天津市武清區(qū)楊村第四中學(xué)高三物理 第4講功能關(guān)系能的轉(zhuǎn)化與守恒定律復(fù)習(xí)課件

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1、第4講功能關(guān)系能的轉(zhuǎn)化與守恒定律知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.能量能量是反映物體能夠?qū)ν庾龉Ρ绢I(lǐng)大小的物理量.一、能的概念知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.能量的種類一切物體都具有能量,在高中物理中涉及的能量形式有:動(dòng)能、重力(引力)勢(shì)能、彈性勢(shì)能、機(jī)械能、電勢(shì)能、分子勢(shì)能、內(nèi)能、光能、核能等.二、功能關(guān)系1.內(nèi)容(1)功是能量轉(zhuǎn)化的量度,即做了多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.(2)做功的過(guò)程一定伴隨著能量的轉(zhuǎn)化,而且能量的轉(zhuǎn)化必通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn).知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.功與對(duì)應(yīng)能量的變化關(guān)系功能量的變化合外力做正功動(dòng)能增加重力做正功重力勢(shì)能減少?gòu)椈蓮椓ψ稣椥詣?shì)能減少電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少分子力做正功分子勢(shì)能減少其他力(

2、除重力、彈力)做正功機(jī)械能增加一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做的總功為負(fù)功內(nèi)能增加知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.內(nèi)容:能量既不會(huì)消滅,也不會(huì)創(chuàng)生.它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,能量的總量保持不變.三、能量守恒定律知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.表達(dá)式:E減=E增.注意:E增為末狀態(tài)的能量減去初狀態(tài)的能量,而E減為初狀態(tài)的能量減去末狀態(tài)的能量.三、能量守恒定律知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.上端固定的一根細(xì)線下面懸掛一擺球,擺球在空氣中擺動(dòng),擺動(dòng)的幅度越來(lái)越小,對(duì)此現(xiàn)象下列說(shuō)法正確的是()A.擺球機(jī)械能守恒B.總能量守恒,擺球的機(jī)械能正在減少,減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.能量正在消失D.只

3、有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化【解析】由于空氣阻力的作用,機(jī)械能減少,機(jī)械能不守恒,內(nèi)能增加,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,能量總和不變,B正確.【答案】B知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.如圖所示,一木塊放在光滑水平面上,一子彈水平射入木塊中,射入深度為d,平均阻力為Ff.設(shè)木塊離原點(diǎn)s遠(yuǎn)時(shí)開(kāi)始勻速前進(jìn),下列判斷正確的是()A.Ffs量度子彈損失的動(dòng)能B.Ffd量度子彈損失的動(dòng)能C.Ff(s+d)量度子彈損失的動(dòng)能D.Ffd量度子彈、木塊系統(tǒng)總機(jī)械能的損失【解析】對(duì)子彈用動(dòng)能定理,有:-Ff(s+d)=mv2-m,所以子彈損失的動(dòng)能為Ff(s+d),C正確,A、B錯(cuò)誤;對(duì)木塊用動(dòng)能定理,有:Ffs=Mv2-0,所以Ffd

4、=m-(mv2+Mv2),故D正確.121220v121220v1212【答案】CD知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)3.某人把原來(lái)靜止于地面上的質(zhì)量為2kg的物體向上提起1m,并使物體獲得1m/s的速度,取g=10m/s2,則這個(gè)過(guò)程中()A.人對(duì)物體做功20JB.合外力對(duì)物體做功1JC.物體的重力勢(shì)能增加20JD.物體的機(jī)械能增加21J知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)項(xiàng)B、C、D均正確.【答案】BCD【解析】把物體向上提起的過(guò)程中有兩個(gè)力對(duì)物體做功,人對(duì)物體做正功,重力對(duì)物體做負(fù)功.物體的動(dòng)能增加了1J,重力勢(shì)能增加了20J,即機(jī)械能增加了21J.由功能關(guān)系知:人對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化,所以人對(duì)物體做功21J.由

