高考物理一輪復習 第五章 第4單元 功能關(guān)系 能量守恒定律課件.ppt

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必考部分 第五章機械能及其守恒定律 第4單元功能關(guān)系能量守恒定律 網(wǎng)控基礎(chǔ)點提煉命題源 一 功能關(guān)系1 功和能 1 功是 的量度 即做了多少功 就有多少 發(fā)生了轉(zhuǎn)化 2 做功的過程一定伴隨有 而且 必須通過做功來實現(xiàn) 1 能量轉(zhuǎn)化能量 2 能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化 讀讀教材 2 力學中常用的四種功能對應(yīng)關(guān)系 1 合外力做功等于物體動能的改變 即 動能定理 2 重力做功等于物體重力勢能的減少 即 3 彈簧彈力做功等于彈性勢能的減少 即 4 除了重力和彈簧彈力之外的其他力所做的總功 等于物體機械能的改變 即 功能原理 1 W合 Ek2 Ek1 Ek 2 WG Ep1 Ep2 Ep 3 W彈 Ep1 Ep2 Ep 4 W其他力 E2 E1 E 二 能量守恒定律1 內(nèi)容能量既不會憑空產(chǎn)生 也不會 它只會從一種形式 為其他形式 或者從一個物體 到另一個物體 而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中 能量的總量 2 表達式 1 憑空消失轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變2 E減 E增 1 從地面豎直上拋一個質(zhì)量為m的小球 小球上升的最大高度為h 設(shè)上升和下降過程中空氣阻力大小恒定為f 下列說法正確的是 A 小球上升的過程中動能減少了mghB 小球上升和下降的整個過程中機械能減少了fhC 小球上升的過程中重力勢能增加了mghD 小球上升和下降的整個過程中動能減少了fh 練練基礎(chǔ) 題組一 對功能關(guān)系的理解 解析 動能減少量等于克服合外力做的功 即 Ek mg f h 選項A D錯誤 機械能減少量等于克服除重力之外其他力做的功 即 E 2fh 選項B錯誤 上升過程中重力勢能增加量等于克服重力做的功 即 Ep mgh 選項C正確 2 2015 濰坊模擬 如圖所示 ABCD是一個盆式容器 盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧 B C在水平線上 其距離d 0 50m 盆邊緣的高度為h 0 30m 在A處放一個質(zhì)量為m的小物塊并讓其從靜止出發(fā)下滑 已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的 而盆底BC面與小物塊間的動摩擦因數(shù)為 0 10 小物塊在盆內(nèi)來回滑動 最后停下來 則停下的位置到B的距離為 A 0 50mB 0 25mC 0 10mD 0 3 上端固定的一根細線下面懸掛一擺球 擺球在空氣中擺動 擺動的幅度越來越小 對此現(xiàn)象下列說法正確的是 A 擺球機械能守恒B 總能量守恒 擺球的機械能正在減少 減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C 能量正在消失D 只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化 題組二 對能量守恒定律的理解 4 多選 如圖所示 楔形木塊abc固定在水平面上 粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同 頂角b處安裝一定滑輪 質(zhì)量分別為M m M m 的滑塊 通過不可伸長的輕繩跨過定滑輪連接 輕繩與斜面平行 兩滑塊由靜止釋放后 沿斜面做勻加速運動 若不計滑輪的質(zhì)量和摩擦 在兩滑塊沿斜面運動的過程中 A 兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能守恒B 重力對M做的功等于M動能的增加C 輕繩對m做的功等于m機械能的增加D 兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能損失等于M克服摩擦力做的功 解析 因為M克服摩擦力做功 所以系統(tǒng)機械能不守恒 A錯誤 由功能關(guān)系知系統(tǒng)減少的機械能等于M克服摩擦力做的功 D正確 對M 除重力外還有摩擦力和輕繩拉力對其做功 由動能定理知B錯誤 對m 有拉力和重力對其做功 由功能關(guān)系知C正確 1 功 不是 能 功和能的單位雖然相同 都是焦耳 但屬于兩個完全不同的概念 既不能說功就是能 也不能說 功變成了能 2 機械能守恒定律反映的是一個系統(tǒng)中只有重力和彈力做功 系統(tǒng)內(nèi)物體的重力勢能 