《步步高2015届高考物理一轮复习配套导学案24 功能关系 能量守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《步步高2015届高考物理一轮复习配套导学案24 功能关系 能量守恒定律（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学案学案 24 功能关系功能关系 能量守恒定律能量守恒定律一、概念规律题组 1质量均为 m 的甲、乙、丙三个小球，在离地面高为 h 处以相同的动能在竖直平面 内分别做平抛、竖直下抛、沿光滑斜面下滑的运动，则下列说法错误的是( ) A三者到达地面时的速率相同 B三者到达地面时的动能相同 C三者到达地面时的机械能相同 D三者同时落地图 1 2如图 1 所示，一个小孩从粗糙的滑梯上加速滑下，对于其机械能的变化情况，下列 判断正确的是( ) A重力势能减小，动能不变，机械能减小 B重力势能减小，动能增加，机械能减小 C重力势能减小，动能增加，机械能增加 D重力势能减小，动能增加，机械能不变 3质量为
2、m 的物体，从静止开始以 2g 的加速度竖直向下运动 h，不计空气阻力，则 下列说法中错误的是( ) A物体的机械能保持不变 B物体的重力势能减小 mgh C物体的动能增加 2mgh D物体的机械能增加 mgh图 2 4如图 2 所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧压缩到最短的整个过 程中，下列关于能量的叙述中正确的是( ) A重力势能和动能之和总保持不变 B重力势能和弹性势能之和总保持不变 C动能和弹性势能之和总保持不变 D重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变 二、思想方法题组 5如图 3 所示，小球以初速度 v0从光滑斜面底部向上滑，恰能到达最大高度为 h 的 斜面顶部图中
3、A 是内轨半径大于 h 的光滑轨道、B 是内轨半径小于 h 的光滑轨道、C 是内轨直径等于 h 的光滑轨道、D 是长为 h 的轻棒，其下端固定一个可随棒绕 O12 点向上转动的小球小球在底端时的初速度都为 v0，则小球在以上四种情况中能到达 高度 h 的有( )图 3 6从地面竖直向上抛出一个物体，当它的速度减为初速度 v0的一半时，上升的高度 为(空气阻力不计)( )A. B. C. D.v2 02gv2 04gv2 08g3v2 08g一、几种常见的功能关系一、几种常见的功能关系 1合力做功与物体动能改变之间的关系：合力做功等于物体动能的增量，即 W合 Ek2Ek1(动能定理) 2重力做功
4、与物体重力势能改变之间的关系：重力做功等于物体重力势能增量的负值， 即 WGEp. 3弹力做功与物体弹性势能改变之间的关系：弹力做功等于物体弹性势能增量的负值， 即 WEp. 4除了重力和系统内弹力之外的其他力做功与机械能改变之间的关系：其他力做的总 功等于系统机械能的增量，即 W其他E.图 4 【例 1】 (2010山东理综22 改编)如图 4 所示，倾角 30的粗糙斜面固定在地面上， 长为 l、质量为 m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端 齐平用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离 开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中( ) A物块
5、的机械能逐渐增加B软绳重力势能共减少 mgl14 C物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功 D软绳重力势能的减少等于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和 规范思维针对训练 1 如图 5 所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力 F 拉位于粗糙斜面上的木箱， 使之沿斜面加速向上移动，在移动过程中，下列说法正确的是( )图 5 AF 对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和 BF 对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和 C木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能DF 对木箱做的功大于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和 二、能量转化与守恒定律的应用二、能量转化与守
6、恒定律的应用 1摩擦力做功的特点： (1)一对静摩擦力对两物体做功时，能量的转化情况：静摩擦力对相互作用的一个物体 做正功，则另一摩擦力必对相互作用的另一物体做负功，且做功的大小相等，在做功 的过程中，机械能从一个物体转移到另一物体，没有机械能转化为其他形式的能 (2)一对滑动摩擦力对两物体做功时，能量的转化情况：由于两物体发生了相对滑动， 位移不相等，因而相互作用的一对滑动摩擦力对两物体做功不相等，代数和不为零， 其数值为Fx，即滑动摩擦力对系统做负功，系统克服摩擦力做功，将机械能转化为 内能，即 QFx. 2能量守恒定律：当物体系内有多种形式的能量参与转化时，可考虑用能量守恒定律 解题，能
7、量守恒定律的两种常见表达形式：(1)转化式：E减E增，即系统内减少的 能量等于增加的能量；(2)转移式：EAEB，即一个物体能量的减少等于另一个物 体能量的增加 【例 2】 (2011衡水模拟)质量为 m 的木块(可视为质点)左端与轻弹簧相连，弹簧的另 一端与固定在足够大的光滑水平桌面上的挡板相连，木块的右端与一轻细线连接，细 线绕过光滑的质量不计的轻滑轮，木块处于静止状态，在下列情况中弹簧均处于弹性 限度内，(不计空气阻力及线的形变，重力加速度为 g) (1)在图 6 甲中，在线的另一端施加一竖直向下的大小为 F 的恒力，木块离开初始位置 O 由静止开始向右运动，弹簧开始发生伸长形变，已知木
8、块通过 P 点时，速度大小为 v，O、P 两点间的距离为 l.求木块拉至 P 点时弹簧的弹性势能；图 6 (2)如果在线的另一端不是施加恒力，而是悬挂一个质量为 M 的钩码，如图乙所示， 木块也从初始位置 O 由静止开始向右运动，求当木块通过 P 点时的速度大小规范思维针对训练 2 如图 7 所示，图 7 A、B、C 质量分别为 mA0.7 kg，mB0.2 kg，mC0.1 kg，B 为套在细绳上的圆环， A 与水平桌面的动摩擦因数 0.2，另一圆环 D 固定在桌边，离地面高 h20.3 m，当 B、C 从静止下降 h10.3 m，C 穿环而过，B 被 D 挡住，不计绳子质量和滑轮的摩 擦，