5、動(dòng)能定理知:合力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化,所以合外力對(duì)物體做功1J,故選知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)4.如圖所示,某段滑雪雪道傾角為30,總質(zhì)量為m(包括雪具在內(nèi))的滑雪運(yùn)動(dòng)員從距底端高為h處的雪道上由靜止開(kāi)始勻加速下滑,加速度為g.在他從上向下滑到底端的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.運(yùn)動(dòng)員減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B.運(yùn)動(dòng)員獲得的動(dòng)能為mghC.運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力做功為mghD.下滑過(guò)程中系統(tǒng)減少的機(jī)械能為mgh13132313知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)功,機(jī)械能不守恒,減少的勢(shì)能沒(méi)有全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,而是有mgh轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故A錯(cuò)誤,D正確;由動(dòng)能定理知,運(yùn)動(dòng)員獲得的動(dòng)能為mg =mgh,故B錯(cuò)誤.【答

6、案】D1313hsin3023【解析】運(yùn)動(dòng)員的加速度為g,小于gsin30,所以必受摩擦力,且大小為mg,克服摩擦力做功為mg =mgh,故C錯(cuò)誤;摩擦力做131616hsin3013知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)一、理解幾種常見(jiàn)的功能關(guān)系知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)例1如圖所示,物體以100J的初動(dòng)能從斜面底端向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)它通過(guò)斜面某點(diǎn)M時(shí),其動(dòng)能減少了80J,機(jī)械能損失了32J.若物體能從斜面上返回底端,則返回底端時(shí)的動(dòng)能為()A.20JB.48JC.60JD.68J知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點(diǎn)金】各種形式的能可以互相轉(zhuǎn)化,這些轉(zhuǎn)化是通過(guò)各種不同力的功來(lái)實(shí)現(xiàn)和量度的.也就說(shuō)功總是與能的轉(zhuǎn)化相對(duì)應(yīng).但是性質(zhì)不同的力做功時(shí)

7、,對(duì)能量形式轉(zhuǎn)化的影響是不同的.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】設(shè)物體的質(zhì)量為m,斜面的傾角為,物體從底端到M點(diǎn)沿斜面運(yùn)動(dòng)的位移為s1.對(duì)物體做功的力有兩個(gè):重力沿斜面的分力mgsin和滑動(dòng)摩擦力F,而且上升的過(guò)程中這兩個(gè)力都對(duì)物體做負(fù)功.根據(jù)動(dòng)能定理可知:動(dòng)能的減少量等于克服這兩個(gè)力所做的功,即(mgsin+F)s1=80J由功能關(guān)系可知:機(jī)械能的減少量等于克服滑動(dòng)摩擦力所做的功,即Fs1=32J由以上兩式解得:知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)=設(shè)物體從斜面底端運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)位移為s2,則上升過(guò)程中由動(dòng)能定理得:(mgsin+F)s2=100J解得:Fs2=40J,即上升過(guò)程中物體克服滑動(dòng)摩擦力做了40J的功因?yàn)?/p>

8、上升和下降過(guò)程中物體都克服滑動(dòng)摩擦力做功,且數(shù)值相等,所以往返一次克服滑動(dòng)摩擦力所做的總功為80J.由功能關(guān)系可知,往返一次機(jī)械能的減少量等于克服滑動(dòng)摩擦力所做的總功,所以物體返回斜面底端時(shí)機(jī)械能減少了80J,也就是說(shuō)物體的動(dòng)能減少了80J(因?yàn)槲矬w的重力勢(shì)能沒(méi)有變化),因此物體返回斜面底端時(shí)的動(dòng)能為20J,本題的選項(xiàng)A正確.Fmgsin23【答案】A知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)方法概述中學(xué)階段經(jīng)常會(huì)遇到這樣一些功能關(guān)系:1.重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系:重力做功等于重力勢(shì)能變化的負(fù)值,即WG=-Ep.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)3.動(dòng)能定理:合力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化,即W合=Ek.2.彈簧彈力做功與彈性

9、勢(shì)能變化的關(guān)系:彈簧彈力做功等于彈性勢(shì)能變化的負(fù)值,即W彈=-Ep.4.除重力(或彈簧彈力)以外的力所做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化,即W=E.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)6.一對(duì)互為作用力與反作用力的滑動(dòng)摩擦力做的總功的代數(shù)和必不為零,用來(lái)量度該過(guò)程系統(tǒng)由于摩擦而減小的機(jī)械能,也就是系統(tǒng)增加的內(nèi)能:fd=Q(d為這兩個(gè)物體間相對(duì)移動(dòng)的路程).5.機(jī)械能守恒定律:當(dāng)除重力(或彈簧彈力)以外的力所做的功等于零時(shí),系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,即E=0.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)7.電場(chǎng)力做功是電荷電勢(shì)能的變化的量度.具體來(lái)講,電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功時(shí),電荷的電勢(shì)能減少;電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功時(shí),電荷的電勢(shì)能增加,并且,電勢(shì)能增加或減少的數(shù)值

