2015820功能关系机械能守恒定律动能定理能量定恒定律资料.pptx

主题：功能关系机械能守恒定律动能定理能量守恒定律能量流向思维深化判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)物体所受的合外力为零，物体的机械能一定守恒。()(2)物体受到摩擦力作用时，机械能一定要变化。()答案(1)(2)例例1全国中学生足球赛在足球广场揭幕比赛时，一学生用全国中学生足球赛在足球广场揭幕比赛时，一学生用100N的力将质量为的力将质量为0.5kg的足球以的足球以8m/s的初速度沿水平方向的初速度沿水平方向踢出踢出20m远，则该学生对足球做的功至少为远，则该学生对足球做的功至少为()A200JB16JC1000JD2000J(2014湖北省润德高级中学月考)如图2所示，质量、初速度大小都相同的A、B、C三个小球，在同一水平面上，A球竖直上抛，B球以倾斜角斜向上抛，空气阻力不计，C球沿倾角为的光滑斜面上滑，它们上升的最大高度分别为hA、hB、hC，则()图2AhAhBhCBhAhBhCChAhBhCDhAhChBD2升降机底板上放一质量为100kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5m时速度达到4m/s，则此过程中(g取10m/s2)()A升降机对物体做功5800JB合外力对物体做功5800JC物体的重力势能增加500JD物体的机械能增加800J重力做功重力势能变化弹簧弹力做功弹性势能变化电场力做功电势能变化合力做功动能变化其他力做功机械能变化主题：功能关系总能量守恒fs：一对滑动摩擦力做功的代数和：一对滑动摩擦力做功的代数和Q(s为物体间的相对位移为物体间的相对位移因摩擦而产生的内能因摩擦而产生的内能(Q)分子力的功分子势能克服安培力的功电热等如图所示，桌面离地高度为h，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落。若以桌面为零势能参考平面，主题：功能关系1.重力做功与重力势能小球从H至落地过程中，重力做功？最高点重力势能？最低点重力势能？势能正负的含义势能具有相对性重力势能与地球共有最低点机械能重力势能的变化与零势面选取无关竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，质量为m的小球，从轻弹簧的正上方某一高处自由落下，并将弹簧压缩，直到小球的速度变为零。对于小球、轻弹簧和地球组成的系统，在小球开始下落到小球速度变为零的过程中，有主题：功能关系2.弹性势能动力学有一段a=g一接触弹簧就减速接触弹簧后先失重后超重压缩至最低点时，ag主题：功能关系2014年福建理综18题竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，质量为m的小球，从轻弹簧的正上方某一高处自由落下，并将弹簧压缩，直到小球的速度变为零。对于小球、轻弹簧和地球组成的系统，在小球开始与弹簧接触到小球速度变为零的过程中，有主题：功能关系2.弹性势能功能关系EpG一直减小EK一直减小EP弹一直增大小球EpG+EK一直减小 小球EK+弹簧EP弹一直减小 小球机械能一直减小 小球平衡位置时，弹性势能最小 如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，一质量为m的带正电小球在外力F的作用下静止于图示位置，小球与弹簧不连接，弹簧处于压缩状态现撤去F，小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力、弹簧弹力对小球做的功分别为W1、W2和W3，小球离开弹簧时速度为v，不计空气阻力，则上述过程中3.电势能主题：功能关系小球重力势能增加 W1 弹簧的弹性势能减少 W3 小球的电势能增加 W2 小球的动能增加 W1+W2W3小球+弹簧的系统 机械能守恒小球机械能的变化为 W2+W3+mv2/2一般：字母含正负号 A力F所做功减去克服阻力所做的功等于重力势能的增量B木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量C力F、重力、阻力，三者合力所做的功等于木箱动能的增量D力F和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量如图所示，在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索，用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法不正确的有（）P864静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。