《高考物理一轮总复习 专题5 机械能 第4讲 功能关系、能量守恒课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮总复习 专题5 机械能 第4讲 功能关系、能量守恒课件（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第4讲功能关系、能量守恒讲功能关系、能量守恒【考纲解读【考纲解读】1.知道功是能量转化的量度，掌握功与对应知道功是能量转化的量度，掌握功与对应能量变化的关系；能量变化的关系；2.知道自然界中各种能量的转化，并能应用知道自然界中各种能量的转化，并能应用能量守恒定律分析解答相关问题能量守恒定律分析解答相关问题一、功能关系1功是_的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化2做功的过程一定伴随着_，而且_必通过做功来实现二、能量守恒定律1内容：能量既不会_，也不会凭空消失，它只能从一种形式_为另一种形式，或者从一个物体_到别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量_2表达式：(1)E1E2；(2)E
2、减_.考点O讲堂梳理自查能量转化能量转化 能量转化能量转化 能量转化能量转化 凭空产生凭空产生 转化转化 转移转移 保持不变保持不变 E增增 1对功能关系的考查(多选)(2017届湖南衡阳检测)如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角为30，质量分别为M、m的两个物体通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧，斜面底端有一与斜面垂直的挡板开始时用手按住物体M，此时M距离挡板的距离为s，滑轮两边的细绳恰好伸直，且弹簧处于原长状态已知M2m，空气阻力不计松开手后，关于二者的运动下列说法中正确的是()AM和m组成的系统机械能守恒B当M的速度最大时，m与地面间的作用力为零C若M恰好能到达挡板处，则此时m的速度
3、为零D若M恰好能到达挡板处，则此过程中重力对M做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体m的机械能增加量之和【答案】BD【解析】因M，m之间有弹簧，故两物体受弹簧的弹力做功，机械能不守恒，故选项A错误；M的重力分力为Mgsin mg，物体先做加速运动，当受力平衡时M速度达到最大，则此时m受拉力为mg，故m恰好与地面间的作用力为零，故选项B正确；从m开始运动至M到达底部过程中，弹力的大小一直大于m的重力，故m一直做加速运动，M到达底部时，m的速度不为零，故选项C错误；M恰好能到达挡板处，则此过程中重力对M做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体m的机械能增加量之和，故选项D正确2对能量守恒的考查(2017
4、年江西九江检测)秋千是中国古代北方少数民族创造的一种运动. 春秋时期传入中原地区，因其设备简单，容易学习，故而深受人们的喜爱，很快在各地流行起来会荡秋千的人不用别人推，就能越摆越高，而不会荡秋千的人则始终也摆不起来要使秋千越摆越高，以下做法合理的是()A从高处摆下来的时候身体迅速下蹲，而从最低点向上摆起时，身体迅速直立起来B从高处摆下来的时候身体要保持直立，而从最低点向上摆起时，身体迅速下蹲C不论从高出摆下来还是从低点向上摆起，身体都要保持下蹲D不论从高处摆下来还是从最低点向上摆起，身体都要保持直立【答案】A【解析】在荡秋千时，是不断地将自身的化学能转化成机械能，在向上摆时站起就是将化学能转化
5、成机械能，摆回时又将重力势能转化成动能，选项A正确1几种常见的功能关系及其表达式考点1功能关系的理解和应用力做功能的变化定量关系合力的功动能变化WEk2Ek1Ek重力的功重力势能变化重力做正功，重力势能减少重力做负功，重力势能增加WGEpEp1Ep2弹力的功弹性势能变化弹力做正功，弹性势能减少弹力做负功，弹性势能增加WFEpEp1Ep2力做功能的变化定量关系其他力做的功机械能变化其他力做多少正功(负功)，物体的机械能就增加(减少)多少WE一对相互作用的滑动摩擦力的总功内能变化作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统内能增加QFfL相对2.应用定律的一般步骤例1(2017届江苏启东中学期中)如
6、图所示，竖直平面内放一直角杆AOB，杆的水平部分粗糙，动摩擦因数为0.20，杆的竖直部分光滑，两部分各套有质量分别为2.0 kg和1.0 kg的小球A和B，A、B间用细绳相连，初始位置OA1.5 m，OB2.0 m，g取10 m/s2，则：(1)若用水平拉力F1沿杆向右缓慢拉A，使之移动0.5 m，该过程中拉力F1做功多少？(2)若小球A、B都有一定的初速度，A在水平拉力F2的作用下，使B由初始位置以1.0 m/s的速度匀速上升0.5 m，此过程中拉力F2做功多少？思路剖析：(1)小球A、B组成的系统为研究对象，受到了哪些外力？它们做功吗？(2)小球A、B组成的系统的内力做功吗？(3)如何由功
7、能关系对系统列式？【答案】(1)8 J(2)6.8 J【解析】从系统来看，拉力F做功一方向使系统的内能增加，另一方面使系统的机械能增加，所以由功能关系直接列式求解(1)A，B两小球和细绳整体竖直方向处于平衡，A受到水平杆的弹力为N(mAmB)g则A受到的摩擦力为Ff(mAmB)g6 N由几何关系有sB0.5 m由功能关系，拉力F1做功为W1FfsAmBgsB代入数字得W18 J.练1(2017年河北衡水检测)如图所示，质量为m0.2 kg的小球(可视为质点)从水平桌面左端点A以初速度v0水平抛出，桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R0.8 m的圆环剪去了左上角135的圆弧，MN
