高考零距离】（江苏专用）2014高考物理一轮总复习 第七章 第20讲 功能关系 能量守恒定律教案 新人教版必修

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1、第20讲功能关系 能量守恒定律考情 剖析1功能关系每年都不单独考查，而是结合牛顿运动定律和动能定理综合性考查2能量守恒定律属于了解型知识点，4年都未曾单独考查，预计14年考查的可能性小 知识 整合一、做功的过程就是_过程做了多少功，就有多少能量发生了转化二、合外力做的功等于物体动能的增量，即： .三、重力做正功，重力势能_；克服重力做功，重力势能_由于“增量”是终态量减去始态量，所以重力做功等于重力势能增量的负值，即： .四、弹簧的弹力做的功等于弹性势能增量的负值，即： .五、除系统内的重力和弹簧的弹力外，其他力做的总功等于系统机械能的增量，即： .六、滑动摩擦力做功有以下特点： 1滑动摩擦力

2、可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可以不做功2一对滑动摩擦力做功的过程中能量的转化有两种情况： 一是相互摩擦的物体之间机械能的转移；二是机械能转化为内能，转化为内能的量值等于_3相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做功总是负值，其绝对值等于_七、能量既不会_也不会_，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体_到别的物体，在_的过程中，能量的总量_这个规律叫做能量守恒定律【典型例题】 如图所示，质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体B相连，弹簧的劲度系数为k，A、B都处于静止状态一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体A，另一端连一轻挂钩开始时各段绳都处于伸直状

3、态，A上方的一段绳沿竖直方向现在挂钩上挂一质量为m3的物体C并从静止状态释放，已知它恰好能使B离开地面但不继续上升若将C换成另一个质量为(m1m3)的物体D，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次B刚离地时D的速度的大小是多少，已知重力加速度为g.温馨提示对于连接体运动、分析两物体间的位移关系、速度关系是解题的关键，解题时应充分注意记录空间【变式训练】如图所示，物体在光滑的水平面上匀速运动时具有的动能为20J，然后物体碰到一轻质弹簧上并挤压弹簧，当弹簧被挤压到最短时，弹簧的弹性势能为_ J，在物体挤压弹簧的过程中，物体克服弹力做的功为_ J然后物体又被弹簧弹回，物体离开弹簧后所具有的动能为_

4、J，在物体被弹回的过程中弹力对物体做的功为_ J. 随堂 演练1如图所示，质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30的斜面，其运动的加速度为g，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体()第1题图 A重力势能增加了mgh B重力势能增加了mgh C动能损失了mgh D机械能损失了mgh2如图所示，水平面上的轻弹簧一端与物体相连，另一端固定在墙上P点已知物体的质量为m2.0 kg，物体与水平面间的动摩擦因数0.4，弹簧的劲度系数k200 N/m.现用力F拉物体，使弹簧从处于自然状态的O点由静止开始向左移动10 cm，这时弹簧具有弹性势能Ep1.0 J，物体处于静止状态

5、，若取g10 m/s2，则撤去外力F后()第2题图 A物体向右滑动的距离可以达到12.5 cm B物体向右滑动的距离一定小于12.5 cm C物体回到O点时速度最大 D物体到达最右端时动能为0，系统机械能不为03如图所示，物体以100J的初动能从斜面底端向上运动，中途第一次通过斜面上M点时，其动能减少了80J，机械能减少了32J.求当物体沿斜面重新返回底端时，其动能为多少第3题图4如图甲所示，在圆形水池正上方，有一半径为r的圆形储水桶水桶底部有多个水平小孔，小孔喷出的水在水池中的落点离水池中心的距离为R，水桶底部与水池水面之间的高度差是h.为了维持水桶水面的高度不变，用水泵通过细水管将洒落的水

6、重新抽回到高度差为H的水桶上方水泵由效率为1的太阳能电池板供电，电池板与水平面之间的夹角为，太阳光竖直向下照射(如图乙所示)，太阳光垂直照射时单位时间、单位面积接受的能量为E0.水泵的效率为2，水泵出水口单位时间流出水的质量为m0，流出水流的速度大小为v0(不计水在细水管和空气中运动时所受的阻力)求甲乙第4题图(1)水从小孔喷出时的速度大小；(2)水泵的输出功率；(3)为了使水泵的工作能维持水面的高度不变，太阳能电池板面积的最小值S.5如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角30，皮带在电动机的带动下，始终保持v02 m/s的速率运行，现把一质量为m10 kg的工件(可看做质点)轻轻放在皮带的底端

7、，经过时间1.9 s，工件被传送到h1.5 m的高处，取g10 m/s2，求：第5题图(1)工件与传送带间的动摩擦因数；(2)电动机由于传送工件多消耗的电能6小明跟着爸爸荡秋千设摆绳长为3m，悬点在横梁上，小明连同底板质量共为60kg.开始时小明在爸爸的外力作用下使摆绳与竖直方向成37角处于静止状态某时刻爸爸放手让秋千由静止开始摆动，假设摆动过程中，小明与底板始终没有相对运动当他运动到最低点时摆线拉力共为780N.取g10m/s2，sin370.6，cos370.8.求：(1)小明爸爸施加的最小外力；(2)取悬点处为零势能参考平面，放手前小明及底板的重力势能；(3)通过计算说明秋千第一次摆到另