(2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。(3)静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为内能。主题：功能关系4.静摩擦力做功A主题：功能关系4.静摩擦力做功A 主题：功能关系4.静摩擦力做功滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。(2)相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果：机械能全部转化为内能；有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另外一部分转化为内能。(3)摩擦生热的计算：Qfs相对。其中s相对为相互摩擦的两个物体间的相对位移。主题：功能关系5.滑动摩擦力做功电机带动水平传送带以速度电机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，如图所示若小的小木块由静止轻放在传送带上，如图所示若小木块与传送带之间的动摩擦因数为木块与传送带之间的动摩擦因数为，当小木块与传送，当小木块与传送带相对静止时，求：带相对静止时，求：(1)小木块的位移；小木块的位移；(2)传送带转过的路程；传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；小木块获得的动能；(4)摩擦过程产生的摩擦热；摩擦过程产生的摩擦热；(5)电机带动传送带匀速传动输出的总能量电机带动传送带匀速传动输出的总能量.(由于运送木块而多消耗的能量由于运送木块而多消耗的能量)5.滑动摩擦力做功(2013四川)在如图所示的竖直平面内，物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，分别静止于倾角37的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平面平行劲度系数k5N/m的轻弹簧一端固定在O点，一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连，弹簧处于原长，轻绳恰好拉直，DM垂直于斜面水平面处于场强E5104N/C、方向水平向右的匀强电场中已知A、B的质量分别为mA0.1kg，mB0.2kg，B所带电荷量q4106C.设两物体均视为质点，不计滑轮质量和摩擦，绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，B电量不变取g10m/s2，sin370.6，cos370.8.(1)求B所受摩擦力的大小；(2)现对A施加沿斜面向下的拉力F使A以加速度a0.6m/s2开始作匀加速直线运动A从M到N的过程中，B的电势能增加了Ep0.06J已知DN沿竖直方向，B与水平面间的动摩擦因数为0.4.求A到达N点时拉力F的瞬时功率？6.电场力做功(1)求B所受摩擦力的大小；(2)现对A施加沿斜面向下的拉力F使A以加速度a0.6m/s2开始作匀加速直线运动A从M到N的过程中，B的电势能增加了Ep0.06J已知DN沿竖直方向，B与水平面间的动摩擦因数为0.4.求A到达N点时拉力F的瞬时功率？劲度系数k5N/m的轻弹簧一端固定在O点，一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连，弹簧处于原长，物体A，mA0.1kg带正电的物体B，mB0.2kg，q4106C.倾角37的光滑斜面，粗糙绝缘水平面上，轻绳恰好拉直，不可伸长DM垂直于斜面E5104N/C、匀强电场(2014安徽)如图所示，有一内壁光滑的闭合椭圆形管道，置于竖直平面内，MN是通过椭圆中心O点的水平线。已知一小球从M点出发，初速率为v0，沿管道MPN运动，到N点的速率为v1，所需时间为t1；若该小球仍由M点以出速率v0出发，而沿管道MQN运动，到N点的速率为v2，所需时间为t2。则（）Av1=v2，t1t2Bv1v2，t1t2Cv1=v2，t1t2Dv1v2，t1t2A7.机械能守恒P844(2013广东卷，19)如图所示，游乐场中，从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑轨道甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A处自由滑向B处，下列说法正确的有()答案答案BD A甲的切向加速度始终比乙的大B甲、乙在同一高度的速度大小相等C甲、乙在同一时刻总能到达同一高度D甲比乙先到达B处7.机械能守恒8.