝－2 000 J ,克服重⼒做2 000 J 的功,重⼒势能增加2 000 J .【例2】 B 解析:A 选项物体沿斜⾯匀速下滑,动能不变,重⼒势能减⼩,机械能减⼩,A 错误；B 选项重⼒势能不变,动能不变,机械能不变,B 正确；C 选项动能不变,势能不断改变,所以机械能变化,C 错误；D 选项重⼒势能减⼩,动能不变,机械能减⼩,D 错误．【例3】 C 解析:根据⽜顿第三定律判断A 、B 错误；⼸的形变量越⼤,弹性势能越⼤,C 正确、D 错误．【例4】 B 解析:合外⼒对卫星做的功为mah ,A 错误,B 正确；卫星的重⼒势能增加了mgh ,C 、D 错误．【例5】 (1) E p 重＝mgh 2.(2) E p 弹＋(－mgh 1)＝mgh 2,E p 弹＝mg(h 1＋h 2)． (3) F ＝k·Δx ,k·Δx ＝mg ,Δx ＝k mg. 【冲关集训】1. A2. D3. D4. C5. C6. A7. (1) 炮弹的重⼒势能由E p ＝mgh 得E p ＝2.5×105 J . (2) 由h ＝21gt 2得t ＝10 s , 则⽔平距离x ＝vt ＝1 000 m .(3) 由机械能守恒定律得21mv B 2＝mgh ＋21mv 2, 解得v B ＝100 m /s .8. (1) 游客由蹦极平台到a 点的运动过程中,由机械能守恒定律得mgl 0＝21mv 2,解得v ＝10m /s .(2) 速度最⼤时,合⼒为零,mg ＝kx m ,解得x m ＝7.5 m .(3) 设质量为m 0的游客运动到最低点时,弹性绳伸长量刚好为原长的4倍,即弹性绳的长度l ＝5l 0,由机械能守恒定律得m 0gl ＝21k(Δl m )2,解得m 0＝5g 8kl0＝128 kg .故质量m′＝120 kg 的游客使⽤这根弹性绳是符合规定的．。

第十一讲：机械能守恒和能量守恒一、重力做功与重力势能的关系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)表达式：E p＝mgh.(2)重力势能的特点重力势能是物体和地球所共有的，重力势能的大小与参考平面的选取有关，但重力势能的变化与参考平面的选取无关．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，重力势能减小；重力对物体做负功，重力势能增大；(2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减小量．即W G＝－(E p2－E p1)＝－ΔE p.二、弹性势能1．定义：发生弹性形变的物体之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能．2．弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加．即W＝－ΔE p.三、机械能守恒定律1．内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能例题、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例题、关于弹性势能，下列说法中正确的是()A．任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能B．任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变C．物体只要发生形变，就一定具有弹性势能D．弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或可以互相转化，而总的机械能保持不变． 2．表达式：mgh 1＋12m v 12＝mgh 2＋12m v 22.3．机械能守恒的条件(1)系统只受重力或弹簧弹力的作用，不受其他外力． (2)系统除受重力或弹簧弹力作用外，还受其他内力和外力，但这些力对系统不做功．(3)系统内除重力或弹簧弹力做功外，还有其他内力和外力做功，但这些力做功的代数和为零．(4)系统跟外界没有发生机械能的传递，系统内、外也没有机械能与其他形式的能发生转化．四、单个物体机械能守恒问题1．表达式2．一般步骤例题、下列几种运动中，机械能一定守恒的是( )A ．做匀速直线运动的物体B ．做匀变速直线运动的物体C ．做平抛运动的物体例题、如图所示，在竖直平面内有由14圆弧AB 和12圆弧BC 组成的光滑固定轨道，两者在最低点B 平滑连接．AB 弧的半径为R ，BC 弧的半径为R2.一小球在A 点正上方与A 相距R4处由静止开始自由下落，经A 点沿圆弧轨道运动．(1)求小球在B 、A 两点的动能之比； (2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C 点．3．选用技巧在处理单个物体机械能守恒问题时通常应用守恒观点和转化观点，转化观点不用选取零势能面．五、系统机械能守恒问题1．对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中，系统的机械能是否守恒．2．注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系．3．列机械能守恒方程时，一般选用ΔE k＝－ΔE p或ΔE A＝－ΔE B的形式．六、能量守恒定律1．内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．2．表达式ΔE减＝ΔE增．3．基本思路(1)某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等；(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．针对训练题型1：机械能守恒的判断A．A、C间距离为4 mB．小环最终静止在C点C．小环下落过程中减少的重力势能始终等于物块增加的机械能D．当小环下滑至绳与杆的夹角为60°时，小环与物块的动能之比为2∶11．下列说法正确的是（）A．如果物体受到的合力为零，则其机械能一定守恒B．如果物体受到的合力做功为零，则其机械能一定守恒C．物体沿光滑曲面自由下滑的过程中，其机械能不一定守恒D．做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒2．蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动．北京青龙峡蹦极跳塔高度为68米，身系弹性蹦极绳的蹦极运动员从高台跳下，下落高度大约为50米．假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点．下列说法正确的是（）A．运动员到达最低点前加速度先不变后增大B．蹦极过程中，运动员的机械能守恒C．蹦极绳张紧后的下落过程中，动能一直减小D．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力一直增大3．如图所示，将一个内、外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁。

