中学联盟河南确山第二高级中学2016届高三物理一轮复习教学案：功能关系能量守恒定律正式版

1、时间:主备人:确山二高年级学科共案星期：使用人：【教学主题】功能关系能量守恒定律【教学目标】1.复习功能关系。2.会用能量守恒定律解题。【知识梳理】一、功和能1 .功和能(1)做功的过程就是过程，能量的转化必须通过来实现.(2)功是的量度，即做了多少功，就有多少发生了转化.2 .力学中常用的四种功能对应关系(1)合力做功等于物体动能的改变，即.(动能定理)(2)重力做功等于物体重力势能的减少，即.(3)弹簧弹力做功等于弹性势能的减少，即.(4)除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功，等于物体机械能的改变，即.(功能原理)二、能量守恒定律1 .内容能量既不会凭空产生，也不会，它只会从一种形式为

2、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：A国=A日曾.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，对应不同形式能的转化，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 .各种功能关系的对比【典型例题】1 .(2015年商丘质检)自然现象中蕴藏着许多物理知识，如图所示为一个盛水袋，某人从侧面缓慢推袋壁使它变形，则水的势能()B.变小D.不能确定A.增大C.不变解析：人推袋壁使它变形，对它做了功，由功能关系

3、可得，水的重力势能增加，A正确.答案：A2 .如图所示，一小球从光滑圆弧轨道顶端由静止开始下滑，进入光滑水平面又压缩弹簧.在此过程中，小球重力势能和动能的最大值分别为日和R,弹簧弹性势能的最大值为,则它们之间的关系为（）A.3=&=E/B.b>Ek>E/C.b=E+E/D.解析：当小球处于最高点时，重力势能最大；当小球刚滚到水平面时重力势能全部转化为动能，此时动能最大；当小球压缩弹簧到最短时动能全部转化为弹性势能，弹性势能最大.由机械能守恒定律可知Ep=E=Ep',A正确.答案：A3.（多选）一物体沿固定斜面从静止开始向下运动，经过时间t0滑至斜面底端.已知在物体运

4、动过程中物体所受的摩擦力恒定.若用F、v、x和E分别表示该物体所受的合力、物体的速度、位移和机械能（忽略空气阻力），则如图所示的图象中可能正确的是（）解析：物体在沿斜面向下滑动的过程中，受到重力、支持力、摩擦力的作用，其合力为1 2恒力，A正确；而物体在此合力作用下做匀加速运动，v=at,x=at,B>C错误；物体受摩擦力作用，总的机械能将减小，D正确.答案：AD4 .如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OBS直，一个质量为m的小球（视为质点）自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力.已知AP=2R重力加速度为g,则小球从P到

5、B的运动过程中（）A.重力做功2mgRB.机械能减少mgR1_C.合力做功mgRD.克服摩才力做功-mgR解析：小球在A点正上方由静止释放，通过B点时恰好对轨道没有压力，设此时小球速2度为v,此时小球的重力提供向心力，即mg=R,得v=yga小球从P到B的过程中，重力1O11O做功好mgRA错反；减小的机械能AE减=mgR2mv=-mgRB错反；合力做功W合=mv111=,mgRC错误；由动能定理得mgR-W=mv0,所以克服摩擦力做功W=2mgRD正确.答案：D5 .构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面.自动充电式电动自行车就是很好的一例，电动自行车的前轮装有发电机，发电机与

6、蓄电池连接.当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来.现有某人骑车以600J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图中的图线所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线所示，则第二次向蓄电池所充的电能是()fEi/JA.600JB.360JC.300JD.240J解析：设自行车的总质量为m,第一次关闭自动充电装置，由动能定理有一mgL=0-E,第二次启动自动充电装置，由功能关系有E=mgL+E电，代入数据解得E电=240J,D正确.答案：D6 .如图所示为一种摆

7、式摩擦因数测量仪，可测量轮胎与地面间动摩擦因数，其主要部件有：底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆.摆锤的质量为m细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动，摆锤重心到O点距离为L.测量时，测量仪固定于水平地面，将摆锤从与O等高的位置处静止释放.摆锤到最低点附近时，橡胶片紧压地面擦过一小段距离x(x?L),F的恒力,橡股片nJ用定底座支架一刻度俄之后继续摆至与竖直方向成0角的最高位置.若摆锤对地面的压力可视为大小为重力加速度为g,求：(1)摆锤在上述过程中损失的机械能；(2)在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功；(3)橡胶片与地面之间的动摩擦因数.解析：(1)摆锤从与O点等高的位置摆至最高点过程中