总能量守恒如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的O点，另一端可自由伸长到B点，今使一质量为m的小物体靠着弹簧，将弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能在水平面上运动到C点静止，已知AC=L；若将小物体系在弹簧上，在A点由静止释放，直到最后静止，小物体通过的总路程为s，则下列说法中可能的是（）AsLBs=LCL/2sLDsL/2BCDP87拓2(13江苏单科)如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连。弹簧处于自然长度时物块位于O点（图中未标出）。物块的质量为m，AB=a，物块与桌面间的动摩擦因数为。现用水平向右的力将物块从O点拉至A点，拉力做的功为W。撤去拉力后物块由静止向左运动，经O点到达B点时速度为零。重力加速度为g。则上述过程中（A）物块在A点时，弹簧的弹性势能等于W-mga/2（B）物块在B点时，弹簧的弹性势能小于W-3mga/2（C）经O点时，物块的动能小于W-mga（D）物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能核心：O点的确定机械能到底守不守恒题型1:答案答案D题型2:湊一个形式如图所示，质量为m的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的k倍，物块与转轴OO相距R，物块随转台由静止开始转动当转速增加到一定值时，物块即将在转台上滑动，在物块由静止到滑动前的这一过程中，转台对物块的静摩擦力对物块做的功为()题型3:连续介质问题风能作为一种清洁能源，对环境的破坏小，可再生，将成为人类未来大规模应用的能源之一假设某地区的平均风速是6.0m/s，已知空气密度是1.2kg/m3，此地有一风车，它的车叶转动时可以形成半径为20m的圆面，假如这个风车能将此圆面内10%的气流的动能转变为电能问：(1)在圆面内，每秒冲击风车车叶的气流的动能是多少？(2)这个风车平均每秒内发出的电能是多少？(2014宁宁波波第第三三次次测测试试)消防车的供水系统主要由水泵、输水管道和水炮组成如图所示，消防水炮离地高度为H，建筑物上的火点离地高度为h，水炮与火点的水平距离为x，水泵的功率为P，整个供水系统的效率0.6.假设水从水炮水平射出，不计空气阻力，取g10m/s2.题型3:连续介质问题：水泡中的重要参量消防水炮离地高度为H，建筑物上的火点离地高度为h，水炮与火点的水平距离为x，水泵的功率为P，水从水炮水平射出，整个供水系统的效率0.6.(1)若H80m，h60m，水炮的出水速度v030m/s，求水炮与起火建筑物之间的水平距离x；(2)在(1)问中，若水炮每秒出水量m060kg，求水泵的功率P；(3)当完成高层灭火后，还需要对散落在火点正下方地面上的燃烧物进行灭火将水炮竖直下移至H45m，假没供水系统的效率不变，水炮出水口的横截面积不变，水泵功率应调整为P.则P应为多大？审题指导1审读题干，获取有用信息水从水炮水平射出，水做平抛运动水泵的功率为P，效率为0.6，则有用功率为P.2分析设问，确定解题方案水做平抛运动，初速度为v0，竖直位移为Hh，用平抛运动规律求水平位移水泵做功使水的动能和重力势能增加，利用功能关系求水泵的功率答案(1)60m(2)1.25102kW(3)43.3kW36如图所示，竖直面内有一粗糙斜面AB，BCD部分是一个光滑的圆弧面，C为圆弧的最低点，AB正好是圆弧在B点的切线，圆心O与A、D点在同一高度，OAB=37，圆弧面的半径R=3.6m，一小滑块质量m=5kg，与AB斜面间的动摩擦因数=0.45，将滑块由A点静止释放求在以后的运动中（sin37=0.6，cos37=0.8，g取10m/s2）（2）在滑块运动过程中，C点受到压力的最小值（3）滑块在AB段上运动的总路程题型4：曲线运动与动能定理结合求压力如图甲所示，一竖直平面内的轨道由粗糙斜面AD和光滑圆轨道DCE组成，AD与DCE相切于D点，C为圆轨道的最低点，将一小物块置于轨道ADC上离地面高为H处由静止下滑，用力传感器测出其经过C点时对轨道的压力FN，改变H的大小，可测出相应的FN的大小，FN随H的变化关系如图乙折线PQI所示(PQ与QI两直线相连接于Q点)，QI反向延长交纵轴于F点(0，5.8N)，重力加速度g取10m/s2，求：(1)小物块的质量m；(2)圆轨道的半径及轨道DC所对应的圆心角。(可用角度的三角函数值表示)。(3)小物块与斜面AD间的动摩擦因数。