机械能及其守恒定律专题（三）三、机械能机械能守恒定律 重力势能 1.定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。

2 公式：EP=mgh 单位：J 3.重力势能是地球和物体组成的系统共有的，而不是物体单独具有的。

4.重力势能的大小与零势面的选取有关。

5.重力势能是标量，但有“+”“-”之分。

、 6.重力做功与重力势能变化的关系:WG=EP1-EP2=mgh1-mgh2 (1)当物体从高处运动到低处时,重力做正功，重力势能减少，即 WG＞0，EP1＞EP2 重力势能减少的数量 等于重力所做的功. （2）当物体从低处运动到高处时,重力做负功，或者说物体克服重力做功，重力 势能增加，即 WG＜0，EP1＜EP2。

重力势能增加的数量 等于重力所做的功. 重力做功只与初、末位置的高度差有关而与路径及参考平面的选择无关。

弹性势能 1， 物体由于发生弹性形变而具有的能。

2，大小与形变量及弹簧劲度系数有关： 3，弹力做功与弹性势能变化的关系： 几种常用的功能关系 1. 动能定理：外力对物体做的总功等于物体动能的增量：W 总=EK=EK2-EK1 2. 重力做功等于重力势能的减少量：WG=-  EP=EP1-EP2 3. 弹力做功对应弹性势能的减少量：WF=-  EP= EP1-EP2 4. 除重力或弹簧弹力以外的其他力的功与物体机械能的增量相对应，即 W 其他= Δ E=E2-E1.除重力或弹力以外的其他力做了多少正功，物体的机械能就 增加多少；其他力做了多少负功，物体的机械能就减少多少， 5. 滑动摩擦力做功与内能变化的关系：摩擦所产生的热等于滑动摩擦力跟物体 间相对路程的乘积。

Q=FfS 相对滑动摩擦力所做功的代数和总为负值， 即 它表示 除了有机械能在两个物体间转移外，还有一部分机械能转化为物体的内能， 这就是摩擦生热的实质。

6. 电场力做功与电势能的减少量相对应:WAB=-  EP=EPA-EPB 电场力做正功，电势能 减少，电场力做负功，电势能增加。

机械能的知识点一、功1．做功的两个要素(1)作用在物体上的力．(2)物体在力的方向上发生的位移．2．公式：W ＝Fl cos_α(1)α是力与位移方向之间的夹角，l 为物体对地的位移．(2)该公式只适用于恒力做功．(3)功是标(标或矢)量．3．功的正负(1)α<90°，力对物体做正功．(2)α>90°，力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功．(3)α＝90°，力对物体不做功．二、功率1．公式(1)P ＝W t，P 为时间t 内的平均功率．(2)P ＝Fv cos α(α为F 与v 的夹角)①v 为平均速度，则P 为平均功率．②v 为瞬时速度，则P 为瞬时功率．2、 功的计算（1）．恒力做的功：直接用W ＝Fl cos α计算．（2）．合外力做的功方法一：先求合外力F 合，再用W 合＝F 合l cos α求功．方法二：先求各个力做的功W 1、W 2、W 3、……，再应用W 合＝W 1＋W 2＋W 3＋……求合外力做的功．（3）．变力做的功(1)应用动能定理求解．(2)应用W ＝Pt 求解，此法适用于变力的功率P 不变．(3)将变力做功转化为恒力做功，此法适用于力的大小不变，方向与运动方向相同或相反，或力的方向不变，大小随位移均匀变化的情况．四、动能1．定义：物体由于运动而具有的能．2．表达式：E k ＝12mv 2. 3．物理意义：动能是状态量，是标量(填“矢量”或“标量”)．五、动能定理1．内容：力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化．2．表达式：W ＝12mv 22－12mv 21＝E k2－E k1. 3．物理意义：合外力的功是物体动能变化的量度．4．适用条件(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动．(2)既适用于恒力做功，也适用于变力做功．(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分阶段作用．应用动能定理解题的基本思路1．选取研究对象，明确它的运动过程；2．分析研究对象的受力情况和各力的做功情况：3．明确研究对象在过程的初末状态的动能E k1和E k2；4.列动能定理的方程W 合＝E k2－E k1及其他必要的解题方程，进行求解．六、重力做功与重力势能1．重力做功的特点(1)重力做功与路径无关，只与初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：E p ＝mgh .(3)矢标性：重力势能是标量，正负表示其大小．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的减少量．即W G ＝－(E p2－E p1)＝ －ΔE p .七、机械能守恒定律1．机械能守恒的条件只有重力或弹力做功，可以从以下四个方面进行理解：(1)物体只受重力或弹力作用．(2)存在其他力作用，但其他力不做功，只有重力或弹力做功．(3)其他力做功，但做功的代数和为零．(4)存在相互作用的物体组成的系统只有动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化．2、机械能守恒定律的表达形式及应用1．守恒观点(1)表达式：E k1＋E p1＝E k2＋E p2或E 1＝E 2.(2)意义：系统初状态的机械能等于末状态的机械能．(3)注意问题：要先选取零势能参考平面，并且在整个过程中必须选取同一个零势能参考平面．2．转化观点(1)表达式：ΔE k ＝－ΔE p .(2)意义：系统(或物体)的机械能守恒时，系统增加(或减少)的动能等于系统减少(或增加)的势能．(3)注意问题：要明确势能的增加量或减少量，即势能的变化，可以不选取零势能参考平面．3．转移观点(1)表达式：ΔE A 增＝ΔE B 减．(2)意义：若系统由A 、B 两部分组成，当系统的机械能守恒时，则A 部分机械能的增加量等于B 部分机械能的减少量．(3)注意问题：A 部分机械能的增加量等于A 部分末状态的机械能减初状态的机械能，而B 部分机械能的减少量等于B 部分初状态的机械能减末状态的机械能．八、应用机械能守恒定律解题的一般步骤1．选取研究对象⎩⎪⎨⎪⎧单个物体多个物体组成的系统 2．分析研究对象在运动过程中的受力情况，明确各力的做功情况，判断机械能是否守恒．3．选取零势能面，确定研究对象在初、末状态的机械能．4．根据机械能守恒定律列出方程．5．解方程求出结果，并对结果进行必要的讨论和说明九、功能关系十、能量守恒定律1．内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．2．表达式：ΔE减＝ΔE增．应用能量守恒定律解题的步骤1.分清有多少形式的能[如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能等]在变化；2．明确哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少，并且列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式；3．列出能量守恒关系式：ΔE减＝ΔE增．十一．传送带模型问题中的功能关系分析(1)功能关系分析：W F＝ΔE k＋ΔE p＋Q.(2)对W F和Q的理解：①传送带的功：W F＝Fx传；②产生的内能Q＝F f s相对。

