湖南省高考?xì)v史一輪復(fù)習(xí) 第5章第4節(jié)功能關(guān)系能量轉(zhuǎn)化與守恒定律課件 粵教版

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1、第第4節(jié)節(jié)功能關(guān)系功能關(guān)系 能量轉(zhuǎn)化與守恒定律能量轉(zhuǎn)化與守恒定律【例1】(雙選)一物體獲得一豎直向上的初速度從某點(diǎn)開始向上運(yùn)動，運(yùn)動過程中加速度始終豎直向下，大小為4m/s2(g取10m/s2)，則下列說法正確的是()A上升過程中物體的機(jī)械能不斷增加，重力勢能增加B下降過程中物體的機(jī)械能不斷增加，重力勢能減少C整個過程中物體的機(jī)械能不變D物體下落回拋出點(diǎn)的機(jī)械能和拋出的機(jī)械能相等功是能量轉(zhuǎn)化的量度 【解析】 設(shè)物體受到力F的作用，根據(jù)牛頓第二定律得：F+mg=ma，F(xiàn)=-6N，方向向上 即除重力外物體始終還受到一大小為6N，方向向上的恒力作用，上升過程F做正功，機(jī)械能增加，重力做負(fù)功，重力勢能

2、增加，下降過程F做負(fù)功，機(jī)械能減少，重力做正功，重力勢能減少，故選項(xiàng)A正確，B不正確，C不正確，從拋出到落回整個過程看F做的功代數(shù)和為零22212221110221122()DGFmvmvWWmvmv 據(jù)動能定理： 所以初末狀態(tài)動能相等，而初末狀態(tài)勢能相等 在同一位置 ，所以初、末狀態(tài)機(jī)械能相等，故 正確【答案】 AD【點(diǎn)評】 根據(jù)物體的運(yùn)動情況分析物體在運(yùn)動過程中受到的作用力，明確不同力的功引起不同形式能的變化是解決功能問題的基礎(chǔ)重力的功引起重力勢能的變化，總功引起物體動能的變化，除重力和彈力之外的力對物體所做的功引起機(jī)械能的變化 滑動摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化()54 1()303.()4AB3

3、C23D2mhgmghmghmghmgh雙選 如圖所示，質(zhì)量為 的物體 可視為質(zhì)點(diǎn)以某一速度由底端沖上傾角為的固定斜面，上升的最大高度為 ，其加速度大小為在這個過程中，物體 重力勢能增加了動能損失了動能損失了機(jī)械能損失了【例2】圖5-4-1【切入點(diǎn)】本題是否受摩擦力？知道了物體所受摩擦力的情況就抓住了解題的關(guān)鍵 kA3BCsin302sin301112442DEmashmamghmgfmafmgfsmghmgh物體重力勢能的增加量等于克服重力做的功，正確；合力做的功等于動能的減少量， 項(xiàng)錯， 項(xiàng)正確；機(jī)械能的損失量等于克服摩擦力做的功，因，所以，故克服摩擦力做的功【解析】為，項(xiàng)錯誤【答案】 A

4、C【點(diǎn)評】 每一種力做功都會使能量由一種形式向另一種形式轉(zhuǎn)化，不同的力做功，轉(zhuǎn)化能量的形式不同，應(yīng)理順各種功能關(guān)系及相關(guān)能的轉(zhuǎn)化情況特別注意機(jī)械能的變化等于除重力(彈力)之外的力做的功 1在機(jī)械能守恒定律中，對守恒量理解錯誤，應(yīng)該是系統(tǒng)內(nèi)各部分的動能、重力勢能(彈性勢能)的總量守恒 2在系統(tǒng)機(jī)械能守恒中，高度的變化計(jì)算錯誤，誤認(rèn)為升高和降低高度差都一樣 3系統(tǒng)內(nèi)各部分之間速度關(guān)系尋找錯誤，誤認(rèn)為系統(tǒng)內(nèi)各部分速度大小相等 4忽略摩擦力做功可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，錯誤地認(rèn)為摩擦力一定做負(fù)功【例3】(雙選)如圖5-4-2所示，物體A放在足夠長的木板B上，木板B放在水平地面上，在拉力F的作用下，使物體A做勻加