10、等于電場(chǎng)力做功的數(shù)值.即W電=-Ep電.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)8.安培力做功對(duì)應(yīng)著電能與其他形式的能的相互轉(zhuǎn)化,即W安=-E電.安培力做正功,對(duì)應(yīng)著電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能(電動(dòng)機(jī)模型);克服安培力做功,對(duì)應(yīng)著其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能(發(fā)電機(jī)模型);且安培力做功的絕對(duì)值,等于電能轉(zhuǎn)化的量值.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)變式訓(xùn)練1游樂(lè)場(chǎng)中的一種滑梯如圖所示.小朋友從軌道頂端由靜止開(kāi)始下滑,沿水平軌道滑動(dòng)了一段距離后停下來(lái),則()A.下滑過(guò)程中支持力對(duì)小朋友做功B.下滑過(guò)程中小朋友的重力勢(shì)能增加C.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小朋友的機(jī)械能守恒D.在水平面滑動(dòng)過(guò)程中摩擦力對(duì)小朋友做負(fù)功知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】下滑過(guò)程中支持力的方

11、向總與速度方向垂直,所以支持力不做功,A錯(cuò)誤;越往下滑重力勢(shì)能越少,B錯(cuò)誤;摩擦力的方向與速度方向相反,所以摩擦力做負(fù)功,機(jī)械能減少,D正確,C錯(cuò)誤.【答案】D知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)例2如圖所示,電動(dòng)機(jī)帶著繃緊的傳送帶始終以v=2m/s的速度運(yùn)動(dòng),傳送帶與水平面間的夾角=30,現(xiàn)把一質(zhì)量m=10kg的工件無(wú)初速地放在皮帶的底端,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,工件被送到高h(yuǎn)=2m的平臺(tái)上.已知工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=,除此之外,不計(jì)其他損耗.求電動(dòng)機(jī)由于傳送工件多消耗的電能.32二、靈活應(yīng)用功能關(guān)系解題知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點(diǎn)金】以傳送帶為載體,不僅可以考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的內(nèi)容,而且可以考查功和能方面的知

12、識(shí),涵蓋了高中力學(xué)的大部分知識(shí)點(diǎn).在解涉及功能關(guān)系的傳送帶問(wèn)題時(shí),要從物體增加的機(jī)械能和系統(tǒng)增加的內(nèi)能兩個(gè)角度去求解電動(dòng)機(jī)多消耗的電能.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】當(dāng)工件放上傳送帶后,電動(dòng)機(jī)多消耗的電能一方面增加了工件的機(jī)械能,另一方面轉(zhuǎn)化為工件和傳送帶由于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能.產(chǎn)生的內(nèi)能Q=mgcoss,式中s是工件從放上傳送帶到與傳送帶達(dá)到共速的過(guò)程中,工件相對(duì)傳送帶的位移.這段過(guò)程中,工件做勻加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)其加速度為a,持續(xù)時(shí)間為t,經(jīng)位移s1后達(dá)到速度v,則mgcos-mgsin=mav=ats1=at2聯(lián)立解得:t=0.8s,s1=0.8m12hsin知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)故工件被送到平臺(tái)上時(shí)

13、速度為v.這段時(shí)間內(nèi),傳送帶運(yùn)動(dòng)的距離s2=vt=1.6m所以s=s2-s1=0.8m,從而Q=mgcoss=60J工件增加的機(jī)械能E機(jī)=mgh+mv2=220J電動(dòng)機(jī)多消耗的電能E電=E機(jī)+Q=280J.【答案】280J12知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)態(tài)的動(dòng)能、勢(shì)能等各種形式的能和力在過(guò)程中的功,并恰當(dāng)?shù)剡x取相關(guān)定理或定律建立方程即可求解.具體分析方法如下:方法概述由于應(yīng)用功能關(guān)系和能量守恒定律分析問(wèn)題時(shí),其研究對(duì)象是突出物體或物體系所經(jīng)歷的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中狀態(tài)和能量的改變,因此應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的結(jié)果和引起變化的原因.即弄清始末狀知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.仔細(xì)審題,重視過(guò)程分析和挖掘隱含條件審題就是發(fā)現(xiàn)題中的

