《高考物理总复习（教科）课件：第五章 机械能 第3课时 功能关系 能量守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理总复习（教科）课件：第五章 机械能 第3课时 功能关系 能量守恒定律（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3课时 功能关系 能量守恒定律 基础回顾 核心探究 演练提升 基础回顾 自主梳理 融会贯通 知识梳理 一 功能关系 1 功是 的量度 即做了多少功就有多少 发生了转化 2 做功的过程一定伴随着 而且 必须通过 做功来实现 能量转化 能量的转化 能量 能量的转化 3 常见的功能关系 功关系式变变化关系 合力 做功 W合 做正功 增加 做负负功 减少 重力做功WG 做正功 重力势势能 做负负功 重力势势能 弹弹簧弹弹 力做功 W弹 弹 做正功 弹弹性势势能 做负负功 弹弹性势势能 电场电场 力 做功 W电 电 做正功 减 少 做负负功 增 加 Ek 动能 动能 Ep 减少 增加 Ep 减少 增加
2、 Ep 电势能 电势能 除重力 或系 统统内弹弹力 外其他力做功 W其他 引起系统统 变变化 克服滑动动摩 擦力做功 与内能关系 W克 f x相对 对 E内 引起系统统内能变变化 产产 生 x相对 对表示相对 对 路程 E机 机械能 热量 水平面上固定一半径为R且圆弧部分光滑的半圆形轨道 小物体质量为m 压 紧理想弹簧后突然释放 弹出后经动摩擦因数为 长为L的粗糙水平面后 恰能到轨道最高点A 如图所示 则 1 滑动摩擦力做功 Wf 物体与水平面内能 物 体机械能将 2 到达A点过程中 重力做功 WG 重力势能 动 能 3 恰到达最高点A 说明此时物体动能为EkA 4 开始时 物体压缩弹簧 弹力
3、对物体做 弹性势能 大小 为 mgL增加 mgL 减少 mgL 2mgR增加2mgR 减少2mgR 负功增加 二 能量守恒定律 1 内容 能量既不会凭空 也不会凭空消失 它只能从一种形式 为 另一种形式 或者从一个物体 到另一个物体 在 的过 程中其总量 2 表达式 1 E初 E末 初状态各种能量的 等于末状态各种能量的 2 E增 E减 增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的减少量 产生转化 转移转化和转移 保持不变 总和 总和 拓 展 思 考 神舟十号 飞飞船返回舱进舱进 入地球大气层层以后 由于它的高速下落 而与空气发发生剧剧烈摩擦 返 回舱舱的表面温度达到1 000摄摄氏度 1 进进
4、入大气层层很长长一段时间时间 返回舱舱加速下落 返回舱舱表面温度逐渐渐升高 该过该过 程动动能和势势能 怎么变变化 机械能守恒吗吗 2 返回舱舱表面温度越高 内能越大 该过该过 程中什 么能向什么能转转化 机械能和内能的总总量变变化吗吗 答案 1 动动能增加 势势能减小 机械能减小 2 机械能转转化为为内能 机械能和内能的总总量不 变变 自主检测 1 思考判断 1 力对物体做了多少功 物体就有多少能 2 物体在速度增大时 其机械能可能在减小 3 滑动摩擦力做功时 一定会引起机械能的转化 4 一个物体的能量增加 必定有别的物体能量减少 5 功可以变为能 能可以变为功 答案 1 2 3 4 5 2
5、 多选 下列对能量守恒定律的认识 正确的是 A 某种形式的能量减少 一定存在其他形式的能量增加 B 某个物体的能量减少 必然有其他物体的能量增加 C 散失到周围环境中的内能还能回收重新利用 D 石子从空中落下 最后停止在地面上 说明机械能消失了 AB 解析 由能量守恒定律可知 能量既不会消灭 也不会创生 能量只能从一种 形式转化为其他形式 或者从一个物体转移到其他物体 选项A B正确 D错 误 散失到周围环境中的内能不能回收重新利用 选项C错误 3 2018 河北唐山模拟 多选 光滑水平面上静置一质量为M的木块 一质量 为m的子弹以水平速度v1射入木块 以v2速度穿出 木块速度变为v 对这个过