5、速直線運(yùn)動當(dāng)物體A相對于地面運(yùn)動了0.1m時(shí)，B對A的摩擦力做的功為-10J，則A對B的摩擦力做功的大小可能是()A0 B10JC大于10J D無法確定圖5-4-2【錯解】 B對A的摩擦力做功為10J，則反作用力即A對B的摩擦力做功也為10J，所以選B.【錯解原因】 牛頓第三定律指出：作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直線上有些同學(xué)錯誤地認(rèn)為作用力和反作用力的功也一定大小相等，這就難免出現(xiàn)錯誤1210J 10J AB.AABBABBABBABBABWF sWFsssWABssWW摩摩本題有三種可能： 靜止，則 對 的摩擦力做功為零； 運(yùn)動，且 和 間有相對運(yùn)動，所以：，而， 和 相

6、對靜止一起運(yùn)動，因?yàn)?，所以【故選正解】【糾錯心得】 簡單地理解為作用力和反作用力的功大小相等是導(dǎo)致錯解的罪魁禍?zhǔn)鬃饔昧头醋饔昧Ψ謩e作用在兩個物體上，兩個物體的運(yùn)動狀態(tài)不一定相同，在相互作用力方向上的位移也不一定相同，所以作用力和反作用力的功不一定相等【例4】如圖5-4-3所示，物體A無初速地沿光滑圓弧滑下至最低點(diǎn)C后，又沿水平軌道前進(jìn)至D與質(zhì)量、大小完全相同的物體B發(fā)生動能沒有損失的碰撞，碰撞后兩球交換速度B用長L的細(xì)線懸于O點(diǎn)，恰與水平地面切于D點(diǎn)A與水平地面間動摩擦因數(shù)=0.1，已知A初始高度h=2m，CD=1m，g取10m/s2.問：題型一功能原理與能量轉(zhuǎn)化和守恒定律題型一功能原理與能

7、量轉(zhuǎn)化和守恒定律(1)若懸線L=2m，A與B能碰幾次？最后A停在何處？(2)若B能繞懸點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，L滿足什么條件時(shí)，A、B將只能碰兩次？A最終停于何處？【切入點(diǎn)】本題涉及的過程很多，但解題方法并不難，你要想一下如何使復(fù)雜問題簡單化，這是追求的最高境界本題的關(guān)鍵是兩個物體碰撞后速度交換圖5-4-3 120m 10102AsmghmgshssnCCD由題意知，碰撞過程動能沒有損失，兩物體交換速度，說明重力勢能最后轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，設(shè) 球在水平面上來回運(yùn)動的距離為 ， 則由功能關(guān)系得： ，碰撞次數(shù)為 次最后球停解析】在【點(diǎn) 1212222122211222120.76m20mBBvvvmgmLm

8、vmg LmvAmvmghmgCDLC設(shè)剛好 能做完整的圓周運(yùn)動，則 在最高點(diǎn)由重力提供向心力，并設(shè)其在最高點(diǎn)的速度為 ，在最低點(diǎn)的速度為 ，由牛頓第二定律得： 根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 對 的全過程運(yùn)用動能定理得 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)，得 再由式得最后停在 點(diǎn)右側(cè)的地方【思維拓展】本題考查功能關(guān)系、向心力公式、機(jī)械能守恒定律等物理學(xué)主干知識的綜合運(yùn)用能力主要是考查考生對物理過程的分析能力，運(yùn)用功能關(guān)系時(shí)選擇適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)列方程，對臨界狀態(tài)條件的準(zhǔn)確確定復(fù)習(xí)時(shí)要格外重視物理過程的分析，才能靈活地運(yùn)用物理規(guī)律解題跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練1如圖5-4-4所示，某電站蓄水池(上游水庫)可視為長方體，有效總庫容量(可用于發(fā)

9、電)為V，蓄水后水位高出下游水面H，發(fā)電過程中上游水庫水位最大落差為d.統(tǒng)計(jì)資料表明，該電站年抽水用電為2.4108kWh，年發(fā)電量為1.8108kWh.(水的密度為，重力加速度為g，涉及重力勢能的計(jì)算均以下游水面為零勢能面)求：(1)該電站日均發(fā)電量為多少？(2)能用于發(fā)電的水的最大重力勢能是多少？電站的總效率有多大？圖5-4-4 885p8811.8 10 kW h1.8 10kW h5 10 kW h.3652()21.8 1075%.2.4 10HddEVg HWW 出入該電站年發(fā)電量為，日平均發(fā)電量為 由于上游水庫蓄水后水位高出下游水面 ，上游水庫水位最大落差為 ，故能用于發(fā)電的水的