14、已知條件,弄清題中的物理過(guò)程.在審題時(shí),對(duì)題中的信息要用簡(jiǎn)單的形式(如符號(hào)、圖表、數(shù)據(jù)等)有序地記錄下來(lái),并對(duì)信息進(jìn)行綜合分析、推理、篩選,既要明確直接的、明顯的條件,又要挖掘間接的、隱含的條件.為此要重視過(guò)程分析,注意題中的關(guān)鍵字、詞、句,把握題中的變量與不變量,多角度、立體地整合題中信息,從而通過(guò)畫(huà)運(yùn)動(dòng)草圖或速度時(shí)間圖象等方法構(gòu)建出一幅已知和未知關(guān)聯(lián)的物理圖景.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)過(guò)程中臨界狀態(tài)的分析.所有這些如果都分析清楚了,一般說(shuō)來(lái)問(wèn)題的解決思路也就明確了.有些復(fù)雜問(wèn)題往往包含幾個(gè)或多個(gè)連續(xù)復(fù)雜的過(guò)程,這就要求考生樹(shù)立善于將復(fù)雜過(guò)程隔離分為若干個(gè)不同階段來(lái)處理的意識(shí),即采用“慢鏡頭”的方法

15、對(duì)每個(gè)階段初末狀態(tài)及每個(gè)過(guò)程遵循的不同物理規(guī)律做深入的分析,同時(shí)要注意兩相鄰階段中間狀態(tài),或某知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.明確對(duì)象,重視受力與運(yùn)動(dòng)的雙重分析明確對(duì)象就是根據(jù)題給條件或所求,靈活選擇物體或物體系的過(guò)程.對(duì)象確定后,要重視受力與運(yùn)動(dòng)的雙重分析,即按照力的性質(zhì)(場(chǎng)力、彈力、摩擦力、其他力)有序地分析其全部的受力,與之同時(shí),要分析運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)并注意運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性和可能性及其合成與分解性,抓住兩種運(yùn)動(dòng)鏈接的關(guān)鍵物理量(如速度、位移、加速度、時(shí)間等),從而為準(zhǔn)確解題打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)3.確定過(guò)程,靈活選用物理規(guī)律解題確定對(duì)象和過(guò)程后,就應(yīng)在分析的基礎(chǔ)上靈活選用物理規(guī)律來(lái)解題,規(guī)律選用的一般

16、原則是:對(duì)單個(gè)物體,宜選用動(dòng)能定理;若是多個(gè)物體組成的系統(tǒng),優(yōu)先考慮守恒定律,尤其是若涉及系統(tǒng)內(nèi)物體的相對(duì)位移(路程)并涉及摩擦力的,要考慮應(yīng)用能量守恒定律.變式訓(xùn)練2一木塊靜止放在光滑水平面上,一顆子彈沿水平方向射入木塊,若子彈進(jìn)入木塊的深度為s1,與此同時(shí)木塊沿水平面移動(dòng)了s2,設(shè)子彈在木塊中受到的阻力大小不變,則在子彈進(jìn)入木塊的過(guò)程中()知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)B.子彈損失的動(dòng)能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為(s1+s2):s1C.木塊獲得的動(dòng)能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為s2 s1D.木塊獲得的動(dòng)能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為s1 s2A.子彈損失的動(dòng)能與木塊獲得的動(dòng)能之比為(s1+s2):s2知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【

17、規(guī)范全解】設(shè)子彈的質(zhì)量為m,射入木塊時(shí)的速度為v0,木塊的質(zhì)量為M.在子彈進(jìn)入木塊的過(guò)程中受到的摩擦力為F,子彈和木塊相對(duì)靜止時(shí)的共同速度為v子彈進(jìn)入木塊的過(guò)程中,對(duì)子彈由動(dòng)能定理得:-F(s1+s2)=mv2-m即子彈損失的動(dòng)能等于它克服摩擦力所做的功由動(dòng)能定理可知,木塊獲得的動(dòng)能等于子彈作用在木塊上的摩擦力對(duì)木塊所做的功,即Fs2=Mv2對(duì)子彈和木塊組成的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),聯(lián)立上式得:121220v12知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)Fs2-F(s1+s2)=(M+m)v2-m即:-Fs1=(M+m)v2-m上式表明,摩擦力對(duì)系統(tǒng)所做的總功為負(fù)功,總功在數(shù)值上等于摩擦力與子彈和木塊間相對(duì)位移的乘積,即W=Fs1.

