《2018版高考物理大一轮复习 第五章 第4讲 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《2018版高考物理大一轮复习 第五章 第4讲 功能关系 能量守恒定律课件（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、功能关系 1.内容:(1)功是 能量转化 的量度,即做了多少功就有 多少能 发生了转化。,知识梳理,(2)做功的过程一定伴随着 能量的转化 ,而且 能量的转化 必 通过做功来实现。,2.功与对应能量的变化关系,二、能量守恒定律 1.内容:能量既不会消灭,也不会消失,它只会从一种形式转化为其他形式, 或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总 量保持不变。 2.表达式:E减= -E增 。 注意 E增为末状态的能量减去初状态的能量,而E减为初状态的能量 减去末状态的能量。,1.(1)力对物体做了多少功,物体就有多少能。 ( ) (2)能量在转化或转移的过程中,其总量有可能
2、增加。 ( ) (3)能量在转化或转移的过程中总量保持不变,故没有必要节约能源。 ( ) 答案 (1) (2) (3),2.(多选)如图所示,一个质量为m的物体(可视为质点),以某一初速度由A点 冲上倾角为30的固定斜面,其加速度大小为g,物体在斜面上运动的最高点 为B,B点与A点的高度差为h,则从A点到B点的过程中,下列说法正确的是 ( ) A.物体动能损失了 B.物体动能损失了2mgh C.系统机械能损失了mgh D.系统机械能损失了 答案 BC 对物体应用牛顿第二定律:mg sin +Ff=ma,又知=30,a=g,得 Ff= mg。物体动能的损失等于克服合力做的功,Ek=ma =2mg
3、h,物体 机械能的损失等于克服阻力做的功,E=Ff =mgh,故选B、C。,3.(多选)如图所示,倾斜的传送带始终以恒定速率v2运动。一小物块以v1的 初速度冲上传送带,v1v2。小物块从A到B的过程中一直做减速运动,则 ( ) A.小物块到达B端的速度可能等于v2 B.小物块到达B端的速度不可能等于零 C.小物块的机械能一直在减少 D.小物块所受合力一直在做负功 答案 AD 小物块一直做减速运动,到B点时速度可能为小于v1的任何 值,故A正确,B错误。当小物块与传送带共速后,再向上运动摩擦力对小物 块做正功,机械能将增加,故C错误。W合=Ek0,D正确。,4.(多选)如图所示,在光滑四分之一
4、圆弧轨道的顶端a点,质量为m的物块(可 视为质点)由静止开始下滑,经圆弧最低点b滑上粗糙水平面,圆弧轨道在b 点与水平轨道平滑相接,物块最终滑至c点停止。若圆弧轨道半径为R,物块 与水平面间的动摩擦因数为,下列说法正确的是 ( ) A.物块滑到b点时的速度为 B.物块滑到b点时对b点的压力是3mg C.c点到b点的距离为 D.整个过程中物块机械能损失了mgR 答案 BCD 物块滑到b点时,mgR= mv2-0,v= ,A不正确。在b点,FN-,mg=m ,得FN=3mg,由牛顿第三定律知B正确。从a点到c点,机械能损失了 mgR,D正确。mgR-mgs=0,s= ,C正确。,答案 BCD 物块
5、滑到b点时,mgR= mv2-0,v= ,A不正确。在b点,FN-,1.对功能关系的进一步理解 (1)做功的过程是能量转化的过程。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,一是体现到不同的力做功,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 少在数量上相等。 2.几种常见的功能关系 (1)合外力做的功等于物体动能的改变,重难一 功能关系的应用,重难突破,即W合=Ek2-Ek1=Ek。(动能定理) (2)重力做的功等于物体重力势能的改变, 即WG=Ep1-Ep2=-Ep。 (3)弹簧弹力做的功等于弹性势能的改变, 即W弹=
6、Ep1-Ep2=-Ep。 (4)除了重力和弹力之外的其他力所做的总功,等于物体机械能的改变,即 W除=E2-E1=E。(功能关系) (5)电场力做功等于电势能的改变,即W电=Ep1-Ep2=-Ep。,典例1 如图所示,质量为m的小铁块A以水平速度v0冲上质量为M、长 为l、置于光滑水平面C上的木板B,正好不从木板上掉下。已知A、B间的 动摩擦因数为,此时长木板对地位移为x,求这一过程中: (1)木板增加的动能; (2)小铁块减少的动能; (3)系统机械能的减少量; (4)系统产生的热量。,解析 在此过程中摩擦力做功的情况:A和B所受摩擦力分别为F、F,且F =F=mg,A在F的作用下减速,B在
7、F的作用下加速;当A滑动到B的右端 时,A、B达到一样的速度v,就正好不掉下。 (1)根据动能定理有:mgx= Mv2-0 从上式可知EkB=mgx (2)滑动摩擦力对小铁块A做负功,根据功能关系可知 EkA=-mg(x+l) 即-mg(x+l)= mv2- m ,从上式可知小铁块的动能减少了mg(x+l) (3)系统机械能的减少量E= m - mv2- Mv2 由可知E=mgl (4)根据能量守恒Q=mgl。 答案 (1)mgx (2)mg(x+l) (3)mgl (4)mgl,1-1 (多选)一人用力把质量为m的物体由静止竖直向上匀加速提升h,速度 增加为v,则对此过程,下列说法正确的是
8、( ) A.人对物体所做的功等于物体机械能的增量 B.物体所受合外力所做的功为 mv2 C.人对物体所做的功为mgh D.人对物体所做的功为 mv2 答案 AB 解析 由功能关系可知,人对物体所做的功等于物体机械能的增量,为 mgh+ mv2,选项A正确,C、D错误;由动能定理可知,物体所受合外力所做的,功为 mv2,选项B正确。,1.对定律的理解 (1)某种形式的能量减少,一定存在另外形式的能量增加,且减少量和增加 量相等。 (2)某个物体的能量减少,一定存在别的物体的能量增加,且减少量和增加 量相等。 2.应用定律解题的一般步骤 (1)分清有多少形式的能(如动能、势能、内能、电能等)在变化