6、 程 下列说法中正确的是 A 子弹对木块做的功等于 Mv2 B 子弹对木块做的功等于子弹克服阻力做的功 C 子弹对木块做的功等于木块获得的动能与子弹跟木块间摩擦生热的内能之 和 D 子弹损失的动能等于木块的动能跟子弹与木块间摩擦转化的内能之和 AD 4 2018 海南三亚模拟 如图所示 长为L的轻绳悬挂一个质量为m的小球 开 始时绳竖直 小球与倾角 45 且静止于水平面的三角形物块刚好接触 现用 水平恒力F向左推动三角形物块 直至轻绳与斜面平行 此时小球的速度大小为 v 重力加速度为g 不计所有的摩擦 下列说法中正确的是 A 上述过程中 推力F做的功为FL B 上述过程中 斜面对小球做的功等于
7、小球增加的动能 C 上述过程中 推力F做的功等于小球增加的机械能 D 轻绳与斜面平行时 绳对小球的拉力大小为mgsin 45 A 核心探究 分类探究 各个击破 考点一 功能关系的理解与应用 功是能量转化的量度 力学中几种常见的功能关系如下 典例1 2018 山东潍坊模拟 多选 如图所示 在升降机内固定一光滑 的斜面体 一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板B上 另一端与质 量为m的物块A相连 弹簧与斜面平行 整个系统由静止开始加速上升高度h的 过程中 A 物块A的重力势能增加量一定等于mgh B 物块A的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和 C 物块A的机械能增加量等于斜
8、面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和 D 物块A和弹簧组成的系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持力和B对弹 簧的拉力做功的代数和 CD 核心点拨 升降机加速上升 根据牛顿第二定律 判断弹簧弹力是否发生变化 根 据除重力以外其他力做的功等于机械能的增量 判断物体机械能的变化 解析 物块A开始受重力 支持力 弹簧的弹力处于平衡状态 当具有向上的加速度 时 合力向上 弹簧弹力和支持力在竖直方向上的分力大于重力 所以弹簧的弹力增 大 物块A相对于斜面向下运动 物块A上升的高度小于h 所以重力势能的增加量小于 mgh 选项A错误 物块A受重力 支持力 弹簧的弹力 对物块A用动能定理 物块A的 动能增
9、加量等于斜面的支持力 弹簧的拉力和重力对其做功的代数和 选项B错误 物块A机械能的增加量等于斜面支持力和弹簧弹力做功的代数和 选项C正确 物块A 和弹簧组成系统的机械能增加量应等于除重力和弹簧弹力以外的其他力做功的代数 和 即应等于除重力和弹簧力以外的其他力做功的代数和 即等于斜面对物块的支持 力和B对弹簧拉力做功的代数和 选项D正确 反思总结 功能关系的选用方法 对于一般的能量变化采用直接法来判断 如重力做功是重力势能变化的原 因和量度 弹簧的弹力做功是弹性势能变化的原因和量度 电场力做功是电 势能变化的原因和量度 合外力做功是动能变化的原因和量度 除重力以外 的力做功是机械能变化的原因和量
10、度 1 弹力和摩擦力做功时的功能关系 2018 河北唐山模拟 轻质弹簧右端固 定在墙上 左端与一质量m 0 5 kg的物块相连 如图 甲 所示 弹簧处于原长状 态 物块静止且与水平面间的动摩擦因数 0 2 以物块所在处为原点 水平向 右为正方向建立x轴 现对物块施加水平向右的外力F F随x轴坐标变化的关系 如图 乙 所示 物块运动至x 0 4 m处时速度为零 则此时弹簧的弹性势能为 g 取10 m s2 A 3 1 JB 3 5 JC 1 8 JD 2 0 J A 多维训练 解析 物块与水平面间的摩擦力为f mg 1 N 现对物块施加水平向右的外 力F 由F x图像面积表示外力F做的功 可知F
11、做功W 3 5 J 克服摩擦力做功 Wf fx 0 4 J 由功能关系可知W Wf Ep 此时弹簧的弹性势能为Ep 3 1 J 选 项A正确 2 导学号 58826112 重力 摩擦力做功时的功能关系 多选 如图 一固定 斜面倾角为30 一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度 沿斜面向上 做匀减速运动 加速度的大小等于重力加速度的大小g 若物块上升的最大高度 为H 则此过程中 物块的 A 动能损失了2mgH B 动能损失了mgH C 机械能损失了mgH D 机械能损失了 mgH AC 考点二 摩擦力做功与能量的关系 两种摩擦力做功情况比较 类类 别别 比较较 静摩擦力滑动动摩擦力 能量 的
