高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒課件

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1、機(jī)械能及其守恒定律機(jī)械能及其守恒定律 第五章第五章第第4講功能關(guān)系能量守恒講功能關(guān)系能量守恒 功能關(guān)系、能量守恒 1功能關(guān)系 (1)能的概念：一個(gè)物體能夠_，這個(gè)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(zhuǎn)化 (3)做功的過程一定伴隨著_，而且_必通過做功來實(shí)現(xiàn)對(duì)外做功對(duì)外做功 相互轉(zhuǎn)化相互轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化多少能量多少能量 能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化 2能量轉(zhuǎn)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(gè)物體_到另一個(gè)物體產(chǎn)生產(chǎn)生消失消失轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移 【跟蹤訓(xùn)練】 (單選)某體育特長(zhǎng)生扔實(shí)

2、心球，出手時(shí)實(shí)心球的動(dòng)能為120 J關(guān)于人對(duì)實(shí)心球的做功情況和能量轉(zhuǎn)化情況，下列說法正確的是() A此人對(duì)實(shí)心球做了120 J的功，將體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為實(shí)心球的動(dòng)能 B此人對(duì)實(shí)心球做的功無法計(jì)算 C此人對(duì)實(shí)心球沒有做功，因此沒有能量的轉(zhuǎn)化 D此人對(duì)實(shí)心球做了120 J的功，將實(shí)心球的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為實(shí)心球的動(dòng)能 【答案】A 【解析】本題要求的是人對(duì)實(shí)心球做的功，由于人對(duì)實(shí)心球的作用力是變力，且位移未知，不能運(yùn)用功的計(jì)算公式來計(jì)算，可根據(jù)功能關(guān)系，人對(duì)實(shí)心球做功，使實(shí)心球動(dòng)能增加，因此，此人對(duì)實(shí)心球所做的功等于鉛球動(dòng)能的增加，即120 J，將體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為實(shí)心球的動(dòng)能故只有A正確 1功能關(guān)系

3、做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，做功的數(shù)值等于轉(zhuǎn)化的能量，這是功能關(guān)系的普遍意義 2功能關(guān)系的主要形式 (1)合外力做的功等于物體動(dòng)能的增量：W合Ek. (2)重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量：WGEp.功能關(guān)系和能量轉(zhuǎn)化與守恒功能關(guān)系和能量轉(zhuǎn)化與守恒 (3)彈力做的功等于彈性勢(shì)能的減少量：WEp. 此處，統(tǒng)一有EpE末E初 (4)除系統(tǒng)內(nèi)的重力和彈力以外，其他力做的總功等于系統(tǒng)機(jī)械能的增量WFE末E初 (5)由于滑動(dòng)摩擦而產(chǎn)生的熱量等于滑動(dòng)摩擦力乘以相對(duì)路程 靜摩擦力即使對(duì)物體做功，也沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 注意：對(duì)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(jī)械能損失 3能

4、量的轉(zhuǎn)化與守恒 減少的總量一定等于增加的總量，據(jù)此列出等式：E減E增 (多選)(2015年瓊海模擬)短跑比賽時(shí)，運(yùn)動(dòng)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(shí)提升身體重心，示意圖如圖541所示假設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員，在起跑時(shí)前進(jìn)距離s內(nèi)，重心升高h(yuǎn)，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(guó)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(jī)獲得冠軍現(xiàn)假設(shè)她的質(zhì)量為m，她進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)水對(duì)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(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?() A她的動(dòng)能減少了Fh B她的重力勢(shì)能減少了mgh C她的機(jī)械能減少了(Fmg)h D她的機(jī)械能減少了Fh 【答案】BD 【解析】 運(yùn)動(dòng)員進(jìn)水過程中合力對(duì)他做功為(mgF)h，由動(dòng)能定理可知，她的動(dòng)能減少了(Fmg)h.故A錯(cuò)誤重力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做功為mgh，她的重力勢(shì)能減小了mgh，故B正確運(yùn)動(dòng)員克服阻力做功為Fh，她的機(jī)械能減少了Fh，故C錯(cuò)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(dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力不不同同點(diǎn)點(diǎn)能量能量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)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(jī)械能從一個(gè)物中，只有機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體

6、體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體(靜摩靜摩擦力起著傳遞機(jī)械能的作擦力起著傳遞機(jī)械能的作用用)，而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為，而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)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(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移功，將部分機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體到另一個(gè)物體(2)部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此部部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此部分能量就是系統(tǒng)機(jī)械能的損失量分能量就是系統(tǒng)機(jī)械能的損失量一對(duì)一對(duì)摩擦摩擦力的力的總功總功方面方面一對(duì)靜摩擦力所做功的代一對(duì)靜摩擦力所做功的代數(shù)總和等于零數(shù)總和等于零一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力對(duì)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(gè)物體相對(duì)路程的乘積，即個(gè)物體相對(duì)路程的乘積，即Wffl相對(duì)相對(duì)，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(jī)械能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能功，系統(tǒng)損失機(jī)械能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能相同點(diǎn)相同點(diǎn)正功、負(fù)功、不做功方面正功、負(fù)功、不做功方面兩種摩擦力對(duì)物體可以做正功、負(fù)兩種摩擦力對(duì)物體可以做正功、負(fù)功，還可以不做功功，還可以不做功 易錯(cuò)警示：一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力做功所產(chǎn)生的熱量Qfl相對(duì)，其中l(wèi)相對(duì)是物體間相對(duì)路徑長(zhǎng)度如果兩物體同向運(yùn)動(dòng)，l相對(duì)為兩物體對(duì)地位移大小之差；如果兩物體反向運(yùn)動(dòng)，l相對(duì)為兩物體對(duì)地位移大小之和；如果一個(gè)物體相對(duì)另一個(gè)物體做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則l相對(duì)為兩物體相對(duì)滑