10、最大重力勢能 電站的總效率【解析】【例5】如圖5-4-5所示，利用皮帶運(yùn)輸機(jī)將物體由地面運(yùn)送到高出水平地面的C平臺上，C平臺離地面的豎直高度為5m，已知皮帶和物體間的動摩擦因數(shù)為0.75，運(yùn)輸機(jī)的皮帶以2m/s的速度勻速順時(shí)針運(yùn)動且皮帶和輪子之間不打滑(g=10m/s2，sin37=0.6)(1)假設(shè)皮帶在運(yùn)送物體的過程中始終是張緊的，為了將地面上的物體能夠運(yùn)送到平臺上，皮帶的傾角最大不能超過多少？題型二傳送帶與功能原理相關(guān)的問題題型二傳送帶與功能原理相關(guān)的問題(2)皮帶運(yùn)輸機(jī)架設(shè)好之后，皮帶與水平面的夾角為=30.現(xiàn)將質(zhì)量為1kg的小物體輕輕地放在皮帶的A處，運(yùn)送到C處試求由于運(yùn)送此物體，運(yùn)

11、輸機(jī)比空載時(shí)多消耗的能量圖5-4-5【切入點(diǎn)】本題的難度在第(2)問在運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送物體的過程中，要理清有哪些能量參與了轉(zhuǎn)化，運(yùn)輸機(jī)多消耗的能量都轉(zhuǎn)化成了什么能，為了求這些能量需求什么量【解析】 (1)要將物體運(yùn)送到平臺上，物體所受到的力應(yīng)該滿足mgcosmgsin tan=0.75，所以37 222cossincossin1.5m/s42m/sm23Pmgmgmaaggvsa物體放在皮帶上后先做勻加速運(yùn)動，當(dāng)速度達(dá)到皮帶的速度時(shí)再做勻速運(yùn)動，物體勻加速時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有物體的加速度為 物體速度達(dá)到所經(jīng)過的位移228m34 m3 cos8.7J 18.7J2J50J60.7J2vsvtasss

12、QmgsEQmvmgh 此過程中，物體與皮帶開始接觸的點(diǎn)通過的位移是物體與皮帶的相對位移因滑動摩擦產(chǎn)生的熱因運(yùn)送此物體電動機(jī)多輸出的電能【思維拓展】傳送帶問題設(shè)問的角度一般有兩個： 動力學(xué)角度，如求物體在傳送帶上運(yùn)動的時(shí)間、物體在傳送帶上能達(dá)到的速度、物體相對傳送帶滑過的位移，方法是牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)規(guī)律，還要與實(shí)際情況相符 能量的角度：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(jī)多消耗的電能等分析清楚有哪些能參與了轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵在求解時(shí)特別注意因摩擦而產(chǎn)生的熱能Q等于滑動摩擦力與相對路程的乘積跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練2一質(zhì)量為M=2.0kg的小物塊與足夠長的水平

13、傳送帶一起運(yùn)動，被一水平向左飛來的子彈擊中并從物塊中穿過，如圖5-4-6所示，地面觀察者記錄了小物塊被擊穿后的速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖5-4-7所示，圖中所示向右方向?yàn)檎较蛞阎獋魉蛶У乃俣缺３植蛔?，g取10m/s2.圖5-4-6(1)計(jì)算物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)(2)計(jì)算傳送帶總共對外做了多少功子彈射穿物塊后系統(tǒng)有多少能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？圖5-4-7 22NN14.0m/s2.0m/s2 2.00.210ffavatFMaFFFMgMaMg由速度圖象可得，物體在滑動摩擦力的作用下做勻變速運(yùn)動的加速度為 ，有： 由牛頓第二定律得滑動摩擦力：其中：，由以上各式解得：【解析】 k2222k023s2

