2019年高考物理總復(fù)習 第五章 機械能 第3課時 功能關(guān)系 能量守恒定律課件 教科版.ppt

第3課時功能關(guān)系能量守恒定律 基礎(chǔ)回顧 核心探究 演練提升 基礎(chǔ)回顧自主梳理 融會貫通 知識梳理 一 功能關(guān)系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著 而且必須通過做功來實現(xiàn) 能量轉(zhuǎn)化 能量的轉(zhuǎn)化 能量 能量的轉(zhuǎn)化 3 常見的功能關(guān)系 Ek 動能 動能 Ep 減少 增加 Ep 減少 增加 Ep 電勢能 電勢能 E機 機械能 熱量 水平面上固定一半徑為R且圓弧部分光滑的半圓形軌道 小物體質(zhì)量為m 壓緊理想彈簧后突然釋放 彈出后經(jīng)動摩擦因數(shù)為 長為L的粗糙水平面后恰能到軌道最高點A 如圖所示 則 1 滑動摩擦力做功 Wf 物體與水平面內(nèi)能 物體機械能將 2 到達A點過程中 重力做功 WG 重力勢能 動能 3 恰到達最高點A 說明此時物體動能為EkA 4 開始時 物體壓縮彈簧 彈力對物體做 彈性勢能 大小為 mgL 增加 mgL 減少 mgL 2mgR 增加2mgR 減少2mgR 負功 增加 二 能量守恒定律1 內(nèi)容 能量既不會憑空 也不會憑空消失 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 在的過程中其總量 2 表達式 1 E初 E末 初狀態(tài)各種能量的等于末狀態(tài)各種能量的 2 E增 E減 增加的那些能量的增加量等于減少的那些能量的減少量 產(chǎn)生 轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移 保持不變 總和 總和 自主檢測 1 思考判斷 1 力對物體做了多少功 物體就有多少能 2 物體在速度增大時 其機械能可能在減小 3 滑動摩擦力做功時 一定會引起機械能的轉(zhuǎn)化 4 一個物體的能量增加 必定有別的物體能量減少 5 功可以變?yōu)槟?能可以變?yōu)楣?答案 1 2 3 4 5 2 多選 下列對能量守恒定律的認識 正確的是 A 某種形式的能量減少 一定存在其他形式的能量增加B 某個物體的能量減少 必然有其他物體的能量增加C 散失到周圍環(huán)境中的內(nèi)能還能回收重新利用D 石子從空中落下 最后停止在地面上 說明機械能消失了 AB 解析 由能量守恒定律可知 能量既不會消滅 也不會創(chuàng)生 能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式 或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體 選項A B正確 D錯誤 散失到周圍環(huán)境中的內(nèi)能不能回收重新利用 選項C錯誤 3 2018 河北唐山模擬 多選 光滑水平面上靜置一質(zhì)量為M的木塊 一質(zhì)量為m的子彈以水平速度v1射入木塊 以v2速度穿出 木塊速度變?yōu)関 對這個過程 下列說法中正確的是 A 子彈對木塊做的功等于Mv2B 子彈對木塊做的功等于子彈克服阻力做的功C 子彈對木塊做的功等于木塊獲得的動能與子彈跟木塊間摩擦生熱的內(nèi)能之和D 子彈損失的動能等于木塊的動能跟子彈與木塊間摩擦轉(zhuǎn)化的內(nèi)能之和 AD 4 2018 海南三亞模擬 如圖所示 長為L的輕繩懸掛一個質(zhì)量為m的小球 開始時繩豎直 小球與傾角 45 且靜止于水平面的三角形物塊剛好接觸 現(xiàn)用水平恒力F向左推動三角形物塊 直至輕繩與斜面平行 此時小球的速度大小為v 重力加速度為g 不計所有的摩擦 下列說法中正確的是 A 上述過程中 推力F做的功為FLB 上述過程中 斜面對小球做的功等于小球增加的動能C 上述過程中 推力F做的功等于小球增加的機械能D 輕繩與斜面平行時 繩對小球的拉力大小為mgsin45 A 核心探究分類探究 各個擊破 考點一功能關(guān)系的理解與應(yīng)用 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 力學中幾種常見的功能關(guān)系如下 典例1 2018 山東濰坊模擬 多選 如圖所示 在升降機內(nèi)固定一光滑的斜面體 一輕彈簧的一端連在位于斜面體上方的固定木板B上 另一端與質(zhì)量為m的物塊A相連 彈簧與斜面平行 整個系統(tǒng)由靜止開始加速上升高度h的過程中 A 物塊A的重力勢能增加量一定等于mghB 物塊A的動能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的代數(shù)和C 物塊A的機械能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的代數(shù)和D 物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)的機械能增加量等于斜面對物塊的支持力和B對彈簧的拉力做功的代數(shù)和 