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1、機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律 第五章第五章第第4講功能關系能量守恒講功能關系能量守恒 功能關系、能量守恒 1功能關系 (1)能的概念：一個物體能夠_，這個物體就具有能量 (2)各種不同形式的能量可以_，功是_的量度，即做了多少功就有_發(fā)生了轉化 (3)做功的過程一定伴隨著_，而且_必通過做功來實現對外做功對外做功 相互轉化相互轉化能量轉化能量轉化多少能量多少能量 能量的轉化能量的轉化能量的轉化能量的轉化 2能量轉化和守恒定律 能量既不能憑空_，也不能憑空_，它只能從一種形式_為另一種形式或者從一個物體_到另一個物體產生產生消失消失轉化轉化轉移轉移 【跟蹤訓練】 (單選)某體育特長生扔實
2、心球，出手時實心球的動能為120 J關于人對實心球的做功情況和能量轉化情況，下列說法正確的是() A此人對實心球做了120 J的功，將體內的化學能轉化為實心球的動能 B此人對實心球做的功無法計算 C此人對實心球沒有做功，因此沒有能量的轉化 D此人對實心球做了120 J的功，將實心球的重力勢能轉化為實心球的動能 【答案】A 【解析】本題要求的是人對實心球做的功，由于人對實心球的作用力是變力，且位移未知，不能運用功的計算公式來計算，可根據功能關系，人對實心球做功，使實心球動能增加，因此，此人對實心球所做的功等于鉛球動能的增加，即120 J，將體內的化學能轉化為實心球的動能故只有A正確 1功能關系
3、做功的過程就是能量轉化的過程，做功的數值等于轉化的能量，這是功能關系的普遍意義 2功能關系的主要形式 (1)合外力做的功等于物體動能的增量：W合Ek. (2)重力做的功等于重力勢能的減少量：WGEp.功能關系和能量轉化與守恒功能關系和能量轉化與守恒 (3)彈力做的功等于彈性勢能的減少量：WEp. 此處，統(tǒng)一有EpE末E初 (4)除系統(tǒng)內的重力和彈力以外，其他力做的總功等于系統(tǒng)機械能的增量WFE末E初 (5)由于滑動摩擦而產生的熱量等于滑動摩擦力乘以相對路程 靜摩擦力即使對物體做功，也沒有機械能轉化為內能 注意：對繩子突然繃緊、物體間發(fā)生非彈性碰撞等問題除題目特別說明以外，必定有機械能損失 3能
4、量的轉化與守恒 減少的總量一定等于增加的總量，據此列出等式：E減E增 (多選)(2015年瓊海模擬)短跑比賽時，運動員采用蹲踞式起跑，在發(fā)令槍響后，左腳迅速蹬離起跑器，在向前加速的同時提升身體重心，示意圖如圖541所示假設質量為m的運動員，在起跑時前進距離s內，重心升高h，獲得的速度為v，阻力做功為W阻，則在此過程中() 圖541 答案 BD (多選)(2015年株洲模擬)2014年國際泳聯(lián)世界跳水系列賽北京站女子3米板決賽中，吳敏霞以402.30分的成績獲得冠軍現假設她的質量為m，她進入水中后受到水的阻力而做減速運動，設水對她的阻力大小恒為F，那么在她減速下降高度為h的過程中，下列說法正確的
5、是(g為當地的重力加速度)() A她的動能減少了Fh B她的重力勢能減少了mgh C她的機械能減少了(Fmg)h D她的機械能減少了Fh 【答案】BD 【解析】 運動員進水過程中合力對他做功為(mgF)h，由動能定理可知，她的動能減少了(Fmg)h.故A錯誤重力對運動員做功為mgh，她的重力勢能減小了mgh，故B正確運動員克服阻力做功為Fh，她的機械能減少了Fh，故C錯誤，D正確摩擦力做功分析摩擦力做功分析類別類別比較比較靜摩擦力靜摩擦力滑動摩擦力滑動摩擦力不不同同點點能量能量轉化轉化方面方面在靜摩擦力做功的過程在靜摩擦力做功的過程中，只有機械能從一個物中，只有機械能從一個物體轉移到另一個物體
6、體轉移到另一個物體(靜摩靜摩擦力起著傳遞機械能的作擦力起著傳遞機械能的作用用)，而沒有機械能轉化為，而沒有機械能轉化為其他形式的能量其他形式的能量(1)相互摩擦的物體通過摩擦力做相互摩擦的物體通過摩擦力做功，將部分機械能從一個物體轉移功，將部分機械能從一個物體轉移到另一個物體到另一個物體(2)部分機械能轉化為內能，此部部分機械能轉化為內能，此部分能量就是系統(tǒng)機械能的損失量分能量就是系統(tǒng)機械能的損失量一對一對摩擦摩擦力的力的總功總功方面方面一對靜摩擦力所做功的代一對靜摩擦力所做功的代數總和等于零數總和等于零一對相互作用的滑動摩擦力對物體一對相互作用的滑動摩擦力對物體系統(tǒng)所做的總功，等于摩擦力與兩