14、.0 3m6.0m 4.0 6.0J24J 1111(2.0 42.0 2 )J222212JfssvtWF sEEMvMv由速度圖象可知，傳送帶與物塊存在摩擦力的時(shí)間只有，設(shè)傳送帶在這段時(shí)間內(nèi)移動的位移為 ，則：所以傳送帶做的功：在物塊被子彈擊中獲得向左的速度到與傳送帶一起勻速運(yùn)動的過程中，物塊動能減少了： k024 12 J36J 4.02.0 m/s6m/s 4.0m/s63m9m22 QQfEWEvvvvstEF s 根據(jù)能量守恒定律，產(chǎn)生的內(nèi)能產(chǎn)生的內(nèi)能還可用以下辦法求解： 以傳送帶為參考系，物塊以相對于傳送帶的初速度為： 從向左運(yùn)動到相對傳送帶靜止的過程中，物塊相對傳送帶通過的路程

15、為：所以產(chǎn)生的內(nèi)能4.0 9J36J0()(2011)548.(2) 1. avbhh單選山東卷 如圖所示，將小球 從地面以初速度豎直上拋的同時(shí)，將另一相同質(zhì)量的小球從距地面 處由靜止釋放，兩球恰在處相遇 不計(jì)空氣阻力則圖5-4-8A兩球同時(shí)落地B相遇時(shí)兩球速度大小相等C從開始運(yùn)動到相遇，球a動能的減少量等于球b動能的增加量D相遇后的任意時(shí)刻，重力對球a做功功率和對球b做功功率相等答案：C220000001122220C22hhtgtv tgthghtgtghvvghvgtvvmghmgh設(shè)相遇時(shí)間為 ，則有，聯(lián)立兩式解得，相遇時(shí)甲的速度為，乙的速度為，故兩者速度不相等，也不能同時(shí)落地，相遇之

16、后的速度不同，故重力的功率也不相同；根據(jù)動能定理，兩球重力做功分別為、，【解析】正確2.(雙選)(2010江蘇卷)如圖5-4-9所示，平直木板AB傾斜放置，板上的P點(diǎn)距A端較近，小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)由A到B逐漸減小，先讓物塊從A由靜止開始滑到B.然后，將A著地，抬高B，使木板的傾角與前一過程相同，再讓物塊從B由靜止開始滑到A.上述兩過程相比較，下列說法中一定正確的有( )A物塊經(jīng)過P點(diǎn)的動能，前一過程較小B物塊從頂端滑到P點(diǎn)的過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量，前一過程較少C物塊滑到底端的速度，前一過程較大D物塊從頂端滑到底端的時(shí)間，前一過程較長圖5-4-9AD【解析】 考查功能關(guān)系及力和運(yùn)動關(guān)系由

17、于小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)由A到B逐漸減小，因此物塊在AP段的摩擦力大于BP段的摩擦力，物塊由A滑到P的合力小于由B滑到P的合力，又由于P離A端較近，因此A滑到P過程合力做功小于B滑到P合力做功，根據(jù)動能定理可知，A項(xiàng)正確；產(chǎn)生的熱量等于克服摩擦力做功，由于A到P摩擦力大而位移小，B到P摩擦力小而位移大，因此無法比較克服摩擦力做功，B項(xiàng)錯誤；從頂端滑到底端的過程中重力做功相等，克服摩擦力做功相等，根據(jù)動能定理，到底端時(shí)的動能相等，速度相等，C項(xiàng)錯誤；由下滑的v-t圖象可知，在位移相同，末速度相同的情況下，前一過程時(shí)間較長3.(2010全國卷)如圖5-4-10所示，MNP為豎直面內(nèi)一固定軌道，

18、其圓弧段MN與水平段NP相切于N，P端固定一豎直擋板M相對于N的高度為h，NP長度為s.一木塊自M端從靜止開始沿軌道下滑，與擋板發(fā)生一次完全彈性碰撞后停止在水平軌道上某處若在MN段的摩擦可忽略不計(jì)，物塊與NP段軌道間的動摩擦因數(shù)為，求物塊停止的地方與N點(diǎn)距離的可能值圖5-4-10pppEWEWmsEmghWmgs根據(jù)功能原理，在物塊從開始下滑到靜止的過程中，物塊重力勢能減小的數(shù)值與物塊克服摩擦力所做功的數(shù)值相等，即 設(shè)物塊質(zhì)量為 ，在水平滑道上滑行的總路程為 ，則 【 解析】.22NdPssdhds 設(shè)物塊在水平軌道上停住的地方與 點(diǎn)的距離為若物塊在與 碰撞后，在到達(dá)圓弧形軌道前停止，則 聯(lián)立