9、取 g10 m/s2，若开始时 A 离桌边足够远试求： (1)物体 C 穿环瞬间的速度 (2)物体 C 能否到达地面？如果能到达地面，其速度多大？三、用功能关系分析传送带问题三、用功能关系分析传送带问题 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，如求物体在传送带上运动的时间、物体在传送带上能 达到的速度、物体相对传送带滑过的位移等，方法是牛顿第二定律结合运动学规 律(2)能量的角度：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 【例 3】 飞机场上运送行李的装置为一水平放置的环
10、形传送带，图 8 传送带的总质量为 M，其俯视图如图 8 所示现开启电动机，传送带达到稳定运行的 速度 v 后，将行李依次轻轻放到传送带上若有 n 件质量均为 m 的行李需通过传送带 运送给旅客假设在转弯处行李与传送带无相对滑动，忽略皮带轮、电动机损失的能 量求从电动机开启，到运送完行李需要消耗的电能为多少？规范思维针对训练 3 一质量为 M2.0 kg 的小物块随足够长的水平传送带一起运动，被一水 平向左飞来的子弹击中并从物块中穿过，子弹和小物块的作用时间极短，如图 9 甲所 示地面观察者记录了小物块被击中后的速度随时间变化关系如图乙所示(图中取向 右运动的方向为正方向)已知传送带的速度保持
11、不变，g 取 10 m/s2.图 9 (1)指出传送带速度 v 的方向及大小，说明理由 (2)计算物块与传送带间的动摩擦因数 . (3)计算传送带对外做了多少功？子弹射穿物块后系统有多少能量转化为内能？【基础演练】 1物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下，分别做了匀速上升、加速上升和 减速上升三种运动在这三种情况下物体机械能的变化情况是( ) A匀速上升机械能不变，加速上升机械能增加，减速上升机械能减小 B匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能减小 C由于该拉力与重力大小的关系不明确，所以不能确定物体机械能的变化情况 D三种情况中，物体的机械能均增加 2从地面竖直上抛一个质量为 m
12、 的小球，小球上升的最大高度为 H.设上升过程中空 气阻力 F阻恒定则对于小球的整个上升过程，下列说法中错误的是( ) A小球动能减少了 mgH B小球机械能减少了 F阻H C小球重力势能增加了 mgH D小球的加速度大于重力加速度 g 3如图 10 所示，图 10 一轻弹簧的左端固定，右端与一小球相连，小球处于光滑水平面上现对小球施加一 个方向水平向右的恒力 F，使小球从静止开始运动，则小球在向右运动的整个过程中( ) A小球和弹簧组成的系统机械能守恒 B小球和弹簧组成的系统机械能逐渐减小 C小球的动能逐渐增大 D小球的动能先增大后减小 4一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块
13、，并从中穿出对于这 一过程，下列说法正确的是( ) A子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B子弹减少的动能等于木块增加的动能 C子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和 D子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和 5如图 11 所示，图 11 一质量为 m 的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于 O 点处，将小球拉至 A 处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到 O 点正下方 B 点间的竖直高度差 为 h，速度为 v，则( ) A由 A 到 B 重力做的功小于 mghB由 A 到 B 重力势能减少 mv212 C由 A 到 B 小球克服弹力做功为 m
14、ghD小球到达位置 B 时弹簧的弹性势能为 mghmv22图 12 6(2011盐城模拟)如图 12 所示，长为 L 的小车置于光滑的水平面上，小车前端放一 小物块，用大小为 F 的水平力将小车向右拉动一段距离 l，物块刚好滑到小车的左 端物块与小车间的摩擦力为 Ff，在此过程中( ) A系统产生的内能为 FfL B系统增加的机械能为 Fl C物块增加的动能为 FfL D小车增加的动能为 FlFfL 7如图 13 所示，图 13质量为 m 的物块从 A 点由静止开始下落，加速度为 g，下落 H 到 B 点后与一轻弹簧12 接触，又下落 h 后到达最低点 C，在由 A 运动到 C 的过程中，空气
15、阻力恒定，则( ) A物块机械能守恒 B物块和弹簧组成的系统机械能守恒C物块机械能减少 mg(Hh)12D物块和弹簧组成的系统机械能减少 mg(Hh)12【能力提升】8(2009山东22)如图 14 所示为图 14 某探究活动小组设计的节能运输系统斜面轨道倾角为 30，质量为 M 的木箱与轨道的动摩擦因数为.木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为 m 的货物装入木箱，然36 后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻 将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程下列选项正确的是( ) AmM Bm3M C木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度 D在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹 性势能题号12345678 答案 9.如图 15 所示，倾角为 30的光滑斜面的下端有一水平传送带，传送带正以 6 m/s 的速 度运动，运动方向如图所示一个质量为 2 kg 的物体(物体可以视为质点)，从 h3.2 m 高处由静止沿斜面下滑，物体经过 A 点时，不管是从斜面到传送带还是从传送带到 斜面，都不计其动能损失物体与传送带间的动摩擦因数为 0.5，物体向左最多能滑到 传送带左右两端 AB 的中点处，重力加速度 g10 m/s2，求：图 15 (1)物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间； (2)