第十三讲重力势能重力势能的变化与重力做功的关系弹性势能机械能守恒定律基本知识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.机械能是和统称,即E=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.重难点突破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.如何判断机械能是否守恒(1)确定好研究对象和研究范围(哪个系统? 哪一段物理过程? 思想上一定要明确).(2)分析系统所受各力的情况及各力做功的情况(不能漏掉任何一个做功因素).(3)在下列几种情况下,系统机械能守恒①物体只受重力或弹簧弹力作用;②只有系统内的重力或弹簧弹力做功,其他力均不做功;③虽有多个力做功,但除系统内的重力或弹簧弹力以外的其他力做功的代数和为零;④系统跟外界没有发生机械能的传递,系统内外也没有机械能与其他形式能之间的转化.4.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)选择零势能参考面,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.例题分析【例1】将质量为100kg的物体从地面提升到10m 高处,在这个过程中( )A.重力做正功,重力势能增加1.0×104JB.重力做正功,重力势能减少1.0×104JC.重力做负功,重力势能增加1.0×104JD.重力做负功,重力势能减少1.0×104J【例2】在下列实例中,不计空气阻力,机械能不守恒的是( )A.做斜抛运动的手榴弹B.起重机将重物匀速吊起C.沿竖直方向自由下落的物体D.沿光滑竖直圆轨道运动的小球【例3】关于机械能是否守恒的叙述中正确的是( )A.只要重力对物体做了功,物体的机械能一定守恒B.做匀速直线运动的物体,机械能一定守恒C.外力对物体做的功为零时,物体的机械能一定守恒D.只有重力对物体做功时,物体的机械能一定守恒课堂巩固1.在游乐节目中,选手需借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论.如图所示,他们将选手简化为质量m=60kg的质点,选手抓住绳由静止开始摆动,此时绳与竖直方向夹角α=53°,绳的悬挂点O 距水面的高度为H =3m,绳长l不确定,不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计.取重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6.(1)若绳长l=2m,选手摆到最低点时速度的大小;(2)选手摆到最低点时对绳拉力的大小;(3)若选手摆到最低点时松手,小明认为绳越长,在浮台上的落点距岸边越远;小阳却认为绳越短,落点距岸边越远.请通过推算说明你的观点.2.如图所示,长l=1.8m 的轻质细线一端固定于O 点,另一端系一质量m=0.5kg的小球.把小球拉到A 点由静止释放,O、A 在同一水平面上,B 为小球运动的最低点.若忽略空气阻力,取B 点的重力势能为零,取重力加速度g=10m/s2.求:(1)小球受到重力的大小.(2)小球在A 点的重力势能.(3)小球运动到B 点时速度的大小.3.如图所示,一物体从A 点先后沿路径1、2运动到B点,重力做功分别为W1、W2,则它们的大小关系为( )A.W1>W2B.W1=W2C.W1<W2D.无法比较4.如图所示,桌面高为h1,质量为m 的小球从高出桌面h2 的A 点下落到地面上的B 点,在此过程中小球的重力势能( )A.增加mgh2B.增加mg(h1+h2)C.减少mgh2D.减少mg(h1+h2)5.在电梯加速上升的过程中,站在电梯里的人( )A.所受支持力做正功,机械能增加B.所受支持力做正功,机械能减少C.所受支持力做负功,机械能增加D.所受支持力做负功,机械能减少6.我国发射的“神舟七号”飞船在绕地球45圈后,于2008年9月28日胜利返航.在返回舱拖着降落伞下落的过程中,其重力做功和重力势能变化的情况为( )A.重力做正功,重力势能减小B.重力做正功,重力势能增加C.重力做负功,重力势能减小D.重力做负功,重力势能增加7.下面的实例中,机械能守恒的是( )A.小球自由下落,落在竖直弹簧上,将弹簧压缩后又被弹簧弹起来B.拉着物体沿光滑的斜面匀速上升C.跳伞运动员张开伞后,在空中匀速下降D.飞行的子弹击中放在光滑水平桌面上的木块8.关于重力做功和重力势能的变化,下列叙述正确的是( )A.做竖直上抛运动的物体,在上升阶段,重力做负功,重力势能减少B.做竖直上抛运动的物体,在上升阶段,重力做正功,重力势能增加C.做竖直上抛运动的物体,在上升阶段,重力做负功,重力势能增加D.做竖直上抛运动的物体,在上升阶段,重力做正功,重力势能减少9.一个质量为1kg的物体被人用手由静止向上提升1m,这时物体的速度是2m/s,则下列说法中错误的是( )A.手对物体做功12JB.合外力对物体做功12JC.合外力对物体做功2JD.物体克服重力做功10J10.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.11.如图所示,一个小孩从粗糙的滑梯上加速滑下,在下滑过程中( )A.小孩重力势能减小,动能不变,机械能减小B.小孩重力势能减小,动能增加,机械能减小C.小孩重力势能减小,动能增加,机械能增加D.小孩重力势能减小,动能增加,机械能不变12.如图所示,若选取地面处的重力势能为零,则图中静止在距地面H 高处的物体的机械能等于( )A.mghB.mgHC.mg(h+H )D.mg(H -h)13.小球由地面竖直上抛,上升的最大高度为H ,设所受阻力大小恒定,地面为零势能面.在上升至离地高度h 处,小球的动能是势能的两倍,在下落至离地高度h处,小球的势能是动能的两倍,则h 等于( )A.H/9B.2H/9C.3H/9D.4H/9。