求压力函数如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成，AB和BCD相切于B点，CD连线是圆轨道竖直方向的直径（C、D为圆轨道的最低点和最高点），已知BOC=30可视为质点的小滑块从轨道AB上高H处的某点由静止滑下，用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图象，取g=10m/s2求：（1）滑块的质量和圆轨道的半径；（2）是否存在某个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点若存在，请求出H值；若不存在，请说明理由P83例2AB情景一:光滑 恰能过最高点 求:最低点速度?及此时轨道对物体压力?拓展 如果最低点速度增大,则最低点比最高点的压力大多少求压力差求最低点与最高点之间的压力差如图所示，在竖直面上固定着一根光滑绝缘的圆形空心管，其如图所示，在竖直面上固定着一根光滑绝缘的圆形空心管，其圆心在圆心在O点过点过O点的一条水平直径上的点的一条水平直径上的A、B两点固定着两个两点固定着两个点电荷其中固定于点电荷其中固定于A点的为正电荷，电荷量大小为点的为正电荷，电荷量大小为Q；固定于；固定于B点的是未知电荷在它们形成的电场中，有一个可视为质点点的是未知电荷在它们形成的电场中，有一个可视为质点的质量为的质量为m、电荷量大小为、电荷量大小为q的带电小球正在空心管中作圆周运的带电小球正在空心管中作圆周运动，若已知小球以某一速度通过最低点动，若已知小球以某一速度通过最低点C处时，小球恰好与空处时，小球恰好与空心管上、下壁均无挤压且无沿切线方向的加速度，心管上、下壁均无挤压且无沿切线方向的加速度，AB间的距离间的距离为为L，ABC=ACB=30，CO OB，静电力常量为，静电力常量为k（1）作出小球在最低点）作出小球在最低点C处的受力示意图，并确定固定在处的受力示意图，并确定固定在B点点的电荷和小球的带电性质：的电荷和小球的带电性质：（2）求固定在）求固定在B点电荷的电荷量大小；点电荷的电荷量大小；（3）试求小球运动到最高点处，空心管）试求小球运动到最高点处，空心管 对小球的作用力大小和方向对小球的作用力大小和方向AB情景一:光滑 恰能过最高点 求:最低点速度?及此时轨道对物体压力?拓展 如果最低点速度增大,则最低点比最高点的压力大多少求压力差求压力差函数如图所示，在同一竖直平面内的两正对着的相同半圆光滑轨道，相隔一定的距离，虚线沿竖直方向，一小球能在其间运动，今在最高点与最低点各放一个压力传感器，测试小球对轨道的压力，并通过计算机显示出来，当轨道距离变化时，测得两点压力差与距离x的图像如图，g取10m/s2，不计空气阻力，求：(1)小球的质量为多少？(2)若小球的最低点B的速度为20m/s，为使小球能沿轨道运动，x的最大值为多少？A物体最终将停在A点B物体第一次反弹后不可能到达B点C整个过程中重力势能的减少量大于克服摩擦力做的功D整个过程中物体的最大动能大于弹簧的最大弹性势能如图所示，将一轻弹簧下端固定在倾角为的粗糙斜面底端，弹簧处于自然状态时上端位于A点质量为m的物体从斜面上的B点静止下滑，与弹簧发生相互作用后，最终停在斜面上下列说法正确的是（）关键是D，必须是小于答案：BC题组二机械能守恒定律的应用4.总质量约为3.8吨“嫦娥三号”探测器在距月面3m处关闭反推发动机，让其以自由落体方式降落在月球表面。4条着陆腿触月信号显示，“嫦娥三号”完美着陆月球虹湾地区。月球表面附近重力加速度约为1.6m/s2,4条着陆腿可视作完全相同的四个轻弹簧，在软着陆后，每个轻弹簧获得的弹性势能大约是()图1A缓冲器的机械能守恒B摩擦力做功消耗机械能C垫板的动能全部转化为内能D弹簧的弹性势能全部转化为动能解析由于楔块与弹簧盒、垫板间有摩擦力，即摩擦力做负功，则机械能转化为内能，故A错误，B正确；垫板动能转化为内能和弹性势能，故C错误；而弹簧弹性势能也转化为动能和内能，故D错误。答案B图5AmMBm2MC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解析根据功能关系知，木箱在下滑和上滑时克服摩擦力所做功等于接触面之间产生的内能。木箱下滑时Q1Wf1(Mm)glcos30木箱上滑时Q2Wf2Mglcos30木箱从开始下滑到弹簧压缩至最短的过程中，设弹簧的最大弹性势能为Epmax，则根据能量转化与守恒定律得(Mm)glsin30Q1Epamx3如图所示，如图所示，A、B两球质量相等，两球质量相等，A球用不能伸长的轻绳系于球用不能伸长的轻绳系于O点，点，B球用轻弹簧系于球用轻弹簧系于O点，点，O与与O点在同一水平面上，分别将点在同一水平面上，分别将A、B球球拉到与悬点等高处，使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，拉到与悬点等高处，使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球达到各自悬点的正下方时，两球将两球