《2019版高考物理总复习第五章机械能能力课功能关系能量守恒定律课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理总复习第五章机械能能力课功能关系能量守恒定律课件（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、能力课 功能关系 能量守恒定律热考点功能关系的理解和应用1.力学中常见的功能关系2.应用功能关系解决具体问题应注意以下三点(1)若只涉及动动能的变变化用动动能定理。(2)只涉及重力势势能的变变化，用重力做功与重力势势能变变化的关系分析。(3)只涉及机械能变变化，用除重力和弹弹簧的弹弹力之外的力做功与机械能变变化的关系分析。A.弹弹力对对小球先做正功后做负负功B.有两个时时刻小球的加速度等于重力加速度C.弹弹簧长长度最短时时，弹弹力对对小球做功的功率为为零D.小球到达N点时时的动动能等于其在M、N两点的重力势势能差图图1答案 BCD【变式训练1】 (2017江苏泰州模拟)一个系统的机械能增大，究
2、其原因，下列推测正确的是( )A.可能是重力对系统做了功B.一定是合外力对系统做了功C.一定是系统克服合外力做了功D.可能是摩擦力对系统做了功解析 只有重力做功，系统的机械能守恒，选项A错误；除重力、弹力之外的力做正功时，系统机械能增加，做负功时则减少，故选项B、C错误；如果摩擦力对系统做正功，则系统机械能增加，故选项D正确。答案 D【变式训练2】 (多选)如图图2所示，质质量相同的两物体a、b，用不可伸长长的轻绳轻绳 跨接在同一光滑的轻质轻质 定滑轮轮两侧侧，a在水平桌面的上方，b在水平粗糙桌面上。初始时时用力压压住b使a、b静止，撤去此压压力后，a开始运动动，在a下降的过过程中，b始终终未
3、离开桌面。在此过过程中( )A.a的动动能小于b的动动能B.两物体机械能的变变化量相等C.a的重力势势能的减小量等于两物体总动总动 能的增加量D.绳绳的拉力对对a所做的功与对对b所做的功的代数和为为零图图2解析 轻绳两端沿绳方向的速度分量大小相等，故可知a的速度等于b的速度沿绳方向的分量，a的动能比b的动能小，选项A正确；因为b与地面有摩擦力，运动时有热量产生，所以该系统机械能减少，故选项B、C错误；轻绳不可伸长，两端分别对a、b做功大小相等，符号相反，选项D正确。答案 AD【变式训练3】 (2017全国卷，24)一质质量为为8.00104 kg的太空飞飞船从其飞飞行轨轨道返回地面。飞飞船在离
4、地面高度1.60105 m 处处以7.5103 m/s的速度进进入大气层层，逐渐渐减慢至速度为为100 m/s时时下落到地面。取地面为为重力势势能零点，在飞飞船下落过过程中，重力加速度可视为视为 常量，大小取为为9.8 m/s2(结结果保留2位有效数字)。(1)分别别求出该飞该飞 船着地前瞬间间的机械能和它进进入大气层时层时的机械能；(2)求飞飞船从离地面高度600 m处处至着地前瞬间间的过过程中克服阻力所做的功，已知飞飞船在该处该处 的速度大小是其进进入大气层时层时 速度大小的2.0%。式中，m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率。由式和题给数据得Ek04.0108 J设地面附近的重力加
5、速度大小为g，飞船进入大气层时的机械能为式中，vh是飞船在高度1.6105 m处的速度大小。由式和题给数据得Eh2.41012 J由功能关系得WEhEk0式中，W是飞船从高度600 m处至着地瞬间的过程中克服阻力所做的功。由式和题给数据得W9.7108 J答案 (1)4.0108 J 2.41012 J (2)9.7108 J常考点能量守恒定律的应用1.对能量守恒定律的理解(1)转转化：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)转转移：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.涉及弹簧的能量问题应注意两个或两个以上的物体与弹