机械能（四）重力做功、重力势能、机械能守恒知识要点（一）重力做功、重力势能、弹性势能 1. 重力势能定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能，用符号P E 表示，用公式表示mgh E P =。

单位：m 用kg ，g 用2/s m ，高度h 用m 则P E 单位为焦耳，记作J 。

重力势能是能量，是状态量，是标量，正负表示大小。

2. 重力势能的相对性重力势能的大小与高度有关，起点位置不同则相对高度不同，重力势能大小不同，所以重力势能有相对性。

如水平桌面高度为H ，重物质量为，m 距桌面高度为h ，取地面为起点（参考平面）重力势能)(H h mg E P +=，取桌面为参考面，重力势能mgh E P='，P E 与PE '不等。

重物在参考面以下P E 为负值3. 重力势能是属于重物与地球系统共有的。

由于重力是地球施力在重力作用下，物体被举高才有重力势能，若无重力作用，举起重物不用费力，重物也就没有做功本领，无重力势能，所以重力势能是以有重力为前提，因此重力势能属于重物与地球共有的。

4. 重力势能变化及绝对性重物从高为1h 处运动到2h 处，则重力势能由1mgh 变为2mgh 、重力势能变化)(1212h h mg E E E P P P -=-=∆。

若21h h >，0<∆P E 势能减小；21h h <，0>∆P E 重力势能增加。

h mg h h mg E P ∆=-=∆)(12，h ∆只与1h 、2h 的差值有关与1h 、2h 的大小无关，所以重力势能变化与参考面的选择无关，又叫重力势能变化P E ∆有绝对性。

如12h h h -=∆，若参考面向上移m 1，则111-='h h 122-='h hh h h h h h h h ∆=-=---='-'='∆121212)1()1(5. 重力势能变化与重力做功的关系上图中重物m 由A 运动到B ，重力做功0)(12>-h h mg ，)(12h h mg W G -=重力势能变化初末P P P E E E -=∆，G P W h h mg mgh mgh E -=-=-=∆)(2121若重物由B 运动到A 重力做功)(21h h mg W G -=重力势能变化初末P P P E E E -=∆)(1212h h mg mgh mgh -=-=G W -= 又如重物沿斜面由A 运动到B重力做功)2cos(θπ-=mgL W G mgh mgL ==θsin 取B 为参考面 mgh E PA = 0=PB E初末P P P E E E -=∆G W mgh mgh -=-=-=0重力势能变化与重力做功数值大小相等，符号相反，即重力做正功，重力势能变化为负值，即重力势能减小。