8、为其竖直直径P点到桌面的竖直距离也为R.小球飞离桌面后恰由P点无碰撞地落入圆轨道，g10 m/s2，求：(1)小球在A点的初速度v0及AP间水平距离x；(2)小球到达圆轨道最低点N时对N点的压力；(3)判断小球能否到达圆轨道最高点M.【答案】(1)4 m/s1.6 m(2)11.17 N，方向竖直向下(3)小球不能到达圆轨道最高点M功能关系的选用技巧1在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能的变化用动能定理分析2只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析3只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析4只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析静
9、摩擦力与滑动摩擦力做功特点比较考点2摩擦力做功的特点及应用比较静摩擦力滑动摩擦力不同点能量转化在静摩擦力做功的过程中，机械能从一个物体转移到另一个物体，机械能不转化为其他形式的能量相互摩擦的物体通过滑动摩擦力做功，将部分机械能从一个物体转移到另一个物体，另一部分机械能转化为内能一对摩擦力的总功一对静摩擦力所做功的代数总和等于零一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功WffL相对，表示物体克服摩擦力做功，大小等于系统损失的机械能相同点两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做功例2如图所示，斜面的倾角为，质量为m的滑块距挡板P的距离为s0，滑块以初速度v0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因
10、数为.滑块所受摩擦力小于使滑块沿斜面下滑的重力分力若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的总路程思路剖析：整个过程中机械能转化为内能，而产生的内能等于摩擦力与滑块经过总路程的乘积练2(多选)如图所示，长木板A放在光滑的水平地面上，物体B以水平速度v0冲上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，则从B冲到木板A上到相对木板A静止的过程中，下述说法中正确的是()A物体B动能的减少量等于系统损失的机械能B物体B克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量C物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和D摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和等于系统内能的增加量的负值【答案】CD【
11、解析】物体B以水平速度冲上木板A后，由于摩擦力作用，B减速运动，木板A加速运动，根据能量守恒定律，物体B动能的减少量等于木板A增加的动能和产生的热量之和，选项A错误；根据动能定理，物体B克服摩擦力做的功等于物体B损失的动能，选项B错误；由能量守恒定律可知，物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和，选项C正确；摩擦力对物体B做的功等于物体B动能的减少量，摩擦力对木板A做的功等于木板A动能的增加量，由能量守恒定律，摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和等于系统内能的增加量的负值，选项D正确求解相对滑动物体的能量问题的方法1摩擦力方向总与相对位移方向相反，故摩擦力做的总功为W
12、fFfs相对，产生的热量为QE内WfFfs相对 2.公式QFfs相对中s相对为两接触物体间的相对位移，若物体做往复运动，则s相对为总的相对路程1模型概述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：首先要正确分析物体的运动过程，做好受力情况分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律，求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系微课堂功能关系中的传送带(2)能量角度：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，常依据功能关系或能量守恒定律求解2传送带模型问题中的功能关
13、系分析(1)功能关系分析：WFEkEpQ.(2)对WF和Q的理解传送带的功：WFFx传；产生的内能：QFfs相对审题突破：(1)小物体轻放在传送带的A点，表明初速度为零；小物体刚放上传送带时，受到的滑动摩擦力方向如何？小物体如何运动？当小物体的速度与传送带速度相等时，小物体又如何运动？(2)传送带对小物体做的功转化成什么能量？电动机做的功又转化为什么能量？【答案】(1)255 J(2)270 J练3光电计时器的实验简易示意图如图所示，当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间光滑水平导轨MN上放两个相同小物块A，B，其宽度a3.010 2 m，左端挡板处有一弹射装置P，
