《高考物理热点题型应考秘籍：5.4-功能关系能量守恒定律（解析版）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理热点题型应考秘籍：5.4-功能关系能量守恒定律（解析版）（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、该资料由 友情提供【高频考点解读】别是合力功、重力功、能分析解决有关问题【热点题型】题型一 功能关系的理解与应用例 1、自然现象中蕴藏着许多物理知识，如图 541 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( ) 图 541A增大 B变小C不变 D不能确定解析：选 A人缓慢推水袋，对水袋做正功，由功能关系可知，水的重力势能一定增加，【提分秘籍】1对功能关系的理解(1)做功的过程就是能量转化 的过程。不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的。(2)功是能量转化的量度，功和能的关系，一是体现在不同的力做功，对应不同形式的能转化，具有一一对应关系，二是做功的多少与能量转化的多少在
2、数值上相等。2几种常见的功能关系及其表达式各种力做功对应能的变化定量的关系合力的功 动能变化合力对物体做功等于物体动能的增量 W 合E 力势能减少，重力做负功，重力势能增加，且 E pE 性势能减少，弹力做负功，弹性势能增加，且 W 弹 E pE 情提供、弹簧弹力的功不引起机械能变化机械能守恒 E0非重力和弹力的功机械能变化除重力和弹力之外的其他力做正功，物体的机械能增加，做负功，机械能减少，且 W 其他 势能减少，电场力做负功，电势能增加，且 W 电 E p【举一反三】 轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量 m0.5 物块相连，如图 542 甲所示。弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动
3、摩擦因数 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 轴坐标变化的情况如图乙所示。物块运动至 x0.4 m 处时速度为零。则此时弹簧的弹性势能为(g 取 10 m/)图 542A BC D题型二 摩擦力做功与能量的关系例 2、如图 544 所示，有一个可视为质点的质量为 m1 小物块。从光滑平台上的 m/s 的初速度水平抛出，到达 C 点时，恰好沿 C 点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端 D 点的质量为 M3 长木板。已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，木板下表面与水平地面之间光滑，小物块与长木板间的动摩
4、擦因数 弧轨道的半径为 R0.4 m ，C 点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角 60 ，不计空气阻力， g 取 10 m/：(1)小物块刚要到达圆弧轨道末端 D 点时对轨道的压力；(2)要使小物块不滑出长木板，木板的长度 L 至少多大？该资料由 友情提供44【解析】(1)小物块在 C 点时的速度大小为0小物块由 C 到 D 的过程中，由机械能守恒定律得：60) 2 12代入数据解得 m/ 点时由牛顿第二定律得：FNm N60 N由牛顿第三定律得 F N60 N，方向竖直向下。【答案】(1)60 N 方向竖直向下 (2)2.5 m【方法规律】(1)小物块刚要到达 D 点时具有竖直向上的加速度，支
5、持力大于重力，区别于小物块刚过 2)木板的最小长度对应小物块与长木板相对滑动的最大位移。 【提分秘籍】 1两种摩擦力做功的比较静摩擦力 滑动摩擦力该资料由 友情提供， 没有能量的转化既有能量的转移，又有能量的转化不同点一对摩擦力的总功方面一对静摩擦力所做功的代数和等于零一对滑动摩擦力所做功的代数和为负值，总功WF fs 相对 ，即摩擦时产生的热量相同点正功、负功、不做功方面两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做功；静摩擦力做正功时，它的反作用力一定做负功；滑动摩擦力做负功时，它的反作用力可能做正功，可能做负功，还可能不做功；但滑动摩擦力做正功或不做功时，它的反作用力一定做负功2求解相对滑
6、动物体的能量问题的方法(1)正确分析物体的运动过程，做好受力分析。(2)利用运动学公式，结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系。(3)公式 QF fs 相对 中 s 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 s 相对 为总的相对路程。【举一反三】 某电视娱乐节目装置可简化为如图 546 所示模型。倾角 37的斜面底端与水平传送带平滑接触，传送带 L6 m ，始终以 m/s 的速度顺时针运动。将一个质量 m1 .4 m 的 A 点静止滑下，物块通过 B 点时速度的大小不变。物块与斜面、物块与传送带间动摩擦因数分别为 1 2送带上表面距地面的高度H5 m，g 取 10