第3讲机械能守恒定律及其应用1 重力做功与重力势能(1)重力做功的特点:重力做功与路径无关,只与初、末位置的高度差有关。

(2)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:物体从位置A到位置B的过程中,重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量,即W G=-ΔE p。

③重力势能的变化量是绝对的,与参考面的选取无关。

湖南长沙雅礼中学月考)(多选)质量为m的物体,从静止开始以2g的加速度竖直向下运动h高度,下列说法正确的是()。

A.物体的重力势能减少2mghB.物体的机械能保持不变C.物体的动能增加2mghD.物体的机械能增加mgh【答案】CD2 弹性势能(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而具有的势能。

(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,用公式可表示为W=-ΔE p。

【温馨提示】弹性势能是由物体的相对位置决定的。

同一根弹簧的伸长量和压缩量相同时,弹簧的弹性势能相同。

(2018江苏南京10月模拟)如图所示,在光滑水平面上有一物体,它的左端固定连接一弹簧,弹簧的另一端固定在墙上,在力F作用下物体处于静止状态,当撤去F后,物体将向右运动,在物体向右运动的过程中,下列说法正确的是()。

A.弹簧的弹性势能逐渐减少B.弹簧的弹性势能逐渐增加C.弹簧的弹性势能先增加再减少D.弹簧的弹性势能先减少再增加【答案】D3 机械能守恒定律(1)内容:在只有重力或弹力做功的系统内,动能与势能可以互相转化,而总的机械能保持不变。

(2)机械能守恒定律的三种表达形式及应用①守恒观点:a.表达式,E k1+E p1=E k2+E p2或E1=E2。

b.意义,系统初状态的机械能等于末状态的机械能。

机械能动能和重力势能的关系机械能是物体在运动过程中所具有的能量，包括动能和势能。

动能是物体由于运动而具有的能量，与物体的质量和速度有关；势能是物体由于位置关系而具有的能量，与物体的位置和形状有关。

重力势能是物体由于位置处于地球周围存在的重力场中而具有的能量。

物体在地面上抬起时，被施加的外力克服了重力的作用，使其具有了一定的势能。

根据物理学公式，重力势能可以表示为：Ep = mgh，其中Ep表示重力势能，m表示物体的质量，g表示重力加速度，h表示物体离地面的高度。

机械能动能是物体由于运动而具有的能量，与物体的质量和速度有关。

根据物理学公式，动能可以表示为：Ek = 1/2mv²，其中Ek表示动能，m表示物体的质量，v表示物体的速度。

在物理学中，有一个重要的定律称为机械能守恒定律。

机械能守恒定律指出，在没有外力做功的情况下，一个系统的机械能保持不变，即机械能的总量始终保持不变。

根据机械能守恒定律，当物体在运动过程中，没有外力对其做功时，机械能保持不变。

在这种情况下，物体的动能和势能可以相互转化，但总的机械能保持不变。

例如，当一个物体被抛上空中时，物体具有动能和势能。

在抛出物体的瞬间，动能最大，而势能为零。

随着物体上升，动能逐渐减小，而势能增大。

当物体到达最高点时，动能为零，而势能最大。

然后，当物体下落时，势能逐渐减小，而动能增大。

当物体下落到地面时，动能最大，而势能为零。

这个例子说明了机械能的转化过程。

在整个抛体运动过程中，物体的机械能保持不变，动能和势能相互转化。

这是因为在没有外力做功的情况下，动能和势能之间存在着一种平衡关系。

总而言之，机械能动能和重力势能之间具有一定的关系。

机械能是物体在运动过程中所具有的能量，包括动能和势能。

重力势能是物体由于位置关系而具有的能量。

根据机械能守恒定律，当物体在没有外力做功的情况下，动能和势能可以相互转化，但总的机械能保持不变。

考点2 重力势能、重力势能的变化、重力做功的关系和弹性势能第一部分考纲扫描1.掌握重力势能及重力做功的特点；2.知道弹性势能；3.会探究弹性势能表达式的方法。

第二部分知识梳理一、重力势能1.定义势能：相互作用的物体，凭借其位置而具有的能量。

重力势能是由于物体处于一定高度而具有的能量。

即重力势能与物体的重力和高度有关。

2.重力势能计算公式：E p＝mgh功是能量变化的量度，重力势能的变化也可用做功表示出来。

例如，用一外力把一质量为m的物体匀速举高h，由于是匀速上升，物体的动能不变，外力举高物体做的功W＝mgh全部用于增加物体的重力势能。

而此过程中克服重力做功亦为mgh，也就是克服重力做了多少功，就获得了多少重力势能。

用E p表示势能，则处于高度h处的物体的重力势能为：E p＝mgh，即重力势能等于物体重力与高度的乘积。

重力势能的单位：国际单位制中的单位是：焦耳(J)，是标量。

重力势能是由物体所处的位置状态决定的，所以与动能一样是状态量。

因此在表达重力势能时，要指明零势能点的位置。

但重力势能差(重力势能的改变)ΔEp与零点选取无关的。

即：不论我们如何选择参照系，对于一物理过程，重力势能的改变是一定的。

我们今后的学习中，更多地是研究某物理过程中重力势能的变化，这时我们就可以适当选择参照系使问题简化，而不会影响结果。

二、重力做功与重力势能的变化关系1.重力做功的特点重力做功与路径无关，只与物体起点和终点位置的高度差有关。

[注意]其他力(比如摩擦力)做功是与路径有关的。

重力做功的特点不能乱用，要视具体力而定。

比如电场力？2.重力做功与重力势能的变化重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功(或称克服重力做了多少功)，重力势能就增加多少。