7、系統(tǒng)所做的總功，等于摩擦力與兩個物體相對路程的乘積，即個物體相對路程的乘積，即Wffl相對相對，表示物體克服摩擦力做，表示物體克服摩擦力做功，系統(tǒng)損失機械能轉變成內能功，系統(tǒng)損失機械能轉變成內能相同點相同點正功、負功、不做功方面正功、負功、不做功方面兩種摩擦力對物體可以做正功、負兩種摩擦力對物體可以做正功、負功，還可以不做功功，還可以不做功 易錯警示：一對相互作用的滑動摩擦力做功所產生的熱量Qfl相對，其中l(wèi)相對是物體間相對路徑長度如果兩物體同向運動，l相對為兩物體對地位移大小之差；如果兩物體反向運動，l相對為兩物體對地位移大小之和；如果一個物體相對另一個物體做往復運動，則l相對為兩物體相對滑
8、行路徑的總長度 如圖542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v02 m/s 的速率運行現把一質量m10 kg的工件(可看為質點)輕輕放在皮帶的底端，經時間1.9 s，工件被傳送到h1.5 m的高處，取g10 m/s2.求： 圖542 (1)工件與皮帶間的動摩擦因數； (2)電動機由于傳送工件多消耗的電能 一題一得 本題(2)問中求電動機多消耗的電能W共有三部分，一是工件獲得的動能Ek，二是工件增加的勢能Ep，三是由于工件與皮帶在相對滑動的過程中系統(tǒng)產生的內能Q.能量是體現各種物理現象關系的最根本的屬性，從能量的角度分析物理過程可免去許多復雜細節(jié)的處理，使問題得
9、以簡化 (單選)(2015年開封二模)如圖543所示，木塊A放在木塊B的左端上方，用水平恒力F將A拉到B的右端，第一次將B固定在地面上，F做功W1，生熱Q1；第二次讓B在光滑水平面可自由滑動，F做功W2，生熱Q2，則下列關系中正確的是() AW1W2，Q1Q2 BW1W2，Q1Q2 CW1W2，Q1Q2 DW1W2，Q1Q2 【答案】A 圖圖543 【解析】 木塊A從木塊B左端滑到右端克服摩擦力所做的功Wfs，因為木塊B不固定時木塊A的位移要比固定時長，所以W1W2; 摩擦產生的熱量Qfs相對，兩次都從木塊B左端滑到右端，相對位移相等，所以Q1Q2. (2015年成都模擬)如圖544所示質量為
10、m0.1 kg的小物塊(可以視為質點)置于平臺末端A點，平臺的右下方有一個固定在水平面上的斜面體(其表面BC部分光滑)，在斜面體的右邊固定一豎直擋板，輕質彈簧拴接在擋板上，彈簧的自然長度為x00.3 m，斜面體底端C距擋板的水平距離為d21 m斜面體的傾角為45，斜面體的高度h0.5 m現給小物塊一大小為v02 m/s的初速度，使之在空中運動一段時間后，恰好從斜面體的頂端B無碰撞地進入斜面，并沿斜面運動，經過C點后再沿粗糙水平面運動，過一段時間開始壓縮輕質彈簧小物塊速度減為零時，彈簧被壓縮了x0.1 m已知小物塊與水平面間的動摩擦因數0.5，設小物塊經過C點時無能量損失，重力加速度g取10 m
11、/s2，求： 功能關系和能量守恒定律是廣東高考的必考內容，該類型的問題具有非常強的綜合性，題目類型以計算題為主，通常會與其他物理的相關知識結合，試題過程復雜、靈活性強、難度大，我們經常需要用動力學和能量觀點來解決一些單體多過程，或者多體多過程問題 多運動過程問題是近幾年高考試題中的熱點題型，往往應用動能定理或機械能守恒定律、能量守恒定律等規(guī)律，需要在解題時冷靜思考，弄清運動過程，注意不同過程連接點速度的關系，對不同過程運用不同規(guī)律分析解決將求解多過程問題用動力學和能量觀點將求解多過程問題用動力學和能量觀點 過山車是游樂場中常見的設施如圖 545 所示是一種過山車的簡易模型，它由水平軌道和豎直平
12、面內的三個圓形軌道組成，B、C、D分別是三個圓形軌道的最低點，B、C間距與C、D間距相等，半徑 R12.0 m、R21.4 m一個質量m1.0 kg的小球(視為質點)，從軌道的左側A點以v012.0 m/s的初速度沿軌道向右運動，A、B間距L16.0 m小球與水平軌道間的動摩擦因數0.2，圓形軌道是光滑的假設水平軌道足夠長，圓形軌道間不相互重疊重力加速度取 g10 m/s2，計算結果保留小數點后一位數字 答案 (1)10.0 N(2)12.5 m(3)0.4 m 一題一得 本題是功能關系和豎直平面內的圓周運動結合的問題，關鍵是第一要分析各階段有哪些力做功，第二要靈活運用豎直平面的圓軌道模型 如
13、圖546，質量為m1 kg的可視為質點的小物塊輕輕放在水平勻速運動的傳送帶上的P點，隨傳送帶運動到A點后水平拋出，小物塊恰好無碰撞地沿圓弧切線從B點進入豎直光滑圓弧軌道下滑，圓弧軌道與質量為M2 kg的足夠長的小車左端在最低點O點相切，并在O點滑上小車，水平地面光滑，當物塊運動到障礙物Q處時與Q發(fā)生無機械能損失的碰撞碰撞前物塊和小車已經相對靜止，而小車可繼續(xù)向右運動(物塊始終在小車上)，小車運動過程中和圓弧無相互作用已知圓弧半徑R1.0 m，圓弧對應的圓心角為53，A點距水平面的高度h0.8 m，物塊與小車間的動摩擦因數為0.1，重力加速度g10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6.試求：
高考物理大一輪復習 第五章 第4講 功能關系 能量守恒課件