8、一侧的最大偏角与37的关系7某研究性学习小组为了测量木头与铁板间动摩擦因数，利用如图所示的装置将一铁板静置于水平地面上，其中水平段AB长L11.0m，倾斜段CD长L20.5m，与水平面夹角53，BC是一小段圆弧，物体经过BC段速度大小不变现将一小木块(可视为质点)从斜面上的P点由静止开始释放，木块滑到水平面上Q点处停止运动已知P点距水平面高h0.2m，B、Q间距x0.85m，(取重力加速度g10m/s2，sin530.8)求：第7题图(1)动摩擦因数；(2)若某同学在A点以v02.5m/s的初速度将木块推出，试通过计算说明木块能否经过P点；若不能，则请求出木块从A点出发运动到最高点所需时间t.

9、8. 如图所示的木板由倾斜部分和水平部分组成，两部分之间由一段圆弧面相连接在木板的中间有位于竖直面内的光滑圆槽轨道，斜面的倾角为.现有10个质量均为m 、半径均为r的均匀刚性球，在施加于1号球的水平外力F的作用下均静止，力F与圆槽在同一竖直面内，此时1号球球心距它在水平槽运动时的球心高度差为h.现撤去力F使小球开始运动，直到所有小球均运动到水平槽内重力加速度为g.求：第8题图(1)水平外力F的大小；(2)1号球刚运动到水平槽时的速度； (3)整个运动过程中，2号球对1号球所做的功第20讲功能关系能量守恒定律知识整合基础自测一、能量的转化二、W总Ek三、减少增加WGEp四、W弹E弹五、W它E机六

10、、2.滑动摩擦力与相对位移的乘积3.滑动摩擦力与相对位移的乘积七、凭空产生凭空消失转移转化或转移保持不变重点阐述【典型例题】 如图所示，质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体B相连，弹簧的劲度系数为k，A、B都处于静止状态一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体A，另一端连一轻挂钩开始时各段绳都处于伸直状态，A上方的一段绳沿竖直方向现在挂钩上挂一质量为m3的物体C并从静止状态释放，已知它恰好能使B离开地面但不继续上升若将C换成另一个质量为(m1m3)的物体D，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次B刚离地时D的速度的大小是多少，已知重力加速度为g.【答案】【解析】开始时A

11、、B静止，设弹簧压缩量为x1，有kx1m1g挂C并释放后，C向下运动，A向上运动，设B刚要离地时弹簧伸长量为x2，有kx2m2gB不再上升，表示此时A和C的速度为零，C已降到其最低点由机械能守恒，与初始状态相比，弹性势能的增加量为Em3g(x1x2)m1g(x1x2)C换成D后，当B刚离地时弹性势能的增量与前一次相同，由能量关系得(m3m1)v2m1v2(m3m1)g(x1x2)m1g(x1x2)E由式得(2m1m3)v2m1g(x1x2)由式得v.变式训练20202020【解析】 由能量守恒原理易得到正确答案随堂演练1.BD【解析】 设物体受到的摩擦阻力为Ff，由牛顿运动定律得Ffmgsin

12、30mamg.解得Ffmg.重力势能的变化由重力做功决定，故Epmgh.动能的变化由合外力做功决定：(Ffmgsin30)xmaxmgmgh.机械能的变化由重力或系统内弹力以外的其他力做功决定，故E机械Ffxmgmgh，故B、D正确，A、C错误2.BD【解析】 物体向右滑动时，kxmgma，当a0时速度达到最大，而此时弹簧的伸长量x，物体没有回到O点，故C错误；因弹簧处于原长时，Epmgx0.8 J，故物体到O点后继续向右运动，弹簧被压缩，因有EpmgxmEp，得xm12.5 cm，故A错误，B正确；因物体滑到最右端时，动能为零，弹性势能不为零，故系统的机械能不为零，D正确3.20J【解析】

13、物体沿斜面上滑的过程中，克服摩擦力做的功等于物体机械能的减少量，即mgcossE设物体在上滑过程中动能的减少量为Ek，由动能定理得(mgsinmgcos)sEk即(mgsinmgcos)sEk由得即在上滑过程中，物体减少的机械能和减少的动能之比为定值，并且物体到达最高点时动能减少了100J，减少的机械能为EEk100J40J由此可知，物体在上滑过程中克服摩擦力做的功为40J.由于物体下滑时摩擦力大小和位移大小没变，所以，下滑过程中克服摩擦力做的功也是40J.即在全过程中物体损失的机械能为80J，物体返回底端时动能为20J.4.(1)(2)m0gHm0v(3)【解析】 (1)水从小孔喷出时速度沿水平方向，只受重力作用，做平抛运动，设水喷出时的速度大小为v，有Rrvthgt2v(2)水泵做功，既改变水的势能，又改变水的动能，由功能关系得Ptm0gHm0vPm0gHm0v(3)考虑单位时间内的能量转化及利用效率，太阳能电池板接收太阳能的其中一部分转变成电能E1，电能通过水泵将其中的部分转变成水的势能与动能E2，有E11E0ScosE22E1E2m0gHm0v解得S.5.见解析【解析】 (1)由图可知，皮带长x3 m工件速度达v0前，做匀加速运动的位移x1vt1t1匀速运动的