18、這一值量度了系統(tǒng)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的多少,即Q=Fs1.由以上的分析可以看出本題的正確選項(xiàng)是A、B、C.【答案】ABC121220v121220v知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)高考真題1(2010年高考福建理綜卷)如圖甲所示,質(zhì)量不計(jì)的彈簧豎直固定在水平面上,t=0時(shí)刻,將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放,小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點(diǎn),然后又被彈起離開(kāi)彈簧,上升到一定高度后再下落,如此反復(fù).通過(guò)安裝在彈簧下端的壓力傳感器,測(cè)出這一過(guò)程彈簧彈力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示,則()知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)A.t1時(shí)刻小球動(dòng)能最大B.t2時(shí)刻小球動(dòng)能最大C.t2t3這段時(shí)間內(nèi),小球的動(dòng)能先增加后減少D.t2t3

19、這段時(shí)間內(nèi),小球增加的動(dòng)能等于彈簧減少的彈性勢(shì)能知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【命題分析】本題涉及彈性勢(shì)能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化問(wèn)題,由于彈簧與其相連接的物體構(gòu)成的系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)具有很強(qiáng)的綜合性和隱蔽性,由于彈簧與其相連接的物體相互作用時(shí)涉及的物理概念和物理規(guī)律較多,因而多年來(lái),彈簧試題深受高考物理命題專家們的青睞.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【解析提示】彈簧的彈性勢(shì)能的變化,可根據(jù)彈簧形變量變化情況運(yùn)用公式Ep=kx2判斷.彈簧形變量增大,彈性勢(shì)能增加;彈簧形變量減小,彈性勢(shì)能減少.12知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】彈簧的彈力F最大時(shí)(如題圖中的t2時(shí)刻,此時(shí)的彈力F一定大于小球的重力),即彈簧被壓縮到最短時(shí),也是小球的

20、動(dòng)能最小時(shí);當(dāng)彈力F等于小球的重力時(shí),小球的動(dòng)能最大;選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤;t1t2這段時(shí)間內(nèi),小球在壓縮彈簧;t2t3這段時(shí)間內(nèi),小球在上升,彈簧在恢復(fù)形變;前一段時(shí)間,向上的彈力F大于小球的重力,小球做加速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能增加;后一段時(shí)間,向上的彈力F小于小球的重力,小球做減速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能減少,選項(xiàng)C正確;t2t3這段時(shí)間內(nèi),小球增加的機(jī)械能等于彈簧減少的彈性勢(shì)能,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.【答案】C知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)考向預(yù)測(cè)1如圖所示,傾角為的直角斜面體固定在水平地面上,其頂端固定有一輕質(zhì)定滑輪,輕質(zhì)彈簧和輕質(zhì)細(xì)繩相連,一端接質(zhì)量為m2的物塊B,物塊B放在地面上且使滑輪和物塊間的細(xì)繩豎直,一端連接質(zhì)量為m1的物塊A

21、,物塊A放在光滑斜面上的P點(diǎn)保持靜止,彈簧和斜面平行,此時(shí)彈簧具有的彈性勢(shì)能為Ep.不計(jì)定滑輪、細(xì)繩、彈簧的質(zhì)量,不計(jì)斜面、滑輪的摩擦.已知彈簧勁度系數(shù)為k,P點(diǎn)到斜面底端的距離為L(zhǎng).現(xiàn)將物塊A緩慢斜向上移動(dòng),直到彈簧剛恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)的位置,并由靜止釋放物塊A,當(dāng)物塊B剛要離開(kāi)地面時(shí),物塊A的速度即變?yōu)榱?求:(1)當(dāng)物塊B剛要離開(kāi)地面時(shí),物塊A的加速度.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物塊A最大速度的大小.【解析】(1)B剛要離開(kāi)地面時(shí),A的速度恰好為零,即以后B不會(huì)離開(kāi)地面.當(dāng)B剛要離開(kāi)地面時(shí),地面對(duì)B的支持力為零,設(shè)繩上拉力為F.B受力平衡,F=m2g對(duì)A,由牛頓第二定律,設(shè)沿斜面向