即重力做功等于重力势能的减少量。

若用W G表示重力做功，Ep1表示初态的重力势能，Ep2表示末态的重力势能，则关系可表达为：W G＝Ep1-Ep2＝ΔEp。

提醒注意公式中两个势能的先后位置和ΔEp前负号的意义(-ΔEp指减少量)。

机械能第3讲机械能守恒定律及应用一、重力做功与重力势能的关系1.重力做功的特点(1)重力做功与无关，只与始末位置的有关(2)重力做功不引起物体的变化.2.重力势能(1)表达式：E p＝mgh.(2)重力势能的特点重力势能是物体和所共有的，重力势能的大小与参考平面的选取，但重力势能的变化与参考平面的选取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；重力对物体做负功，重力势能；(2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减小量.即W G＝ .自测1关于重力势能，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二、弹性势能1.定义：发生的物体之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能.2.弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能；弹力做负功，弹性势能 .即W＝ .自测2(多选)关于弹性势能，下列说法中正确的是( )A.任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能B.任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变C.物体只要发生形变，就一定具有弹性势能D.弹簧弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关练习1、如图,在光滑水平面上有一物体,它的左端固定连接一弹簧,弹簧的另一端固定在墙上,在力F作用下物体处于静止状态,当撤去F 后,物体将向右运动,在物体向右运动的过程中,下列说法正确的是( ) A .弹簧的弹性势能逐渐减少 B .弹簧的弹性势能逐渐增加 C .弹簧的弹性势能先增加再减少 D .弹簧的弹性势能先减少再增加 三、机械能守恒定律1.内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内， 与可以互相转化，而总的机械能保持不变.2.表达式：mgh 1＋12mv 12＝mgh 2＋12mv 22.3.机械能守恒的条件(1)系统只受重力或弹簧弹力的作用，不受其他外力. (2)系统除受重力或弹簧弹力作用外，还受其他内力和外力，但这些力对系统 .(3)系统内除重力或弹簧弹力做功外，还有其他内力和外力做功，但这些力做功的代数和为零.(4)系统跟外界没有发生机械能的传递，系统内、外也没有机械能与其他形式的能发生转化.自测3(多选)如图，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( ) A.甲图中，物体A 将弹簧压缩的过程中，物体A 机械能守恒B.乙图中，物体A 固定，物体B 沿斜面匀速下滑，物体B 的机械能守恒C.丙图中，不计任何阻力和定滑轮质量时，A 加速下落，B 加速上升过程中，A 、B 组成的系统机械能守恒D.丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒自测4(多选)如图，在地面上以速度v 0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，则下列说法中正确的是( )A.重力对物体做的功为mghB.物体在海平面上的势能为mghC.物体在海平面上的动能为12mv 02－mghD.物体在海平面上的机械能为12mv 02自测5、(多选)如图,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 命题点一 机械能守恒的判断 1.只有重力做功时，只发生动能和重力势能的相互转化.如自由落体运动、抛体运动等. 2.只有系统内弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化.如在光滑水平面上运动的物体碰到一个弹簧，和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒.3.只有重力和系统内弹力做功，只发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化.如自由下落的物体落到竖直的弹簧上，和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒.4.除受重力(或系统内弹力)外，还受其他力，但其他力不做功，或其他力做功的代数和为零.如物体在沿斜面向下的拉力F 的作用下沿斜面向下运动，其拉力的大小与摩擦力的大小相等，在此运动过程中，其机械能守恒.例1关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是( )A.只有重力和弹力作用时，机械能才守恒B.当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒C.当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒D.炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒变式1下列关于机械能守恒的说法中正确的( )A.做匀速运动的物体，其机械能一定守恒B.物体只受重力，机械能才守恒C.做匀速圆周运动的物体，其机械能一定守恒D.除重力外，其他力不做功，物体机械能一定守恒命题点二单物体的机械能守恒问题1.表达式2.一般步骤3.选用技巧(1)在处理单个物体机械能守恒问题时通常应用守恒观点和转化观点，转化观点不用选取零势能面. (2)在处理连接体问题时，通常应用转化观点和转移观点，都不用选取零势能面.例2(2016·全国卷Ⅲ·24)如图，在竖直平面内有由14圆弧AB 和12圆弧BC 组成的光滑固定轨道，两者在最低点B 平滑连接.AB 弧的半径为R ，BC 弧的半径为R2.一小球在A 点正上方与A 相距R4处由静止开始自由下落，经A 点沿圆弧轨道运动.(1)求小球在B 、A 两点的动能之比；(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C 点.变式2 如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB 和圆轨道BCD 组成，AB 和BCD 相切于B 点，CD 连线是圆轨道竖直方向的直径(C 、D 为圆轨道的最低点和最高点)，已知∠BOC ＝30°.可视为质点的小滑块从轨道AB 上高H 处的某点由静止滑下，用力传感器测出小滑块经过圆轨道最高点D 时对轨道的压力为F ，并得到如图乙所示的压力F 与高度H 的关系图象，取g ＝10 m/s 2.求：(1)滑块的质量和圆轨道的半径；(2)是否存在某个H 值，使得小滑块经过最高点D 后能直接落到直轨道AB 上与圆心等高的点？若存在，请求出H 值；若不存在，请说明理由.命题点三 连接体的机械能守恒问题1.对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中，系统的机械能是否守恒.2.注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系.3.列机械能守恒方程时，一般选用ΔE k ＝－ΔE p 或ΔE A ＝－ΔE B 的形式. 1.杆连物体系统机械能守恒模型方法求解这类问题时,因为二者角速度相等,轻杆的弹力对一个物体做了正功,就对另一物体做了负功,并且二者的绝对值相等，整体机械能守恒2.绳连物体系统机械能守恒模型方法 注意系统机械能守恒并非每个物体的机械能守恒,因为细绳对系统中的每一个物体都要做功例3 如图，左侧竖直墙面上固定半径为R ＝0.3 m 的光滑半圆环，右侧竖直墙面上与圆环的圆心O 等高处固定一光滑直杆.质量为m a ＝100 g 的小球a 套在半圆环上，质量为m b ＝36 g 的滑块b 套在直杆上，二者之间用长为l ＝0.4 m 的轻杆通过两铰链连接.现将a 从圆环的最高处由静止释放，使a 沿圆环自由下滑，不计一切摩擦，a 、b 均视为质点，重力加速度g ＝10m/s 2.求：(1)小球a 滑到与圆心O 等高的P 点时的向心力大小； (2)小球a 从P 点下滑至杆与圆环相切的Q 点的过程中，杆对滑块b 做的功.变式3(多选)(2015·全国Ⅱ)如图，滑块a、b的质量均为m，a套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距h，b 放在地面上.a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动.不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g.则( )A.a落地前，轻杆对b一直做正功B.a落地时速度大小为2ghC.a下落过程中，其加速度大小始终不大于gD.a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg 变式4半径为R的光滑圆环竖直放置，环上套有两个质量分别为m和3m的小球A和B.A、B之间用一长为2R的轻杆相连，如图7所示.开始时，A、B都静止，且A 在圆环的最高点，现将A、B释放，试求：(重力加速度为g)(1)B球到达最低点时的速度大小；(2)B球到达最低点的过程中，杆对A球做的功；(3)B球在圆环右侧区域内能达到的最高点位置. 【典例4】如图所示，物体A的质量为M，圆环B的质量为m，通过绳子连接在一起，圆环套在光滑的竖直杆上，开始时连接圆环的绳子处于水平，长度l ＝4 m ，现从静止释放圆环。