14、右端N处与水平传送带理想连接，今将挡光效果好、宽度为d3.6103 m的两块黑色磁带分别贴在物块A和B上，且高出物块，并使高出物块部分在通过光电门时挡光传送带水平部分长度L8 m，沿逆时针方向以恒定速度v6 m/s匀速传动物块A，B与传送带间的动摩擦因数0.2，质量mAmB1 kg.开始时在A、B间压缩一轻弹簧，锁定其处于静止状态，现解除锁定，弹开A，B，迅速移去轻弹簧，两物块第一次通过光电门，计时器显示读数均为t9.0104 s取g10 m/s2，试求：(1)弹簧储存的弹性势能Ep；(2)物块B沿传送带向右滑动的最远距离sm；(3)物块B滑回水平面MN的速度大小vB.【答案】(1)16 J(
15、2)4 m(3)4 m/s热点题组一功能关系1(多选)(2017届襄阳模拟)如图所示，在升降机内固定一光滑的斜面体，一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板B上，另一端与质量为m的物块A相连，弹簧与斜面平行整个系统由静止开始加速上升高度h的过程中()模拟精选 组合专练 A物块A的重力势能增加量一定等于mghB物块A的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和C物块A的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和D物块A和弹簧组成的系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持力和B对弹簧的拉力做功的代数和【答案】CD【解析】由于斜面光滑，物块A静止时弹簧弹力与斜面支持力的合力
16、与重力平衡，当整个装置加速上升时，由牛顿第二定律可知物块A受到的合力应向上，故弹簧伸长量增加，物块A相对斜面下滑一段距离，故选项A错误；根据动能定理可知，物块A动能的增加量应等于重力、支持力及弹簧弹力对其做功的代数和，故选项B错误；物块A机械能的增加量应等于除重力以外的其他力对其做功的代数和，选项C正确；物块A和弹簧组成的系统的机械能增加量应等于除重力和弹簧弹力以外的其他力做功的代数和，故选项D正确2(多选)(2017年江苏南京检测)一物体悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向向下运动，运动过程中，物体的机械能与位移的关系图象如图所示，其中0s1过程的图象为曲线，s1s2过程的图象为直线，根据该
17、图象，下列说法正确的是()A0s1过程中物体所受拉力一定是变力，且不断增大Bs1s2过程中物体可能在做匀速直线运动Cs1s2过程中物体可能在做变加速直线运动D0s2过程中物体的动能可能在不断增大【答案】ABD热点题组二能量转化和守恒问题3(2016年新课标卷)轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l.现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接AB是长度为5l的水平轨道，B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直，如图所示物块P与AB间的动摩擦因数0.5.用外力推动物块P，将弹簧压缩
18、至长度l，然后放开，P开始沿轨道运动，重力加速度大小为g.(1)若P的质量为m，求P到达B点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点间的距离；(2)若P能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求P的质量的取值范围热点题组三传送带问题4(多选)(2017年安徽滁州检测)如图，足够长的传送带与水平方向的倾角为，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，b的质量为m，开始时，a，b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，现让传送带逆时针匀速转动，则在b上升h高度(未与滑轮相碰)过程中()A物块a的重力势能减少mghsin B摩擦力对a做的功大于a机械能的增加C摩擦力对a做的功
19、等于物块a，b动能增加之和D任意时刻，重力对a，b做功的瞬时功率大小不相等【答案】BC5(2017届哈尔滨模拟)如图所示，一质量为m1 kg的可视为质点的滑块，放在光滑的水平平台上，平台的左端与水平传送带相接，传送带以v2 m/s的速度沿顺时针方向匀速转动(传送带不打滑)，现将滑块缓慢向右压缩轻弹簧，轻弹簧的原长小于平台的长度，滑块静止时弹簧的弹性势能为Ep4.5 J，若突然释放滑块，滑块向左滑上传送带已知滑块与传送带间的动摩擦因数为0.2，传送带足够长，g10 m/s2.求：(1)滑块第一次滑上传送带到离开传送带所经历的时间；(2)滑块第一次滑上传送带到离开传送带由于摩擦产生的热量【答案】(1)3.125 s(2)12.5 J(2)滑块在传送带上向左运动x1的位移时，传送带向右运动的位移为x1vt13 m则x1x1x15.25 m滑块向右运动x2时，传送带向右运动的位移为x2vt22 m则x2x2x21 mxx1x26.25 m则产生的热量为Qmgx12.5 J.