6、弹簧组组成的系统统相互作用的过过程，具有以下特点：(1)能量变变化上，如果只有重力和系统统内弹弹簧弹弹力做功，系统统机械能守恒。(2)如果系统统每个物体除弹弹簧弹弹力外所受合外力为为零，则则当弹弹簧伸长长或压缩压缩 到最大程度时时两物体速度相同。(1)物体A向下运动刚动刚 到达C点时时的速度大小；(2)弹弹簧的最大压缩压缩 量；(3)弹弹簧中的最大弹弹性势势能。图图3解析 (1)物体A向下运动刚到C点的过程中，对A、B组成的系统应用能量守恒定律可得可解得v2 m/s。(2)以A、B组成的系统，在物体A将弹簧压缩到最大压缩量，又返回到C点的过程中，系统动能的减少量等于因摩擦产生的热量，即其中x为
7、弹簧的最大压缩量解得x0.4 m。(3)设弹簧的最大弹性势能为Epm由能量守恒定律可得解得Epm6 J。答案 (1)2 m/s (2)0.4 m (3)6 J1.运用能量守恒定律解题的基本思路2.多过程问题的解题技巧(1)“合”初步了解全过程，构建大致的运动图景。(2)“分”将全过程进行分解，分析每个过程的规律。(3)“合”找到子过程的联系，寻找解题方法。【变式训练4】 (2017浙江杭州模拟)在学校组织组织 的趣味运动动会上，某科技小组为组为 大家提供了一个游戏戏。如图图4所示，将一质质量为为0.1 kg 的钢钢球放在O点，用弹弹射装置将其弹弹出，使其沿着光滑的半环环形轨轨道OA和AB运动动
8、。BC段为为一段长为长为 L2.0 m的粗糙平面，DEFG为为接球槽。圆圆弧OA和AB的半径分别为别为 r0.2 m、R0.4 m,小球与BC段的动动摩擦因数为为0.7，C点离接球槽的高度为为h1.25 m，水平距离为为x0.5 m，接球槽足够够大，g取10 m/s2。求：图图4(1)要使钢钢球恰好不脱离半环环形轨轨道，钢钢球在A点的速度大小；(2)钢钢球恰好不脱离轨轨道时时，在B位置对对半环环形轨轨道的压压力大小；(3)要使钢钢球最终终能落入槽中，弹弹射速度v0至少多大？(2)钢球从A到B的过程由动能定理得解得FN6 N，根据牛顿第三定律，钢球在B位置对半环形轨道的压力为6 N。(3)从C到
9、D钢球做平抛运动，要使钢球恰好能落入槽中，假设钢球在A点的速度恰为vA2 m/s时，钢球可运动到C点，且速度为vC，从A到C有故当钢球在A点的速度恰为vA2 m/s时，钢球不可能到达C点，更不可能入槽，要使钢球最终能落入槽中，需要更大的弹射速度，才能使钢球既不脱离轨道，又能落入槽中。当钢球到达C点速度为vC时，v0有最小值，从O到C有1.两个模型(1)滑块块木板模型。(2)传传送带带模型。常考点与摩擦生热相关的两个物理模型2.两种摩擦力的做功情况比较类别类别比较较静摩擦力滑动动摩擦力不同点能量的转转化方面只有能量的转转移，而没有能量的转转化既有能量的转转移，又有能量的转转化一对对摩擦力的总总功
10、方面一对对静摩擦力所做功的代数和等于零一对对滑动动摩擦力所做功的代数和不为为零，总总功WFfl相对对，即相对对滑动时产动时产 生的热热量相同点正功、负负功、不做功方面两种摩擦力对对物体可以做正功、负负功，还还可以不做功图图5(1)滑块块到达B端时时，轨轨道对对它支持力的大小；(2)车车被锁锁定时时，车车右端距轨轨道B端的距离；(3)从车车开始运动动到被锁锁定的过过程中，滑块块与车车上表面间间由于摩擦而产产生的热热量大小。解析 (1)由机械能守恒定律和牛顿第二定律得则FNB30 N(2)设m滑上小车后经过时间t1与小车同速，共同速度大小为v，设滑块的加速度大小为a1，小车的加速度大小为a2对滑块
11、有：mgma1，vvBa1t1对于小车：mgMa2，va2t1解得v1 m/s，t11 s，因t1t0，故滑块与小车同速后，小车继续向左匀速行驶了0.5 s，则小车右端距B端的距离为答案 (1)30 N (2)1 m (3)6 J【变式训练5】 (多选)如图图6所示，水平传传送带带由电动电动 机带带动动，并始终终保持以速度v匀速运动动，现现将质质量为为m的物块块由静止释释放在传传送带带上的左端，过过一会儿物块块能保持与传传送带带相对对静止，设设物块块与传传送带间带间 的动动摩擦因数为为，对对于这这一过过程，下列说说法正确的是( )A.摩擦力对对物块块做的功为为0.5mv2B.物块对传块对传 送
