8.4 机械能守恒定律-2020-2021学年高一物理精讲与精练高分突破考点专题系列（新教材人教版必修第二册）

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第八章 机械能守恒定律
8.4：机械能守恒定律
一：知识精讲归纳
一：动能和势能的转化
1．动能与重力势能间的转化
只有重力做功时，若重力做正功，则重力势能转化为动能，若重力做负功，则动能转化
为重力势能，转化过程中，动能与重力势能之和保持不变．
2．动能与弹性势能间的转化
被压缩的弹簧把物体弹出去，射箭时绷紧的弦把箭弹出去，这些过程都是弹力做 正功，
弹性势能转化为动能．
二．机械能
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能，在重力或弹力做功时，不同形式的机械能可
以发生相互转化．
三：机械能守恒定律
1、在只有重力或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．
2．守恒定律表达式
(1)
E
k2－
E
k1＝
E
p1－
E
p2，即 Δ
E
k 增＝Δ
E
p
减．
(2)
E
k2＋
E
p2＝
E
k1＋
E
p1.
(3)
E
2＝
E
1.
四．守恒条件
物体系统内只有重力或弹力做功．
1．对机械能守恒条件的理解
(1)从能量转化的角度看，只有系统内动能和势能相互转化，无其他形式能量之间 (如内
能)的转化．
(2)从系统做功的角度看，只有重力和系统内的弹力做功，具体表现在：
① 只受重力作用，例如：所有做抛体运动的物体(不计空气阻力时)机械能守恒．
② 系统内只有重力和弹力作用，如图甲、乙、丙所示．
甲　　　　　　　乙　　　　　　丙
图甲中，小球在摆动过程中线的拉力不做功，如不计空气阻力，只有重力做功，小球的
机械能守恒．
图乙中，
A
、
B
间，
B
与地面间摩擦不计，
A
自
B
上端自由下滑的过程中，只有重力和
A
、
B
间的弹力做功，
A
、
B
组成的系统机械能守恒．但对
B
来说，
A
对
B
的弹力做功，这个力
对
B
来说是外力，
B
的机械能不守恒．
图丙中，不计空气阻力，球在摆动过程中，只有重力和弹簧与球间的弹力做功，球与弹
簧组成的系统机械能守恒．但对球来说，机械能不守恒．
2．判断机械能守恒的方法
(1)做功分析法(常用于单个物体)
⇒⇒ ⇒机械能守恒
(2)能量分析法(常用于多个物体组成的系统)
⇒⇒
五．机械能守恒定律和动能定理的比较
两大
规律
比较
内容
机械能守恒定律 动能定理
表达式
E
1＝
E
2Δ
E
k＝－Δ
E
pΔ
EA
＝－Δ
EBW
＝Δ
E
k
应用范围 只有重力或弹力做功时 无条件限制
物理意义 其他力(重力、弹力以外)所做
的功是机械能变化的量度
合外力对物体做的功是动能变
化的量度
关注角度 守恒的条件和始末状态机械能
的形式及大小
动能的变化及改变动能的方式
(合外力做功情况)
二：考点题型归纳
一：机械能
1．升降机底板上放一质量为 50 的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动 5m 时速度达到 4 ，
则此过程中（
g
取 10 ，不计空气阻力）（ ）
A．物体的重力势能增加 250J B．合外力对物体做功 2900J
C．升降机对物体做功 2900J D．物体的机械能增加 400J
2．滑雪运动深受人民群众的喜爱，某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道 ，
从滑道的 A 点滑行到最低点 B 的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿下滑过
程中（　　）
A．所受合外力始终为零B．所受摩擦力大小不变
C．合外力做功一定为零D．机械能始终保持不变
3．一个质量为
m
的物体从固定的倾角为
θ
粗糙斜面顶端匀速下滑，斜面长为
L
，高为
h
，则下列说法中正
确的是（　　）
A．物体的在顶端时重力势能为
mgh
B．合外力对物体做正功
C．物体机械能不变
D．物体的机械能减少了
mg
sin
θL
二：机械能守恒定律的条件
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