彈性勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化 但總機械能不變 3 能量守恒定律反映的是一個系統(tǒng)除了機械能以外還有其他形式的能量參與轉(zhuǎn)化 總能量不變 4 機械能守恒定律的適用是有條件的 能量守恒定律的適用無條件 小思考微總結(jié) 研細核心點練透經(jīng)典題 1 對功能關(guān)系的進一步理解 1 做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程 不同形式的能量發(fā)生相互轉(zhuǎn)化是通過做功來實現(xiàn)的 2 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 功和能的關(guān)系 一是體現(xiàn)在不同的力做功 對應(yīng)不同形式的能轉(zhuǎn)化 具有一一對應(yīng)關(guān)系 二是做功的多少與能量轉(zhuǎn)化的多少在數(shù)量上相等 考點一功能關(guān)系的應(yīng)用 2 應(yīng)用功能關(guān)系需注意的三個問題 1 功 能 分清是什么力做功 并且分析該力做正功還是做負功 根據(jù)功 能之間的對應(yīng)關(guān)系 判定能的轉(zhuǎn)化形式 確定能量之間的轉(zhuǎn)化情況 2 能 功 根據(jù)能量之間的轉(zhuǎn)化情況 確定是什么力做功 尤其可以方便計算變力做功的多少 3 功能關(guān)系的實質(zhì) 功能關(guān)系反映了做功和能量轉(zhuǎn)化之間的對應(yīng)關(guān)系 功是能量轉(zhuǎn)化的量度和原因 能量轉(zhuǎn)化是做功過程的必然結(jié)果 試題調(diào)研 解題探究 1 物體沿斜面上升過程中 是否存在滑動摩擦力 若存在 摩擦力大小為多少 2 如何計算動能變化 如何計算機械能損失 提示 合力做功量度動能變化 除重力之外的其他力做功量度機械能變化 答案 BD 對各種功能關(guān)系熟記于心 在力學范圍中 應(yīng)牢固掌握以下五條功能關(guān)系 1 重力做的功等于重力勢能的變化 彈力做的功等于彈性勢能的變化 2 合外力做的功等于動能的變化 3 除重力 彈力外 其他力做的功等于機械能的變化 4 重力之外 除彈簧彈力 的其他力做的功等于機械能的變化 即W其他 E 5 滑動摩擦力做功等于系統(tǒng)中內(nèi)能的變化 即Q Fl相對 運用功能關(guān)系解題時 應(yīng)弄清楚重力做什么功 合外力做什么功 除重力 彈力外的其他力做什么功 從而判斷重力勢能或彈性勢能 動能 機械能的變化 名師歸納點題破疑 類題練熟 1 2 多選 將一質(zhì)量為m的物體用一輕繩懸吊 使物體由靜止開始沿豎直方向運動 物體的機械能隨位移的變化規(guī)律如圖所示 其中只有x1 x2部分為直線 其余部分均為曲線 假設(shè)空氣的阻力不計 則下列敘述正確的是 A x1 x2物體的重力勢能可能增加B x1 x2物體的動能可能保持不變C x1 x2物體的加速度的大小可能發(fā)生變化D 0 x2物體的動能可能一直增大 1 對能量守恒定律的理解 1 某種形式的能量減少 一定有另外形式的能量增加 且減少量和增加量相等 2 某個物體的能量減少 一定有別的物體的能量增加 且減少量和增加量相等 考點二能量守恒定律的應(yīng)用 2 運用能量守恒定律解題的基本思路 試題調(diào)研 1 物體A向下運動剛到C點時的速度 2 彈簧的最大壓縮量 3 彈簧中的最大彈性勢能 解題指導 1 系統(tǒng)從開始到C點的過程中 由于摩擦力做負功 機械能減少 2 物體A壓縮彈簧到最低點又恰好彈回C點 系統(tǒng)勢能不變 動能全部克服摩擦力做功 3 物體A在壓縮彈簧過程中 系統(tǒng)重力勢能不變 動能一部分克服摩擦力做功 一部分轉(zhuǎn)化為彈性勢能 答案 1 2m s 2 0 4m 3 6J 涉及能量轉(zhuǎn)化問題的解題方法 1 當涉及摩擦力做功 機械能不守恒時 一般應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 2 解題時 首先確定初 末狀態(tài) 然后分析狀態(tài)變化過程中哪種形式的能量減少 哪種形式的能量增加 求出減少的能量總和 E減和增加的能量總和 E增 最后由 E減 E增列式求解 名師歸納點題破疑 2 1 2015 廊坊模擬 如圖所示 光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導軌在B點相切 半圓形導軌的半徑為R 一個質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放 在彈力作用下物體獲得某一向右的速度后脫離彈簧 當它經(jīng)過B點進入導軌的瞬間對軌道的壓力為其重力的8倍 