12、 转转化 方面 在静摩擦力做功的过过 程中 只有机械能从一 个物体转转移到另一个 物体 而没有机械能转转 化为为其他形式的能量 1 相互摩擦的物体通过过 滑动动摩擦力做功 将部分 机械能从一个物体转转移 到另一个物体 2 部分机械能转转化为为 内能 一对对摩擦 力的总总 功方面 静摩擦力所做总总功的 代数和等于零 一对对相互作用的 滑动动摩擦力对对物 体系统统所做的总总 功 大小等于摩 擦力与两个物体 相对对路程的乘积积 即Wf f x相对 对 做功情况 两种摩擦力对对物体都可以做正功 负负功 还还都可以不做功 典例2 2018 江西南昌模拟 多选 在大型物流货场 广泛应用着传送 带搬运货物
13、如图 甲 所示 与水平面倾斜的传送带以恒定速率运动 皮带始 终是绷紧的 将m 1 kg的货物放在传送带上的A处 经过1 2 s到达传送带的B 端 用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图像如图 乙 所示 已知重力加速度g 10 m s2 由v t图可知 A A B两点的距离为2 4 m B 货物与传送带间的动摩擦因数为0 5 C 货物从A运动到B过程中 传送带对货物做功大小为12 8 J D 货物从A运动到B过程中 货物与传送带摩擦产生的热量为4 8 J BD 核心点拨 1 前后两段时间 传送带对货物的摩擦力方向斜向下与斜 向上 对货物做正功 做负功 2 前后两段时间 货物与传送带间
14、的相对位移 x1 vt1 x1 x2 x2 vt2 反思总结 摩擦生热掌握 三点 1 大小 系统内因滑动摩擦力做功产生的热量Q fx相对 2 原因 有滑动摩擦力的系统内存在相对位移 摩擦生热Q fx相对中 x相对是 两物体间相对运动的位移 即同向相加 反向相减 3 能量转化有两种形式 一是相互摩擦的物体之间机械能转移 二是机械 能转化为内能 即热量 多维训练 1 导学号 58826113 动能与内能的转化 多选 如图所示 水平传送带由电动 机带动 并始终保持以速度v匀速运动 现将质量为m的某物块无初速地放在传送 带的左端 经过时间t物块保持与传送带相对静止 设物块与传送带间的动摩擦 因数为 对
15、于这一过程 下列说法正确的是 ACD 2 弹性势能与内能的转化 如图所示 劲度系数为k的轻弹簧一端固定在墙上 个小物块 可视为质点 从A点以初速度v0向左运动 接触弹簧后运动到C点时 速度恰好为零 弹簧始终在弹性限度内 A C两点间距离为L 物块与水平面间动 摩擦因数为 重力加速度为g 则物块由A点运动到C点的过程中 下列说法正确 的是 A 弹簧和物块组成的系统机械能守恒 B 物块克服摩擦力做的功为 m C 弹簧的弹性势能增加量为 mgL D 物块的初动能等于弹簧的弹性势能增加量与摩擦产生的热量之和 D 考点三 能量守恒定律的理解与应用 1 对能量守恒定律的理解 1 转化 某种形式的能量减少
16、一定存在其他形式的能量增加 且减少量和增 加量一定相等 2 转移 某个物体的能量减少 一定存在其他物体的能量增加 且减少量和增 加量相等 2 运用能量守恒定律解题的基本思路 典例3 2018 山东泰安模拟 如图所示 一物体质量m 2 kg 在倾角 37 的斜面上的A点以初速度v0 3 m s下滑 A点距弹簧上端B的距离AB 4 m 当物体到 达B点后将弹簧压缩到C点 最大压缩量BC 0 2 m 然后物体又被弹簧弹上去 弹到 的最高位置为D点 D点距A点的距离AD 3 m 挡板及弹簧质量不计 g取10 m s2 sin 37 0 6 求 1 物体与斜面间的动摩擦因数 2 弹簧的最大弹性势能Epm 审题指导 题题干关键键获获取信息 物体从A点开始 运动动最后弹弹回 到D 弹弹力做功为为零 克服摩擦力做功等 于物体机械能的减少量 摩擦力做 功与路程有关 滑块块从A点开始 运动动到将弹弹簧 压缩压缩 最大的C 点 弹弹簧的弹弹力做功和摩擦力做功的 和等于物体机械能的减少量 弹弹力 做负负功 弹弹性势势能增加 答案 1 0 52 2 24 46 J 反思总结 能量的转化问题小结 涉及滑动摩擦力做