7、 m/s2，370.6，7 546(1)求物块由 A 点运动到 C 点的时 间；(2)若把物块从距斜面底端高度 .4 m 处静止释放，求物块落地点到 C 点的水平距离；(3)求物块距斜面底端高度满足什么条件时，将物块静止释放均落到地面上的同一点 D。该资料由 友情提供v 22a 2x， x5m6开 C 点做平抛运动sv 0H 得 s6 )因物块每次均抛到同一点 D，由平抛知识知：物块到达 C 点时速度必须有 vCv 0 当离传送带高度为 物块进入传送带后一直匀加速运动，则： 1 2h 31.8 m 。 12当离传送带高度为 物块进入传送带后一直匀减速运动，则： 1 2h 49.0 12所以当离
8、传送带高度在 1.8 m9.0 m 的范围内均能满足要求即 1.8 mh9.0 m。答案：(1)4 s (2)6 m(3)1.8 m h9.0 能量转化与守恒的应用例 3、)如图 547 所示，固定斜面的倾角 30，物体 A 与斜面之间的动摩擦因数 ，32该资料由 友情提供，弹簧处于原长时上端位于 C 点。用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体 A 和 B，滑轮右侧绳子与斜面平行，A 的质量为 2m，B 的质量为m，初始时物 体 A 到 C 点的距离为 L。现给 A、B 一初速度 ，使 A 开始沿斜面向下运 向上运动，物体 A 将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到 C 点。已知重力加速度为
9、 g，不计空气阻力，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，求：图 547(1)物体 A 向下运动刚到 C 点时的速度；(2)弹簧的最大压缩量；(3)弹簧的最大弹性势能。(3)弹簧从压缩到最短到恰好能弹到 C 点的过程中，对系统根据功能关系有Ep2F pF 。3案】(1) (2) 2(3) 3法规律】涉及弹簧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：(1)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。(2)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。(3 )当弹簧为自然状态时系统内某一端的物体具
10、有最大速度。 【提分秘籍】该资料由 友情提供对能量守恒定律的两点理解(1)某种形式的能量减少，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)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。2能量转化问题的解题思路(1)当涉及 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。(2)解题时，首先确定初末状态，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 与增加的能量总和 E 增 ，最后由 E 减 E 增 列式求解。【举一反三】 如图 5410 所示，光滑水平面 竖直面内的半圆形导轨在 B 点相切，半圆形导轨
11、的半径为 R。一个质量为 m 的物体将弹簧压缩至 A 点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过 B 点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的 8 倍，之后向上运动恰能到达最高点 C。(不计空气阻力)试求：图 5410(1)物体在 A 点时弹簧的弹性势能；(2)物体从 B 点运动至 C 点的过程中产生的内能。解析：(1)设物体在 B 点的速度为 受弹力为 有mg8 2 72该资料由 友情提供：(1) 2)考风向标】1.【2015全国新课标17】如图所示，一半径为 R，粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径 平。一质量为 m 的质点自 P 点上方 高度 R 处由
12、静止开始下落，恰好从P 点进入轨 道。质点滑到轨道最低点 N 时，对轨道的压力为 4mg，g 为重力加速度的大小。用 W 表示质点从 P 点运动到 N 点的过程中 客服摩擦力所做的功。则A 质点恰好可以到达 Q 点B ，质点不能到达 Q 点C ，质点到达 Q 后，继续上升一段距离D 质点到达 Q 后，继续上升一段距离【答案】C【解析】根据动能定理可得 P 点动能 经过 N 点时，半径方向的合力提供向心力，可得24，所以 N 点动能为 32N，从 P 点到 N 点根据动能定理可得3即摩擦力做功 。质点运动过程，半径方向的合力提供向心力即2，根据左右对称，在同一高度，由于摩擦力做功导致右半幅的速度小，轨道弹力变小，滑动摩擦力 变小，所以摩擦力做功变小，那么从N 到 Q，根据动能定理，Q 点动能 32由于 ，所以 Q 点速度仍然没有减小到 0，仍会继续向上运动一段距离，对照选项 C 对。该资料由 友情提供【2015北京18】 “蹦极” 运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下 ，将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，下列分析正确的是（ ）A绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小 B绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小C绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大D人
