高考物理一轮复习-专题五-机械能-第4讲-功能关系、能量转化与守恒定律.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,第,4,讲,功能关系、能量转化与守恒定律,考点,1,功能关系,1.能的概念：一个物体能对外做功，这个物体就具有_.,2.功能关系：(1)功是_,_,_的量度，即做了多少功就有,_,_,_发生了转化.,能量,能量转化,多少能量,(2)做功的过程一定伴随着_，而且_,必通过做功来实现.,能量转化,能量转化,功是反映物体间在相互作用的过程中能量变,化多少的物理量，功是过程量，它与一段位移相联系；能是用,来反映物体做功本领的物理量，它反映了物体的一种状态，故,能是状态量，它与某个时刻,(,或某一位置,),相对应,.,考点,2,能量守恒定律,1.内容：能量既不会消灭，也_,_,_，它只会从一种形,式_为其他形式，或者从一个物体_到另一个物,体，而在转化和转移的过程中，能量的总量_,_,_.,2.表达式：(1),E,初,_，初状态各种能量的总和等于,末状态各种能量的总和.,不会创造,转化,转移,(2),E,减,_，增加的那些能量,的总和等于减少的那,些能量的总和,.,保持不变,E,末,E,增,【基础自测】,1.(,多选,),在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项.,质量为,m,的跳水运动员入水后受到水的阻力而竖直向下做减速,运动，设水对他的阻力大小恒为,F,.那么在他减速下降深度为,h,),的过程中，下列说法正确的是(,g,为当地的重力加速度)(,A.他的动能减少了,Fh,B.他的重力势能减少了,mgh,C.他的动能减少了(,F,mg,),h,D.他的机械能减少了(,F,mg,),h,答案：,BC,2.(2017,年湖北襄阳大联考,),用恒力,F,竖直向上拉一物体，,使其由地面处开始加,速上升到某一高度,.若该过程空气阻力不,能忽略，则下列说法正确的是(,),A.力,F,做的功和阻力做的功之和等于物体动能的增量,B.重力所做的功等于物体重力势能的增量,C.力,F,做的功和阻力做的功之和等于物体机械能的增量,D.力,F,、重力、阻力三者的合力所做的功等于物体机械能,的增量,答案：,C,3.(2017,年新课标,卷,),如图 5-4-1 所示，一质量为,m,，长度,为,l,的均匀柔软细绳,PQ,竖直悬挂.用外力将绳的下,端,Q,缓慢地竖直向上拉起至,M,点，,M,点与绳的上端,图 5-4-1,答案：,A,4.一木块静止在光滑水平面上，被一水平方向飞来的子弹,击中，子弹进入木块的深度为 2 cm，木块相对于桌面移动了,1 cm.设木块对子弹的阻力恒定，则产生的热能和子弹损失的动,能之比是多少？,各种力做功,对应能,的变化,定量的关系,合力做功,动能变化,合力对物体做功等于物体动能的增量,W,合,E,k2,E,k1,热点,1,判断各力做功所对应的能量转化,热点归纳,常见的功能关系：,各种力做功,对应能,的变化,定量的关系,重力做功,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，且,W,G,E,p,E,p1,E,p2,弹簧弹,力做功,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，且,W,弹,E,p,E,p1,E,p2,(续表),各种力做功,对应能,的变化,定量的关系,只有重力、,弹簧弹力做功,不引起机,械能变化,机械能守恒,E,0,非重力和,弹力做功,机械能,变化,除重力和弹力之外的其他力做正功，物体的机械能增加；做负功，机械能减少，且,W,其他,E,(续表),【典题,1,】,(2017,年新课标,卷,),一质量为,8.0010,4,kg,的太,空飞船从其飞行轨道返回地面.飞船在离地面高度 1.6010,5,m,处以 7.5010,3,m/s 的速度进入大气层，逐渐减慢至速,度为,100 m/s 时下落到地面.取地面为重力势能零点，在飞船下落过,程中，重力加速度可视为常量，大小取 9.8 m/s,2,.(计算结果保留,2 位有效数字),(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层,时的机械能.,(2)求飞船从离地面高度 600 m 处至着地前瞬间的过程中克,服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层,时速度大小的 2.0%.,(2),飞船的高度,h,600 m,处的机械能为,由功能关系得,W,E,h,E,0,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,.由式和题给数据解得,W,9.710,8,J.,方法技巧：,运用功能关系解题时，应弄清楚重力做什么功，,合外力做什么功，,除重力、弹力外的其他力做什么功，从而判,断重力势能或弹性势能、动能、机械能的变化,.,【迁移拓展】,(,多选,),如图 5-4-2 所示，一固定斜面倾角为,30，一质量为,m,的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面,向上做匀减速运动，加速度大小等于重力加速度的大小,g,.物块,),上升的最大高度为,H,，则此过程中，小物块的(,图 5-4-2,A.动能损失了 2,mgH,C.机械能损失了,mgH,B.动能损失了,mgH,解析：,小物块沿斜面上滑过程中，根据牛顿运动定律得，,mg,sin 30,f,mg,，物块所受滑动摩擦力为,f,0.5,mg,.根据动能,定理，动能损失了,f,H,sin 30,mgH,2,mgH,，选项 A 正确，B 错,H,sin 30,mgH,，选项 C 正确，D,误.