机械能守恒定律及其应用一、重力做功与重力势能1.重力做功的特点（1）重力做功与________无关，只与始末位置的__________有关．（2）重力做功不引起物体__________的变化．【答案】路径高度差机械能2.重力势能与弹性势能二、机械能守恒定律1.内容在只有重力或弹力做功的情况下，物体的______与______相互转化，但机械能的总量保持______. 【答案】动能势能不变2.机械能守恒定律表达式考点一重力做功与重力势能1.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，重力势能就减小；重力对物体做负功，重力势能就增大.(2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量，即WG =-(Ep2-Ep1)=Ep1-Ep2.(3)重力势能的变化是绝对的，与参考面的选取无关.2.弹力做功与弹性势能变化的关系(1)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. (2)对于弹性势能，一般物体的弹性形变量越大,弹性势能越大.【例1】将质量为100 kg的物体从地面提升到10 m高处,在这个过程中,下列说法中正确的是(取g=10m/s2)( )A.重力做正功,重力势能增加1.0×104 JB.重力做正功,重力势能减少1.0×104 JC.重力做负功,重力势能增加1.0×104 JD.重力做负功,重力势能减少1.0×104 J【答案】选C.【详解】由于重力的方向和物体上升的位移方向相反,故重力做负功,物体的重力势能增加.由W=-mgΔh=-1.0×104 J得，重力势能增加1.0×104 J,故C正确.考点二机械能守恒的判断1．机械能守恒的条件：只有重力或系统内的弹力做功．可以从以下两个方面理解：(1)只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒．(2)受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹力做功．例如物体沿光滑的曲面下滑，受重力、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力不做功，物体的机械能守恒．2．判断方法(1)当研究对象(除地球外)只有一个物体时，一般根据是否“只有重力(或弹簧弹力)做功”来判定机械能守恒．(2)当研究对象(除地球外)由多个物体组成时，往往根据是否“没有介质阻力和摩擦力”来判定机械能守恒．(3)注意以下几点：①“只有重力(或弹簧弹力)做功”不等于“只受重力(或弹簧弹力)作用”；②势能具有相对性，一般以解决问题简便为原则选取零势能面；③与绳子突然绷紧、物体间碰撞等相关的问题，除题中说明无能量损失或弹性碰撞外，机械能一定不守恒．【例2】如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，弹簧处于原长h.让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零．则在圆环下滑过程中 ( )．A．圆环机械能守恒B．弹簧的弹性势能先增大后减小C．弹簧的弹性势能变化了mghD．弹簧的弹性势能最大时圆环动能最大【答案】 C【详解】圆环受到重力、支持力和弹簧的弹力作用，支持力不做功，故环的机械能与弹簧的弹性势能总和保持不变，故全过程弹簧的弹性势能变化量等于环的机械能变化量，C正确，圆环的机械能不守恒，A错误．弹簧垂直杆时弹簧的压缩量最大，此时圆环有向下的速度，故此时弹性势能比末状态的弹性势能小，即：最终状态弹簧被拉长，且弹性势能达到最大，此时圆环的动能为零，所以弹性势能是先增加后减小最后又增大，B、D错误．考点三机械能守恒定律的几种表达形式1．守恒观点(1)表达式：E k1＋E p1＝E k2＋E p2或E1＝E2.(2)意义：系统初状态的机械能等于末状态的机械能．(3)注意问题：要先选取零势能参考平面，并且在整个过程中必须选取同一个零势能参考平面．2．转化观点(1)表达式：ΔE k＝－ΔE p.(2)意义：系统(或物体)的机械能守恒时，系统增加(或减少)的动能等于系统减少(或增加)的势能．(3)注意问题：要明确势能的增加量或减少量，即势能的变化，可以不选取零势能参考平面．3．转移观点(1)表达式：ΔE A增＝ΔE B减．(2)意义：若系统由A、B两部分组成，当系统的机械能守恒时，则A部分物体机械能的增加量等于B部分物体机械能的减少量．(3)注意问题：A部分机械能的增加量等于A末状态的机械能减初状态的机械能，而B部分机械能的减少量等于B初状态的机械能减末状态的机械能．【例3】(2013·闸北区模拟)乒乓球上下振动,振动的幅度愈来愈小,关于乒乓球的机械能,下列说法中正确的是( ) A.机械能守恒 B.机械能减少 C.机械能增加D.机械能有时增加,有时减少 【答案】选B.【详解】乒乓球振动的幅度愈来愈小,说明乒乓球克服阻力做功,故机械能减少,只有B 项正确. 【2013年】1.（2013上海）16．如图，可视为质点的小球A 、B 用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上半径为R 有光滑圆柱，A 的质量为B 的两倍。