22、上為正方向F-m1gsin=m1a聯(lián)立解得:a=(-sin)g由最初A自由靜止在斜面上時(shí),地面對(duì)B的支持力不為零,推得m1gsinm2g,即sin21mm21mm知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)故A的加速度大小為(-sin)g,方向沿斜面向上.21mm(2)由題意,物塊A將以P為平衡位置振動(dòng),當(dāng)物塊回到位置P時(shí)有最大速度,設(shè)為vm.從A由靜止釋放,到A剛好到達(dá)P點(diǎn)過(guò)程,系統(tǒng)能量守恒:m1gx0sin=Ep+m1當(dāng)A自由靜止在P點(diǎn)時(shí),A受力平衡m1gsin=kx0聯(lián)立解得:vm=.【答案】(1)(sin-)g方向沿斜面向上122mv22p11Em g sin2()km21mm(2)22p11Em g sin2(

23、)km知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)高考真題2A.物塊的機(jī)械能逐漸增加B.軟繩的重力勢(shì)能共減少了mglC.物塊重力勢(shì)能的減少等于軟繩克服摩擦力所做的功D.軟繩重力勢(shì)能的減少小于其動(dòng)能的增加與克服摩擦力所做功之14和知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【命題分析】本題考查功與能量變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系,功是能量轉(zhuǎn)化的量度,重力的功等于重力勢(shì)能的變化,克服摩擦力的功等于摩擦生熱.【解析提示】本題在利用動(dòng)能定理時(shí),利用隔離的方法,分別對(duì)物塊和軟繩利用動(dòng)能定理進(jìn)行求解.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】因?yàn)榧?xì)線的拉力對(duì)物塊做負(fù)功,所以物塊的機(jī)械能減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;選斜面最高點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn),則輕繩的重力勢(shì)能減少量Ep=-mglsin-(-mgl)=mg

24、l,選項(xiàng)B正確;根據(jù)功和能的關(guān)系,細(xì)線對(duì)軟繩做的功與軟繩重力勢(shì)能的減少等于其動(dòng)能增加與克服摩擦所做功之和,所以D正確,C錯(cuò)誤.【答案】BD121214知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)考向預(yù)測(cè)2如圖甲所示是游樂(lè)場(chǎng)中過(guò)山車的實(shí)物圖片,圖乙是過(guò)山車的模型圖.在模型圖中半徑分別為R1=2.0m和R2=8.0m的兩個(gè)光滑圓形軌道,固定在傾角=37斜軌道面上的Q、Z兩點(diǎn),且兩圓形軌道的最高點(diǎn)A、B均與P點(diǎn)平齊,圓形軌道與斜軌道之間圓滑連接.現(xiàn)使小車(可視作質(zhì)點(diǎn))從P點(diǎn)以一定的初速度沿斜面向下運(yùn)動(dòng).已知斜軌道面與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)=,g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8.問(wèn):124(1)若小車恰好能通過(guò)

25、第一個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)A處,則其在P點(diǎn)的初速度應(yīng)為多大?知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)若小車在P點(diǎn)的初速度為10m/s,則小車能否安全通過(guò)兩個(gè)圓形軌道?知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)mg=如圖丙所示,設(shè)Q點(diǎn)與P點(diǎn)高度差為h1,PQ間距離為L(zhǎng)1,由幾何關(guān)系得L1=丙211mvR1R (1cos )sin【解析】(1)設(shè)小車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的臨界速度為v1,則知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)設(shè)Z點(diǎn)與P點(diǎn)高度差為h2,PZ間距離為L(zhǎng)2,由幾何關(guān)系得L2=小車能安全通過(guò)兩個(gè)圓形軌道的臨界條件是在B點(diǎn)速度為v2,且在B點(diǎn)時(shí)有:mg=設(shè)P點(diǎn)的初速度為v02,P點(diǎn)到B點(diǎn)的過(guò)程,由動(dòng)能定理得:mgL2cos=m-m解得v02=8m/s可知v02=8m/s10m/s,能安全通過(guò).【答案】(1)4m/s(2)能2R (1cos )sin222mvR1222v12202v知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)