分别由静止开始释放，当两球达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则仍处在同一水平面上，则()A两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等B两球到达各自悬点的正下方时，两球到达各自悬点的正下方时，A球动能较大球动能较大C两球到达各自悬点的正下方时，两球到达各自悬点的正下方时，B球动能较大球动能较大D两球到达各自悬点的正下方时，两球到达各自悬点的正下方时，A球受到向上的拉力较大球受到向上的拉力较大解析：解析：整个过程中两球减少的重力势能相等，整个过程中两球减少的重力势能相等，A球减少的重力势能完球减少的重力势能完全转化为全转化为A球的动能，球的动能，B球减少的重力势能转化为球减少的重力势能转化为B球的动能和弹簧的球的动能和弹簧的弹性势能，所以弹性势能，所以A球的动能大于球的动能大于B球的动能，所以球的动能，所以B正确；在正确；在O点正下方点正下方位置根据牛顿第二定律，小球所受拉力与重力的合力提供向心力，则位置根据牛顿第二定律，小球所受拉力与重力的合力提供向心力，则A球受到的拉力较大，所以球受到的拉力较大，所以D正确正确答案：答案：BD图546(1)滑块到达B端时，轨道对它支持力的大小；(2)车被锁定时，车右端距轨道B端的距离；(3)从车开始运动到被锁定的过程中，滑块与车面间由于摩擦而产生的内能大小审题指导(1)判断车被锁定时滑块与小车间是否还在相对滑动(2)摩擦产生内能的过程发生在滑块与小车相对滑动的过程答案(1)30N(2)1m(3)6J图图544【典例2】(2013浙江卷，23)山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤，其示意图如图536中A、B、C、D均为石头的边缘点，O为青藤的固定点，h11.8m，h24.0m，x14.8m，x28.0m开始时，质量分别为M10kg和m2kg的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上，当大猴发现小猴将受到伤害时，迅速从左边石头的A点水平跳至中间石头大猴抱起小猴跑到C点，抓住青藤下端，荡到右边石头上的D点，此时速度恰好为零运动过程中猴子均可看成质点，空气阻力不计，重力加速度g10m/s2.求：图536(1)大猴从A点水平跳离时速度的最小值；(2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小；(3)猴子荡起时，青藤对猴子的拉力大小审题指导(1)大猴从AB，做什么运动？其运动规律x1_，h1_.(2)猴子抓住青藤荡起，从CD，受几个力作用？其中有哪些力做功？机械能是否守恒？(3)猴子荡起时，(c点)分析猴子受力，列牛顿第二定律方程_反思总结用机械能守恒定律解题应注意的问题(1)列方程时，选取的表达角度不同，表达式不同，对参考平面的选取要求也不一定相同(2)应用机械能守恒能解决的问题，应用动能定理同样能解决，但其解题思路和表达式有所不同(1)求此人落到坡面时的动能；(2)此人水平跳出的速度为多大时，他落在坡面时的动能最小？动能的最小值为多少？答案见解析 如图所示，AB为倾角=37的斜面轨道，轨道的AC部分光滑，CB部分粗糙。BP为圆心角等于143、半径R=1 m的竖直光滑圆弧形轨道，两轨道相切于B点，P、O两点在同一竖直线上，轻弹簧一端固定在A点，另一自由端在斜面上C点处，现有一质量m=2 kg的物块在外力作用下将弹簧缓慢压缩到D点后（不拴接）释放，物块经过C点后，从C点运动到B点的过程中位移与时间的关系为x=12t-4t2（式中x单位是m，t的单位是s），假设物块第一次经过B点后恰能到达P点，sin37=0.6，cos37=0.8，g取10 m/s2。试求：(2012衢州二模)一轻质细绳一端系一质量为m=kg的小球A，另一端挂在光滑水平轴O上，O到小球的距离为L=0.1 m，小球跟水平面接触，但无相互作用，在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板，如图所示，水平距离s为2 m，动摩擦因数为0.25。现有一小滑块B，质量也为m，从斜面上滑下，与小球碰撞时交换速度，与挡板碰撞不损失机械能。若不计空气阻力，并将滑块和小球都视为质点，g取10 m/s2，试问：(1)若滑块B从斜面某一高度h处滑下与小球第一次碰撞后，使小球恰好在竖直平面内做圆周运动，求此高度h。(2)若滑块B从h=5 m处滑下，求滑块B与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力。(3)若滑块B从h=5 m处下滑与小球碰撞后，小球在竖直平面内做圆周运动，求小球做完整圆周运动的次数n。