12、带带做功为为0.5mv2C.系统统摩擦生热为热为 0.5mv2D.电动电动 机多做的功为为mv2图图6解析 对物块运用动能定理，摩擦力做的功等于物块动能的增加，即0.5mv2，故选项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，故选项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，故选项D正确；系统摩擦生热等于摩擦力与相对位移的乘积，故选项C正确。答案 ACD动动力学观观点和能量观观点的综综合应应用题源：人教版必修2P80T2游乐场乐场 的过过山车车可以底朝上在圆轨圆轨 道上运行，游客却不会掉下来(图图7.94)。我们们把
13、这这种情形抽象为图为图 7.95的模型：弧形轨轨道的下端与竖竖直圆轨圆轨 道相接，使小球从弧形轨轨道上端滚滚下，小球进进入圆轨圆轨 道下端后沿圆轨圆轨 道运动动。实验发实验发现现，只要h大于一定值值，小球就可以顺顺利通过圆轨过圆轨 道的最高点。如果已知圆轨圆轨 道的半径为为R，h至少要等于多大？不考虑虑摩擦等阻力。拓展1 如图7所示，一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道ABC，其半径r0.40 m，轨道在C处与动摩擦因数0.20的水平地面相切。在水平地面的D点放一静止的质量m1.0 kg的小物块，现给它施加一水平向右的恒力F，当它运动到C点时，撤去恒力F，结果小物块恰好通过A点。已知CD间的距
14、离x1.0 m，取重力加速度g10 m/s2。求：(1)小物块块通过过A点时时的速度大小；(2)恒力F的大小。图图7(2)物体从D向A运动过程中，由动能定理得又FfFNmg联立解得F12 N答案 (1)2 m/s (2)12 N拓展2 (2017全国卷，17)如图8所示，半圆圆形光滑轨轨道固定在水平地面上，半圆圆的直径与地面垂直。一小物块块以速度v从轨轨道下端滑入轨轨道，并从轨轨道上端水平飞飞出，小物块块落地点到轨轨道下端的距离与轨轨道半径有关，此距离最大时时，对应对应 的轨轨道半径为为(重力加速度大小为为g)( )图图8答案 B拓展3 (2016全国卷，25)轻质弹簧原长为2l，将弹弹簧竖竖
15、直放置在地面上，在其顶顶端将一质质量为为5m的物体由静止释释放，当弹弹簧被压缩压缩 到最短时时，弹弹簧长长度为为l。现现将该弹该弹 簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块块P接触但不连连接。AB是长长度为为5l的水平轨轨道，B端与半径为为l的光滑半圆轨圆轨 道BCD相切，半圆圆的直径BD竖竖直，如图图9所示。物块块P与AB间间的动动摩擦因数0.5。用外力推动动物块块P，将弹弹簧压缩压缩 至长长度l，然后放开P开始沿轨轨道运动动，重力加速度大小为为g。(1)若P的质质量为为m，求P到达B点时时速度的大小，以及它离开圆轨圆轨 道后落回到AB上的位置与B点之间间的距离；(2)若P能滑上圆轨圆轨 道
16、，且仍能沿圆轨圆轨 道滑下，求P的质质量的取值值范围围。图图9解析 (1)依题意，当弹簧竖直放置，长度被压缩至l时，质量为5m的物体的动能为零，其重力势能转化为弹簧的弹性势能。由机械能守恒定律知，弹簧长度为l时的弹性势能为设P到达B点时的速度大小为vB，由能量守恒定律得若P能沿圆轨道运动到D点，其到达D点时的向心力不能小于重力，即P此时的速度大小v应满足设P滑到D点时的速度为vD，由机械能守恒定律得vD满足式要求，故P能运动到D点，并从D点以速度vD水平射出。设P落回到轨道AB所需的时间为t，由运动学公式得P落回到AB上的位置与B点之间的距离为svDt(2)设P的质量为M，为使P能滑上圆轨道，它到达B点时的速度不能小于零。要使P仍能沿圆轨道滑回，P在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点C。由机械能守恒定律有