9、。 (2)明确哪种形式的能量增加,哪种形式的能量减少,并且列出减少的能量,重难二 对能量守恒定律的理解和应用,E减和增加的能量E增的表达式。 (3)列出能量守恒关系式:E减=E增。 注意 (1)应用能量守恒定律解决有关问题,要分析所有参与变化的能量。 (2)高考考查该类问题,常综合类平抛运动、圆周运动以及电磁学知识考 查判断、推理及综合分析能力。,典例2 如图所示,A、B、C质量分别为mA=0.7 kg,mB=0.2 kg,mC=0.1 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,边外侧,离地面高h2=0.3 m。当B、C从静止下降h1=0.3 m,C穿
10、环而过,B被D 挡住,不计绳子质量和滑轮的摩擦,取g=10 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?,解析 (1)由能量守恒定律得: (mB+mC)gh1= (mA+mB+mC) +mAgh1 可求得:v1= m/s (2)设物体C到达地面时的速度为v2,由能量守恒定律得:,mCgh2= (mA+mC) - (mA+mC) +mAgh2 可求出:v2= m/s,故物体C能到达地面,到达地面时的速度为 m/s。 答案 (1) m/s (2)能 m/s,2-1 如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形轨道在
11、B点相切,半圆形 轨道的半径为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点进入轨道 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: (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。 答案 (1) mgR (2)mgR 解析 (1)设物体在B点的速度为vB,所受弹力为FNB,则有FNB-mg=m,又FNB=8mg 由能量转化与守恒可知: 弹性势能Ep= m = mgR (2)设物体在C点的速度为vC,由题意可知: mg=m 物体由B点运动到C点的过程中,
12、由能量守恒得: Q= m -( m +mg2R) 解得:Q=mgR。,2-2 如图所示,一物体质量m=2 kg。在倾角为=37的斜面上的A点以初速 度v0=3 m/s下滑,A点距弹簧上端B的距离AB=4 m。当物体到达B后将弹簧 压缩到C点,最大压缩量BC=0.2 m,然后物体又被弹簧弹上去,弹到的最高位 置为D点,D点距A点距离AD=3 m。挡板及 弹簧质量不计,g取10 m/s2,求: (1)物体与斜面间的动摩擦因数; (2)弹簧的最大弹性势能Epm。 答案 (1)0.52 (2)24.5 J 解析 由于有摩擦力存在,机械能不守恒,可用功能关系解题。 (1)最后的D点与开始的位置A点比较:
13、 动能减少Ek= m =9 J,重力势能减少Ep=mglAD sin 37=36 J 机械能减少E=Ek+Ep=45 J 机械能的减少量全部用来克服摩擦力做功,即Wf=fl=45 J,而路程l=5.4 m,则f =Wf/l=8.33 N,而f=mg cos 37 所以= 0.52。 (2)m到C点瞬间对应的弹簧弹性势能最大,由A到C的过程:动能减少Ek= m =9 J。 重力势能减少Ep=mglAC sin 37=50.4 J 克服摩擦力做功Wf=flAC=mg cos 37lAC=34.9 J,由能量的转化与守恒定律得: Epm=Ek+Ep-Wf=24.5 J。,重难三 摩擦力做功的计算,注
14、意 一对相互作用的滑动摩擦力做功所产生的热量Q=Ffs相对,其中s相对 是物体间相对路径长度。如果两物体同向运动,s相对为两物体对地位移大 小之差;如果两物体反向运动,s相对为两物体对地位移大小之和;如果一个 物体相对另一物体做往复运动,则s相对为两物体相对滑动路径的总长度。,典例3 电动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,当小木块与传送带相对静止时,求:,(1)小木块的位移大小; (2)传送带转过的路程; (3)小木块获得的动能; (4)摩擦过程产生的热量。,解析 对小木块,相对滑动时,由
15、ma=mg得:加速度a=g,由v=at得:达到相 对静止所用时间t= 。 (1)小木块的位移l1= t= 。 (2)传送带始终匀速运动,路程l2=vt= 。,(3)小木块获得的动能Ek= mv2。 这一问也可用动能定理求解:mgl1=Ek,故Ek= mv2。 (4)产生的热量Q=mg(l2-l1)= mv2。 答案 (1) (2) (3) mv2 (4) mv2,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,结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系。,(3)公式Q=Ffl相对与l相对为两接触物体间的相对位移,若物体在传送带上往复
16、运动时,则l相对为总的相对路程。,3-1 如图所示,ABCD是一个盆式容器,盆内侧壁与盆底BC的连接处都是 一段与BC相切的圆弧,BC为水平的,其距离d=0.50 m。盆边缘的高度为h= 0.30 m,在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止开始下滑。已知盆内 侧壁是光滑的,而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为=0.10。小物块在 盆内来回滑动,最后停下来,则停的地点到B的距离为 ( ) A.0.50 m B.0.25 m C.0.10 m D.0,答案 D 解析 对小物块从A点出发到最后停下来整个过程用动能定理,mgh- mgs=0,s= = m=3.00 m。而d=0.50 m,刚好3个来回,所以最终停在B点, 所以D选项正确。,3-2 (