由功能关系得机械能损失,f,错误.,答案：,AC,项目,静摩擦力,滑动摩擦力,不,同,点,能量的转,化方面,只有能量的转移，没有能量的转化,既有能量的转移，又有能量的转化,一对摩擦力的总功方面,一对静摩擦力所做功的代数和等于零,一对滑动摩擦力所做功的代数和为负值，总功,W,F,f,s,相对,，等于摩擦产生的热量,热点,2,摩擦力做功与能量的关系,热点归纳,1.两种摩擦力做功的比较：,项目,静摩擦力,滑动摩擦力,相同点,(,做功角度,),两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可,以不做功；,静摩擦力做正功时，它的反作用力一定做负,功；,滑动摩擦力做负功时，它的反作用力可能做,正功，可能做负功，还可能不做功；但滑动,摩擦力做正功或不做功时，它的反作用力一,定做负功,(续表),2.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,F,f,s,相对,中,s,相对,为两接触物体间的相对位移，若,物体在传送带上做往复运动时，则,s,相对,为总的相对路程,.,【典题,2,】,(,多选,),如图 5-4-3 所示，质量为,m,、长度为,L,的,小车静止在光滑的水平面上，质量为,m,的小物块，放在小车的,最左端，现用一水平向右的恒力,F,始终作用在小物块上，小物,块与小车之间的滑动摩擦力为,f,，经过一段时间后小车运动的位,移为,x,，此时小物块刚好滑到小车的最右端，则下,列说法中正,确的是(,),A.此时物块的动能为,F,(,x,L,),B.此时小车的动能为,F,(,x,L,),图 5-4-3,C.这一过程中，物块和小车增加的机械能为,F,(,x,L,),fL,D.这一过程中，物块和小车因摩擦而产生的热量为,fL,解析：,对小物块分析，水平方向受到拉力,F,和摩擦力,f,，,答案：,CD,小,车位移为,x,，物块相对于小车的位移为,L,，则根据动能定理有,(,F,f,)(,x,L,),E,k,0,，,A,项错误,.,小车受到水平向右的摩擦力,f,作用，对地位移为,x,，根据动能定理同样有,fx,E,k,0,，,B,项错误,.,在这一过程，物块和小车增加的机械能等于增加的动能，即,E,k,E,k,F,(,x,L,),fL,，,C,项正确,.,在此过程中外力做功为,F,(,x,L,),，所以系统因摩擦而产生的热量为,F,(,x,L,),F,(,x,L,),fL,fL,，,D,项正确,.,易错提醒：,很多同学错误地认为物体克服摩擦力做功就等,于物体摩擦产生的热，实际上物体克服摩擦力做的功只是等于,物体机械能的减少量，但物体减少的机械能不一定全部生热了，,也有可能转化成其他物体的机械能,.,图 5-4-4,答案：,D,热点,3,能量守恒定律的应用,热点归纳,能量转化问题的解题思路：,(1),当涉及摩擦力做功，机械能不守恒时,，一般应用能的转,化和守恒定律,.,(2),解题时，首先确定初末状态，然后分析状态变化过程中,哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量,总和,E,减,与增加的能量总和,E,增,，最后由,E,减,E,增,列式求解,.,考向,1,涉及弹簧的能量问题,【典题,3,】,如图 5-4-5 所示，固定斜面的倾角,30，物体,A,与斜面之间的动摩擦因数为,，轻弹簧下端固定在斜面底,端，弹簧处于原长时上端位于,C,点，用一根不可伸长的轻绳通,过轻质光滑的定滑轮连接物体,A,和,B,，滑轮右侧绳子与斜面平,行，,A,的质量为 2,m,4 kg，,B,的质量为,m,2 kg，初始时物体,A,到,C,点的距离为,L,1 m，现给,A,、,B,一初速度,v,0,3 m/s，使,A,开始沿斜面向下运动，,B,向上运动，物体,A,将弹簧压缩到最短,后又恰好能弹到,C,点.已知重力加速度,g,取 10 m/s,2,，不计空气,阻力，整个过程中轻绳始终处于伸直状态，求此过,程中：,图 5-4-5,(1)物体,A,向下运动刚到,C,点时的速度大小.,(2)弹簧的最大压缩量.,(3)弹簧中的最大弹性势能.,(3)设弹簧的最大弹性势能为,E,pm,，由能量守恒定律可得：,解得：,E,pm,6 J.,方法技巧：,两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统相互,作用的过程，具有以下特点：,(1),能量变化上，如果只有重力和系统内弹簧弹力做功，系,统机械能守恒,.,(2),如果系统每个物体除弹簧弹力外所受合外力为零，则当,弹簧伸长或压缩到最大程度时两物体速度相同,.,(3),当弹簧为自然状态时系统内某一端的物体具有最大速,度,.,考向,2,传送带模型中的功能问题,热点归纳,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.,【典题,4,】,(,多选，,2017 年安徽合肥第一中学高,三第三阶段,考试,)如图 5-4-6 所示，甲、乙两传送带与水平面的夹角相同，,都以恒定速率,v,向上运动.现将一质量为,m,的小物体(视为质点),轻轻放在,A,处，小物体在甲传送带上到达,B,处时恰好达到传送,带的速率,v,；在乙传送带上到达离,B,处竖直高度为,h,的,C,处时,达到传送带的速率,v,，已知,B,处离地面的高度均为,H,.则在小物,体从,A,到,B,的过程中(,),图,5-4-6,A.小物体与甲传送带间的动摩擦因数较小,B.两传送带对小物体做功相等,C.两传送带消耗的电能相等,D.两种情况下因摩擦产生的热量相等,解析：,根据公式,v,2,2,ax,，可知物体加速度关系,a,甲,a,乙,，,再由牛顿第二定律,mg,cos,mg,sin,ma,，得知：,甲,Q,乙,，所以将小物体传送到,B,处，两传送带消耗,的电能甲更多，故 C 项错误，D 项错误.,答案：,AB,方法技巧：,传送带模型问题中的功能关系分析：,(1),功能关系分析：,W,E,k,E,p,Q,.,(2),对,W,和,Q,的理解,传送带做的功：,W,Fx,传,.,产生的内能,Q,Ffx,相对,.,