CD 核心點撥 升降機加速上升 根據(jù)牛頓第二定律 判斷彈簧彈力是否發(fā)生變化 根據(jù)除重力以外其他力做的功等于機械能的增量 判斷物體機械能的變化 解析 物塊A開始受重力 支持力 彈簧的彈力處于平衡狀態(tài) 當具有向上的加速度時 合力向上 彈簧彈力和支持力在豎直方向上的分力大于重力 所以彈簧的彈力增大 物塊A相對于斜面向下運動 物塊A上升的高度小于h 所以重力勢能的增加量小于mgh 選項A錯誤 物塊A受重力 支持力 彈簧的彈力 對物塊A用動能定理 物塊A的動能增加量等于斜面的支持力 彈簧的拉力和重力對其做功的代數(shù)和 選項B錯誤 物塊A機械能的增加量等于斜面支持力和彈簧彈力做功的代數(shù)和 選項C正確 物塊A和彈簧組成系統(tǒng)的機械能增加量應(yīng)等于除重力和彈簧彈力以外的其他力做功的代數(shù)和 即應(yīng)等于除重力和彈簧力以外的其他力做功的代數(shù)和 即等于斜面對物塊的支持力和B對彈簧拉力做功的代數(shù)和 選項D正確 反思總結(jié)功能關(guān)系的選用方法對于一般的能量變化采用直接法來判斷 如重力做功是重力勢能變化的原因和量度 彈簧的彈力做功是彈性勢能變化的原因和量度 電場力做功是電勢能變化的原因和量度 合外力做功是動能變化的原因和量度 除重力以外的力做功是機械能變化的原因和量度 1 彈力和摩擦力做功時的功能關(guān)系 2018 河北唐山模擬 輕質(zhì)彈簧右端固定在墻上 左端與一質(zhì)量m 0 5kg的物塊相連 如圖 甲 所示 彈簧處于原長狀態(tài) 物塊靜止且與水平面間的動摩擦因數(shù) 0 2 以物塊所在處為原點 水平向右為正方向建立x軸 現(xiàn)對物塊施加水平向右的外力F F隨x軸坐標變化的關(guān)系如圖 乙 所示 物塊運動至x 0 4m處時速度為零 則此時彈簧的彈性勢能為 g取10m s2 A 3 1JB 3 5JC 1 8JD 2 0J A 多維訓練 解析 物塊與水平面間的摩擦力為f mg 1N 現(xiàn)對物塊施加水平向右的外力F 由F x圖像面積表示外力F做的功 可知F做功W 3 5J 克服摩擦力做功Wf fx 0 4J 由功能關(guān)系可知W Wf Ep 此時彈簧的彈性勢能為Ep 3 1J 選項A正確 2 導(dǎo)學號58826112 重力 摩擦力做功時的功能關(guān)系 多選 如圖 一固定斜面傾角為30 一質(zhì)量為m的小物塊自斜面底端以一定的初速度 沿斜面向上做勻減速運動 加速度的大小等于重力加速度的大小g 若物塊上升的最大高度為H 則此過程中 物塊的 A 動能損失了2mgHB 動能損失了mgHC 機械能損失了mgHD 機械能損失了mgH AC 考點二摩擦力做功與能量的關(guān)系 兩種摩擦力做功情況比較 典例2 2018 江西南昌模擬 多選 在大型物流貨場 廣泛應(yīng)用著傳送帶搬運貨物 如圖 甲 所示 與水平面傾斜的傳送帶以恒定速率運動 皮帶始終是繃緊的 將m 1kg的貨物放在傳送帶上的A處 經(jīng)過1 2s到達傳送帶的B端 用速度傳感器測得貨物與傳送帶的速度v隨時間t變化圖像如圖 乙 所示 已知重力加速度g 10m s2 由v t圖可知 A A B兩點的距離為2 4mB 貨物與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0 5C 貨物從A運動到B過程中 傳送帶對貨物做功大小為12 8JD 貨物從A運動到B過程中 貨物與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量為4 8J BD 核心點撥 1 前后兩段時間 傳送帶對貨物的摩擦力方向斜向下與斜向上 對貨物做正功 做負功 2 前后兩段時間 貨物與傳送帶間的相對位移 x1 vt1 x1 x2 x2 vt2 反思總結(jié)摩擦生熱掌握 三點 1 大小 系統(tǒng)內(nèi)因滑動摩擦力做功產(chǎn)生的熱量Q fx相對 2 原因 有滑動摩擦力的系統(tǒng)內(nèi)存在相對位移 摩擦生熱Q fx相對中 x相對是兩物體間相對運動的位移 即同向相加 反向相減 3 能量轉(zhuǎn)化有兩種形式 一是相互摩擦的物體之間機械能轉(zhuǎn)移 二是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 即熱量 多維訓練 1 導(dǎo)學號58826113 動能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化 多選 如圖所示 水平傳送帶由電動機帶動 并始終保持以速度v勻速運動 現(xiàn)將質(zhì)量為m的某物塊無初速地放在傳送帶的左端 經(jīng)過時間t物塊保持與傳送帶相對靜止 設(shè)物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為 對于這一過程 下列說法正確的是 ACD 2 彈性勢能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化 如圖所示 勁度系數(shù)為k的輕彈簧一端固定在墻上 個小物塊 