重力场与机械势能转换知识点总结在物理学的广阔天地中，重力场与机械势能的转换是一个至关重要的概念。

理解这一知识点，对于我们解释许多自然现象、解决实际问题以及深入探究物理世界的奥秘都具有不可或缺的意义。

首先，我们来明确一下什么是重力场。

重力场是地球或者其他天体周围存在的一种力的作用区域。

在这个区域内，物体都会受到重力的作用。

重力的大小与物体的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。

而机械势能，简单来说，就是与物体的位置或形状相关的能量。

在重力场中，物体由于其所处的位置而具有的势能被称为重力势能。

想象一下，一个重物被举高到一定的高度。

在这个过程中，我们对重物做了功，将其他形式的能量转化为了重物的重力势能。

当我们松开手，重物下落，重力势能就会逐渐转化为动能。

重物下落的速度越来越快，动能不断增加，而重力势能则不断减少。

直到重物落到地面，重力势能减小到零，此时动能达到最大值。

在这个过程中，能量是守恒的。

也就是说，重力势能的减少量等于动能的增加量。

这是一个非常重要的规律，它体现了自然界中能量转化和守恒的基本原理。

为了更深入地理解重力势能和动能的转换，我们引入一个公式。

重力势能的表达式为：Ep ＝ mgh，其中 m 是物体的质量，g 是重力加速度，h 是物体相对于参考平面的高度。

而动能的表达式为：Ek ＝1/2mv²，其中 v 是物体的速度。

当物体从高处下落时，高度 h 减小，重力势能 Ep 减小；速度 v 增大，动能 Ek 增大。

通过数学计算，我们可以准确地得出能量的变化量，进一步验证能量守恒定律。

再来看一个实际的例子，比如秋千。

当秋千从最高点向最低点摆动时，重力势能逐渐转化为动能，秋千的速度越来越快。

到达最低点时，重力势能最小，动能最大。

接着，秋千从最低点向另一侧的最高点摆动，动能又逐渐转化为重力势能，速度逐渐减慢，直到到达另一侧的最高点，动能再次减小到零，重力势能达到最大值。

在涉及重力场与机械势能转换的问题中，还有一个关键的概念——弹性势能。