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1、第五章机械能,第四单元功能关系能量守恒定律,填一填 1功和能 (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有_，而且_必须通过做功来实现,能量,能量的转化,能量的转化,2力学中常用的四种功能对应关系 (1)合外力做功等于物体动能的改变： 即_.(动能定理) (2)重力做功等于物体重力势能的减少； 即_. (3)弹簧弹力做功等于弹性势能的减少； 即_. (4)除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功，等于物体机械能的改变，即_.(功能原理),W合Ek2Ek1Ek,WGEp1Ep2Ep,W弹Ep1Ep2Ep,W其他力E2E1E,练一练 自然现象中蕴藏着许多物理知识
2、，如图所示为一个盛水袋，某人从侧面缓慢推袋壁使它变形，则水的势能() A增大B变小 C不变 D不能确定 【解析】人推袋壁使它变形，对它做了功，由功能关系可得，水的重力势能增加，A正确 【答案】A,知识点二能量守恒定律 想一想 试说明下列现象中，分别是什么能向什么能的转化 (1)汽车由静止启动；(2)汽车刹车时由运动变为静止；(3)水力发电；(4)太阳能热水器工作时 提示：(1)化学能动能(2)动能内能(3)水的机械能电能(4)太阳能内能,填一填 1内容 能量既不会凭空产生，也不会_，它只会从一种形式_为其他形式，或者从一个物体_到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量_ 2表达式 _,
3、凭空消失,转化,转移,保持不变,E减E增,练一练 (2015福州高三模拟)上端固定的一根细线下面悬挂一摆球，摆球在空气中摆动，摆动的幅度越来越小，对此现象下列说法正确的是() A摆球机械能守恒 B总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化为内能 C能量正在消失 D只有动能和重力势能的相互转化,【解析】由于空气阻力的作用，机械能减少，机械能不守恒，内能增加，机械能转化为内能，能量总和不变，B正确 【答案】B,考向一功能关系的理解和应用 典例1(2013大纲版全国卷)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
4、大小g.若物块上升的最大高度为H，则此过程中，物块的(),【解题引路】 (1)如何判断物块的能的变化？ 选用规律：_. 方程式：_. (2)如何判断物块机械能的变化？,【名师点睛】 力做功与能量改变的对应关系,针对训练 1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的某物块由静止释放在传送带上的左端，过一会儿物块能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，对于这一过程，下列说法正确的是() A摩擦力对物块做的功为0.5mv2 B物块对传送带做功为0.5mv2 C系统摩擦生热为0.5mv2 D电动机多做的功为mv2,【解析】对物块运用动能定理，摩擦力做的
5、功等于物块动能的增加，即0.5mv2，故A正确；传送带的位移是物块位移的两倍，所以物块对传送带做功的绝对值是摩擦力对物块做功的两倍，即为mv2，故B错误；电动机多做的功就是传送带克服摩擦力做的功，也为mv2，故D正确；系统摩擦生热等于摩擦力与相对位移的乘积，故C正确 【答案】ACD,考向二摩擦力做功与能量转化的关系 两种摩擦力的做功情况比较,典例2如图所示，AB为半径R0.8 m的1/4光滑圆弧轨道，下端B恰与小车右端平滑对接小车质量M3 kg，车长L2.06 m，车上表面距地面的高度h0.2 m，现有一质量m1 kg的滑块，由轨道顶端无初速度释放，滑到B端后冲上小车已知地面光滑，滑块与小车上
6、表面间的动摩擦因数0.3，当车运动了t01.5 s时，车被地面装置锁定(g10 m/s2)试求：,(1)滑块到达B端时，轨道对它支持力的大小； (2)车被锁定时，车右端距轨道B端的距离； (3)从车开始运动到被锁定的过程中，滑块与车面间由于摩擦而产生的内能大小,【解题引路】 (1)如何判断车运动1.5 s时，滑块是否已相对车静止了？ (2)如何求出因摩擦而产生的内能大小？ 【提示】(1)求出二者同速所用的时间，与1.5 s进行分析比较 (2)Qmgl相对 【尝试解题】_,【名师点睛】 求解相对滑动物体的能量问题的方法 (1)正确分析物体的运动过程，做好受力情况分析 (2)利用运动学公式，结合牛
7、顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系 (3)公式QFfl相对中l相对为两接触物体间的相对位移，若物体在传送带上做往复运动时，则l相对为总的相对路程,针对训练 2电机带动水平传送带以速度v匀速转动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上(传送带足够长)，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为，如图所示，当木块与传送带相对静止时，求： (1)小木块的位移； (2)传送带转过的路程； (3)小木块获得的动能； (4)摩擦过程产生的摩擦热,考向三能量守恒定律的综合应用 1对能量守恒定律的两点理解 (1)某种形式的能量减少，一定有另外形式的能量增加，且减少量和增加量相等，即E减E增 (2)某个物体的能量减
8、少，一定有别的物体的能量增加，且减少量和增加量相等，即EA减EB增,2应用能量守恒定律的一般步骤： (1)分清有多少种形式的能(如动能、势能、内能、电能等)在变化 (2)分别列出减少的能量E减和增加的能量E增的表达式 (3)列恒等式：E减E增,典例3(2013北京高考)蹦床比赛分成预备运动和比赛动作两个阶段最初，运动员静止站在蹦床上；在预备运动阶段，他经过若干次蹦跳，逐渐增加上升高度，最终达到完成比赛动作所需的高度；此后，进入比赛动作阶段,把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧，弹力大小Fkx(x为床面下沉的距离，k为常量)质量m50 kg的运动员静止站在蹦床上，床面下沉x00.10 m；在预备运动