8、行路徑的總長(zhǎng)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(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，始終保持v02 m/s 的速率運(yùn)行現(xiàn)把一質(zhì)量m10 kg的工件(可看為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)時(shí)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(dòng)摩擦因數(shù)； (2)電動(dòng)機(jī)由于傳送工件多消耗的電能 一題一得 本題(2)問中求電動(dòng)機(jī)多消耗的電能W共有三部分，一是工件獲得的動(dòng)能Ek，二是工件增加的勢(shì)能Ep，三是由于工件與皮帶在相對(duì)滑動(dòng)的過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能Q.能量是體現(xiàn)各種物理現(xiàn)象關(guān)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(fù)雜細(xì)節(jié)的處理，使問題得

9、以簡(jiǎn)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(xiàn)做功W1，生熱Q1；第二次讓B在光滑水平面可自由滑動(dòng)，F(xiàn)做功W2，生熱Q2，則下列關(guān)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?yàn)槟緣KB不固定時(shí)木塊A的位移要比固定時(shí)長(zhǎng)，所以W1W2; 摩擦產(chǎn)生的熱量Qfs相對(duì)，兩次都從木塊B左端滑到右端，相對(duì)位移相等，所以Q1Q2. (2015年成都模擬)如圖544所示質(zhì)量為

10、m0.1 kg的小物塊(可以視為質(zhì)點(diǎn))置于平臺(tái)末端A點(diǎn)，平臺(tái)的右下方有一個(gè)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(zhì)彈簧拴接在擋板上，彈簧的自然長(zhǎng)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(xiàn)給小物塊一大小為v02 m/s的初速度，使之在空中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，恰好從斜面體的頂端B無碰撞地進(jìn)入斜面，并沿斜面運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過C點(diǎn)后再沿粗糙水平面運(yùn)動(dòng)，過一段時(shí)間開始?jí)嚎s輕質(zhì)彈簧小物塊速度減為零時(shí)，彈簧被壓縮了x0.1 m已知小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，設(shè)小物塊經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)無能量損失，重力加速度g取10 m

11、/s2，求： 功能關(guān)系和能量守恒定律是廣東高考的必考內(nèi)容，該類型的問題具有非常強(qiáng)的綜合性，題目類型以計(jì)算題為主，通常會(huì)與其他物理的相關(guān)知識(shí)結(jié)合，試題過程復(fù)雜、靈活性強(qiáng)、難度大，我們經(jīng)常需要用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)來解決一些單體多過程，或者多體多過程問題 多運(yùn)動(dòng)過程問題是近幾年高考試題中的熱點(diǎn)題型，往往應(yīng)用動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律等規(guī)律，需要在解題時(shí)冷靜思考，弄清運(yùn)動(dòng)過程，注意不同過程連接點(diǎn)速度的關(guān)系，對(duì)不同過程運(yùn)用不同規(guī)律分析解決將求解多過程問題用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)將求解多過程問題用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn) 過山車是游樂場(chǎng)中常見的設(shè)施如圖 545 所示是一種過山車的簡(jiǎn)易模型，它由水平軌道和豎直平

12、面內(nèi)的三個(gè)圓形軌道組成，B、C、D分別是三個(gè)圓形軌道的最低點(diǎn)，B、C間距與C、D間距相等，半徑 R12.0 m、R21.4 m一個(gè)質(zhì)量m1.0 kg的小球(視為質(zhì)點(diǎn))，從軌道的左側(cè)A點(diǎn)以v012.0 m/s的初速度沿軌道向右運(yùn)動(dòng)，A、B間距L16.0 m小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，圓形軌道是光滑的假設(shè)水平軌道足夠長(zhǎng)，圓形軌道間不相互重疊重力加速度取 g10 m/s2，計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)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(guān)系和豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)結(jié)合的問題，關(guān)鍵是第一要分析各階段有哪些力做功，第二要靈活運(yùn)用豎直平面的圓軌道模型 如

13、圖546，質(zhì)量為m1 kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊輕輕放在水平勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶上的P點(diǎn)，隨傳送帶運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)后水平拋出，小物塊恰好無碰撞地沿圓弧切線從B點(diǎn)進(jìn)入豎直光滑圓弧軌道下滑，圓弧軌道與質(zhì)量為M2 kg的足夠長(zhǎng)的小車左端在最低點(diǎn)O點(diǎn)相切，并在O點(diǎn)滑上小車，水平地面光滑，當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)到障礙物Q處時(shí)與Q發(fā)生無機(jī)械能損失的碰撞碰撞前物塊和小車已經(jīng)相對(duì)靜止，而小車可繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)(物塊始終在小車上)，小車運(yùn)動(dòng)過程中和圓弧無相互作用已知圓弧半徑R1.0 m，圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為53，A點(diǎn)距水平面的高度h0.8 m，物塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，重力加速度g10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6.試求：