19、式得 2222hhssPssdhds 此結(jié)果在時(shí)有效若，則物塊與 碰撞后，可再一次滑上圓弧形軌道，滑下后在水平軌道上停止，此時(shí)有 聯(lián)立式得4.(佛山模擬)“滔天濁浪排空來，翻江倒海山為摧”的錢塘江大潮，被譽(yù)為天下奇觀小莉設(shè)想用錢塘江大潮來發(fā)電，在江海交接某處建一大壩，形成一個面積為1.0107m2，漲潮時(shí)水深達(dá)25m的蓄水湖，關(guān)上水閘，退潮后壩內(nèi)外水位差為2m.若發(fā)電時(shí)水重力勢能的12%轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并只有退潮時(shí)發(fā)電，每天漲潮兩次，求該電站每天能發(fā)多少電？根據(jù)圖中情景，說明圖5-4-11中的A、B兩臺機(jī)器(有一臺是發(fā)電機(jī)，另一臺是電 動 機(jī) ) ， 哪 臺 是 發(fā) 電 機(jī) ？ ( 已 知 水 的

20、 密 度=1.0103kg/m3，g=10m/s2)圖5-4-112p2p102m121122212%0.124.8 10 JhmVShhhEmg hgShhgShEESghA 退潮時(shí)水的落差是，水的質(zhì)量是這些水的重心下降高度重力勢能減少： 每天發(fā)【解出的電能為，析】為發(fā)電機(jī)5.(單選)(中山模擬)如圖5-4-12，質(zhì)量為M、長度為L的小車靜止在光滑的水平面上質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在小車的最左端現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上，使物塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動物塊和小車之間的摩擦力為f.物塊滑到小車的最右端時(shí)，小車運(yùn)動的距離為s.在這個過程中，以下結(jié)論正確的是( )A物塊到達(dá)小車最右端

21、時(shí)具有的動能為F(L+s)B物塊到達(dá)小車最右端時(shí)，小車具有的動能為FsC物塊克服摩擦力所做的功為fLD物塊和小車增加的機(jī)械能為F(L+s)-fL答案：D圖5-4-12【解析】 物塊動能的增加等于合外力對它做的功，所以物塊到達(dá)最右端時(shí)具有的動能為(F-f)(s+L)，A不正確小車具有的動能為fs，B不正確物塊克服摩擦力做的功為f(s+L)，C不正確根據(jù)功能關(guān)系，系統(tǒng)增加的機(jī)械能等于系統(tǒng)外力做的功減去轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的那一部分，D正確6.(雙選)為了研究機(jī)械能損失問題，小張同學(xué)用紙板制作一個凹面軌道如圖5-4-13所示，滑塊由靜止軌道下滑，過O點(diǎn)后滑上右邊曲面B時(shí)速度恰好為零，O點(diǎn)附近光滑，滑塊過O點(diǎn)不

22、發(fā)生碰撞，小張用彈簧給滑塊從B點(diǎn)一個初速度v0沿原路往回滑動，到達(dá)A點(diǎn)時(shí)也恰好速度為零不考慮往返過程中摩擦力的差異，則( )圖5-4-1320A4BCDvABhgAOBQmg hAOBQmg hAOB 、 兩點(diǎn)間的高度差為滑塊在粗糙軌道上滑動時(shí)有轉(zhuǎn)化為軌道和滑塊的內(nèi)能滑塊在粗糙軌道上滑動時(shí)有轉(zhuǎn)化為滑塊的內(nèi)能在光滑軌道上滑塊受到變化的支持力作用時(shí)滑塊機(jī)械能不守恒答案：AB202012.4ABmg hQmg hBAmvmg hQvABhg 從 到 重力勢能減少，則可知轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量為 若從 至 ，其動能損失一部分轉(zhuǎn)化為重力勢能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能， 由能量守恒定律得： 由解得 、 間的高度差為【解析】