9、中，假定运动员所做的总功W全部用于增加其机械能；在比赛动作中，把该运动员视作质点，其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为t2.0 s，设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为x1.取重力加速度g10 m/s2，忽略空气阻力的影响,【解题引路】 (1)运动员静止在蹦床上时，求解k值的思路； 选用规律：_； 方程式：_. (2)运动员上升的最大高度的求解思路： 物理规律：_； _. (3)在Fx图像上图像与坐标轴所围面积的含义是什么？如何计算x1和W的值？,【名师点睛】 (1)涉及能量转化问题的解题方法 当涉及滑动摩擦力做功，机械能不守恒时，一般应用能的转化和守恒定律 解题时，首先确定初末状态
10、，然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量总和E减和增加的能量总和E增，最后由E减E增列式求解,(2)涉及弹簧类问题的能量问题的解题方法 两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统相互作用的过程，具有以下特点： 能量变化上，如果只有重力和系统内弹簧弹力做功，系统机械能守恒 如果系统每个物体除弹簧弹力外所受合外力为零，则当弹簧伸长或压缩到最大程度时两物体速度相同 当弹簧为自然状态时系统内某一端的物体具有最大速度,A小物块再运动到a处时速度变为零 B小物块每次经过圆弧槽最低点时对槽的压力不同 C小物块不仅能再运动到a处，还能沿斜坡aa向上滑行，上升的最大高度为h D小
11、物块不仅能再运动到a处，还能沿斜坡aa向上滑行，上升的最大高度小于h,针对训练 3一圆弧形的槽，槽底放在水平地面上，槽的两侧与光滑斜坡aa、bb相切，相切处a、b位于同一水平面内，槽与斜坡在竖直平面内的截面如图所示，一小物块从斜坡aa上距水平面ab的高度为2h处沿斜坡自由滑下，并自a处进入槽内，到达b后沿斜坡bb向上滑行，已知到达的最高处距水平面ab的高度为h；接着小物块沿斜坡bb滑下并从b处进入槽内反向运动，若不考虑空气阻力，则(),特色专题之“传送带模型中的能量转化问题” 1模型概述 传送带模型是高中物理中比较成熟的模型，典型的有水平和倾斜两种情况一般设问的角度有两个： (1)动力学角度：
12、首先要正确分析物体的运动过程，做好受力情况分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律，求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系,(2)能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解,2传送带模型问题中的功能关系分析 (1)功能关系分析：WFEkEpQ. (2)对WF和Q的理解： 传送带的功：WF Fx传； 产生的内能Q Ffx相对， 传送带模型问题的分析流程,例如图所示，是利用电力传送带装运麻袋包的示意图传送带长l20 m，倾角37，麻袋包与传送带间的动摩擦因数0.8，传送带的主
13、动轮和从动轮半径R相等，传送带不打滑，主动轮顶端与货车车箱底板间的高度差为h1.8 m，传送带匀速运动的速度为v2 m/s.现在传送带底端(传送带与从动轮相切位置)由静止释放一只麻袋包(可视为质点)，其质量为100 kg，麻袋包最终与传送带一起做匀速运动，到达主动轮时随轮一起匀速转动如果麻袋包到达主动轮的最高点时，恰好水平抛出并落在货车车箱底板中心，重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：,(1)主动轮轴与货车车箱底板中心的水平距离x及主动轮的半径R； (2)麻袋包在传送带上运动的时间t； (3)该装运系统每传送一只麻袋包需额外消耗的电能,【解题引路】,迁移训练
14、 如图所示，质量为m的滑块放在光滑的水平平台上，平台右端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为v0，长为L.现将滑块缓慢向左移动压缩固定在平台上的轻弹簧，到达某处时突然释放，当滑块滑到传送带右端C时，恰好与传送带速度相同滑块与传送带间的动摩擦因数为.,(1)试分析滑块在传送带上的运动情况； (2)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度，求释放滑动时弹簧具有的弹性势能； (3)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度，求滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量,【解析】(1)若滑块冲上传送带时的速度小于带速，则滑块由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动；若滑块冲上传送带时的速度大于带速，则滑块由于
15、受到向左的滑动摩擦力而做匀减速运动,名校模题 1(2015华东师大附中模拟)水流在推动水轮机的过程中做了3108 J的功，这句话应理解为() A水流在推动水轮机前具有3108 J的能量 B水流在推动水轮机的过程中具有3108 J的能量 C水流在推动水轮机后具有3108 J的能量 D水流在推动水轮机的过程中能量减少了3108 J,【解析】根据功能关系，水流在推动水轮机的过程中做了3108 J的功，水流在推动水轮机的过程中能量减少了3108 J，选项D正确 【答案】D,2(2015西安摸底)一个质量为m的小铁块沿半径为R的固定半圆轨道小边缘由静止滑下，到半圆底部时，轨道所受压力为铁块重力的1.5倍，则此过程中铁块损失的机械能为(),【错因分析】在解答本题时易犯错误具体分析如下：,高考真题 4(2014广东理综)如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图图中和为楔块，和为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中() A缓冲器的机械能守恒 B摩擦力做功消