可視為質(zhì)點 從A點以初速度v0向左運動 接觸彈簧后運動到C點時速度恰好為零 彈簧始終在彈性限度內(nèi) A C兩點間距離為L 物塊與水平面間動摩擦因數(shù)為 重力加速度為g 則物塊由A點運動到C點的過程中 下列說法正確的是 A 彈簧和物塊組成的系統(tǒng)機械能守恒B 物塊克服摩擦力做的功為mC 彈簧的彈性勢能增加量為 mgLD 物塊的初動能等于彈簧的彈性勢能增加量與摩擦產(chǎn)生的熱量之和 D 考點三能量守恒定律的理解與應(yīng)用 1 對能量守恒定律的理解 1 轉(zhuǎn)化 某種形式的能量減少 一定存在其他形式的能量增加 且減少量和增加量一定相等 2 轉(zhuǎn)移 某個物體的能量減少 一定存在其他物體的能量增加 且減少量和增加量相等 2 運用能量守恒定律解題的基本思路 典例3 2018 山東泰安模擬 如圖所示 一物體質(zhì)量m 2kg 在傾角 37 的斜面上的A點以初速度v0 3m s下滑 A點距彈簧上端B的距離AB 4m 當物體到達B點后將彈簧壓縮到C點 最大壓縮量BC 0 2m 然后物體又被彈簧彈上去 彈到的最高位置為D點 D點距A點的距離AD 3m 擋板及彈簧質(zhì)量不計 g取10m s2 sin37 0 6 求 1 物體與斜面間的動摩擦因數(shù) 2 彈簧的最大彈性勢能Epm 審題指導(dǎo) 答案 1 0 52 2 24 46J 反思總結(jié)能量的轉(zhuǎn)化問題小結(jié)涉及滑動摩擦力做功 機械能不守恒 機械能要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 熱量 若涉及彈簧類問題 研究系統(tǒng)包含彈簧 則彈力做功不影響系統(tǒng)的機械能 若研究對象不包含彈簧 則部分能量轉(zhuǎn)化為彈性勢能 當彈簧伸長或縮短到最大限度時彈性勢能最大 當彈簧為自然狀態(tài)時 系統(tǒng)內(nèi)某一端的物體具有最大速度 針對訓練 導(dǎo)學號58826114如圖所示 半圓形軌道MON豎直放置且固定在地面上 直徑MN是水平的 一小物塊從M點正上方高度為H處自由下落 正好在M點滑入半圓軌道 測得其第一次離開N點后上升的最大高度為 小物塊接著下落從N點滑入半圓軌道 在向M點滑行過程中 整個過程不計空氣阻力 A 小物塊正好能到達M點B 小物塊一定到不了M點C 小物塊一定能沖出M點D 不能確定小物塊能否沖出M點 C 演練提升真題體驗 強化提升 1 動能定理 重力做功與重力勢能關(guān)系 2016 四川卷 1 韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項目奪冠的運動員 他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿 助滑區(qū) 保持同一姿態(tài)下滑了一段距離 重力對他做功1900J 他克服阻力做功100J 韓曉鵬在此過程中 A 動能增加了1900JB 動能增加了2000JC 重力勢能減小了1900JD 重力勢能減小了2000J C 解析 由題可得 重力做功1900J 則重力勢能減少1900J 選項C正確 D錯誤 由動能定理WG Wf Ek可得動能增加1800J 選項A B錯誤 2 系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化綜合問題 2014 海南卷 多選 如圖所示 質(zhì)量相同的兩物體a b 用不可伸長的輕繩跨接在同一光滑的輕質(zhì)定滑輪兩側(cè) a在水平桌面的上方 b在水平粗糙桌面上 初始時用力壓住b使a b靜止 撤去此壓力后 a開始運動 在a下降的過程中 b始終未離開桌面 在此過程中 A a的動能小于b的動能B 兩物體機械能的變化量相等C a的重力勢能的減小量等于兩物體總動能的增加量D 繩的拉力對a所做的功與對b所做的功的代數(shù)和為零 AD 解析 輕繩兩端沿繩方向的速度分量大小相等 故可知a的速度等于b的速度沿繩方向的分量 a的動能比b的動能小 選項A正確 因為b與地面有摩擦力 運動時有熱量產(chǎn)生 所以該系統(tǒng)機械能減少 而B C兩項均為系統(tǒng)機械能守恒的表現(xiàn) 選項B C錯誤 輕繩不可伸長 兩端分別對a b做功大小相等 符號相反 選項D正確 3 功能原理應(yīng)用 2017 全國 卷 24 一質(zhì)量為8 00 104kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面 飛船在離地面高度1 60 105m處以7 50 103m s的速度進入大氣層 逐漸減慢至速度為100m s時下落到地面 取地面為重力勢能零點 在飛船下落過程中 重力加速度可視為常量 大小取為9 8m s2 結(jié)果保留2位有效數(shù)字 答案 1 4 0 108J2 4 1012J 1 分別求出該飛船著地前瞬間的機械能和它進入大氣層時的機械能 答案 2 9 7 108J 2 求飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功 已知飛船在該處的速度大小是其進入大氣層時速度大小的2 0