之后向上運動恰能到達最高點C 不計空氣阻力 試求 類題練熟 1 物體在A點時彈簧的彈性勢能 2 物體從B點運動至C點的過程中產(chǎn)生的內(nèi)能 1 對摩擦生熱的理解 1 從功的角度看 一對滑動摩擦力對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量 2 從能量的角度看 是其他形式能量的減少量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量 考點三摩擦力做功及摩擦生熱問題 2 兩種摩擦力做功情況比較 調(diào)研3 2015 福建泉州七中月考 將三個木板1 2 3固定在墻角 木板與墻壁和地面構(gòu)成了三個不同的三角形 如圖所示 其中1與2底邊相同 2和3高度相同 現(xiàn)將一個可以視為質(zhì)點的物塊分別從三個木板的頂端由靜止釋放 并沿斜面下滑到底端 物塊與木板之間的動摩擦因數(shù) 均相同 在這三個過程中 下列說法正確的是 試題調(diào)研 沿著1和2下滑到底端時 物塊的速度不同 沿著2和3下滑到底端時 物塊的速度相同 沿著1下滑到底端時 物塊的速度最大 物塊沿著2下滑到底端的過程中 產(chǎn)生的熱量最多 物塊沿著1和2下滑到底端的過程中 產(chǎn)生的熱量是一樣多的A B C D 解題探究 1 沿斜面1和2下滑時 摩擦力相同嗎 摩擦力做功相同嗎 2 沿斜面2和3下滑時 摩擦力做功相同嗎 落地時動能相同嗎 提示 摩擦力做功不同 落地時動能也不同 答案 B 求解相對滑動物體的能量問題的方法 1 正確分析物體的運動過程 做好受力情況分析 2 利用運動學公式 結(jié)合牛頓第二定律分析物體的速度關(guān)系及位移關(guān)系 3 公式Q Ff l相對中l(wèi)相對為兩接觸物體間的相對位移 若物體在傳送帶上做往復運動時 則l相對為總的相對路程 名師歸納點題破疑 3 1 2015 安徽省六校素質(zhì)測試 如圖甲 長木板A放在光滑的水平面上 質(zhì)量為m 2kg的另一物體B以水平速度v0 2m s滑上原來靜止的長木板A的表面 由于A B間存在摩擦 之后A B速度隨時間變化情況如圖乙所示 則下列說法錯誤的是 A 木板獲得的動能為2JB 系統(tǒng)損失的機械能為2JC 木板A的最小長度為1mD A B間的動摩擦因數(shù)為0 1 傳送帶模型中的功能關(guān)系 名師點睛 1 模型概述傳送帶模型是高中物理中比較成熟的模型 典型的有水平和傾斜兩種情況 一般設(shè)問的角度有兩個 1 動力學角度 首先要正確分析物體的運動過程 做好受力情況分析 然后利用運動學公式結(jié)合牛頓第二定律 求物體及傳送帶在相應(yīng)時間內(nèi)的位移 找出物體和傳送帶之間的位移關(guān)系 2 能量角度 求傳送帶對物體所做的功 物體和傳送帶由于相對滑動而產(chǎn)生的熱量 因放上物體而使電動機多消耗的電能等 常依據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律求解 2 傳送帶模型問題中的功能關(guān)系分析 1 功能關(guān)系分析 WF Ek Ep Q 2 對WF和Q的理解 傳送帶的功 WF Fx傳 產(chǎn)生的內(nèi)能Q Ffx相對 經(jīng)典范例 如圖所示 繃緊的傳送帶與水平面的夾角 30 皮帶在電動機的帶動下 始終保持v0 2m s的速率運行 現(xiàn)把一質(zhì)量為m 10kg的工件 可看做質(zhì)點 輕輕放在皮帶的底端 經(jīng)過時間1 9s 工件被傳送到h 1 5m的高處 取g 10m s2 求 1 工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù) 2 電動機由于傳送工件多消耗的電能 1 水平傳送帶 共速后不受摩擦力 不再有能量轉(zhuǎn)化 傾斜傳送帶 共速后仍有靜摩擦力 仍有能量轉(zhuǎn)移 2 滑動摩擦力做功 其他形式的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 靜摩擦力做功 不產(chǎn)生內(nèi)能 多維思考技法提煉 針對訓練 工廠流水線上采用彈射裝置把物品轉(zhuǎn)運 現(xiàn)簡化其模型分析 如圖所示 質(zhì)量為m的滑塊 放在光滑的水平平臺上 平臺右端B與水平傳送帶相接 傳送帶的運行速度為v0 長為L 現(xiàn)將滑塊向左壓縮固定在平臺上的輕彈簧 到達某處時 仍處于彈簧彈性限度內(nèi) 由靜止釋放 若滑塊離開彈簧時的速度小于傳送帶的速度 當滑塊滑到傳送帶右端C時 恰好與傳送帶速度相同 滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為 求 1 釋放滑塊時 彈簧具有的彈性勢能 2 滑塊在傳送帶上滑行的整個過程中產(chǎn)生的熱量