8、，依据能量的转化与守恒，有mg=mgL1cos0)+AE损失的机械能AE=mglcos0.(2)摩擦力做功W=-AE=mgCos(3)摆锤对地面的压力可以视为大小为F的，值力，则Fx=mglcos0得动摩擦因数L*一.一.-mglcos0答案：(1)mglcos0(2)-mglcos0(3)FX课时作业一、选择题1 .如图所示，物体A的质量为m置于水平地面上，A的上端连一轻弹簧，原长为l,劲度系数为k.现将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，使B点上移距离为L,此时物体A也已经离开地面，则下列说法中正确的是A.提弹簧的力对系统做功为mgL8 .物体A的重力势能增加mgLC.系统增加的机械能小于mgL

9、D.以上说法都不正确解析：由于将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，可知提弹簧的力是不断增大的，最后等于A物体的重力，因此提弹簧的力对系统做功应小于mgLA错误；系统增加的机械能等于提弹簧的力对系统做的功，C正确；由于弹簧的伸长，物体升高的高度小于L,B错误.答案：C2.如图所示，美国空军X-37B无人航天飞机于2010年4月首飞，在X-37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中（）A. X-37B中燃料的化学能转化为X-37B的机械能B. X-37B的机械能要减少C.自然界中的总能量要变大D.如果X-37B在较高轨道绕地球做圆周运动，则在此轨道上其机械能逐渐变小解析：在X-37B由较低轨道飞到较高轨道的

10、过程中，必须启动助推器，对X-37B做正功,X-37B的机械能增大，A正确，B错误.根据能量守恒定律，C错误.X-37B在确定轨道上绕地球做圆周运动，其动能和重力势能都不会发生变化，所以机械能不变，D错误.答案：A3 .如图所示，汽车在拱形桥上由A匀速率运动到B,以下说法正确的是（）A.牵引力与克服摩擦力做的功相等B.合力对汽车不做功C.牵引力和重力做的总功大于克服摩擦力做的功D.汽车在上拱形桥的过程中克服重力做的功大于汽车的重力势能的增加解析：汽车由A匀速率运动到B,合力始终指向圆心，合力做功为零，即M+WW=0,即牵引力与重力做的总功等于克服摩擦力做的功，A、C错误，B正确；汽车在上拱形桥

11、的过程中，克服重力做的功转化为汽车的重力势能，D错误.答案：B4 .如图所示，BC是竖直面内的四分之一圆弧形光滑轨道，下端C与水平直轨道相切.一个小物块从B点正上方R处的A点处由静止释放，从B点刚好进入圆弧形光滑轨道下滑，已知圆弧形轨道半径为R=0.2m,小物块的质量为m0.1kg，小物块与水平面间的动摩擦因数科=0.5,g取10m/s2.小物块在水平面上滑动的最大距离是（）.邛fiA.0.1mB,0.2mC. 0.6mD,0.8m解析：设小物块在水平面上滑动的最大距离为x,由动能定理得mg2Rmg*0,x=2R一=0.8m,选项D正确.答案：D5.（2015年邯郸质检）如图所示，A、RC三个

12、一样的滑块从粗糙斜面上的同一高度同时开始运动，A由静止释放，B的初速度方向沿斜面向下，大小为v。，C的初速度方向沿斜面水平向左，大小也为V0.下列说法中正确的是（）A.A和C将同时滑到斜面底端B.滑到斜面底端时，B的机械能减少最多C.滑到斜面底端时，B的动能最大D.C的重力势能减少最多解析：滑块A和C通过的路程不同，在沿斜面方向的加速度大小也不相同，故A错误；三个滑块滑到底端时重力势能减少量相同，故D错误；滑块A和B滑到底端时经过的位移相等，克服摩擦力做功相等，而滑块C的路程较大，机械能减少得较多，故B错误，C正确.答案：C6. （2015年大庆模拟）如图所示，一足够长的木板在光滑的水平面上以

13、速度v向右匀速运动，现将质量为m的物体竖直向下轻轻地放置在木板上的右端，已知物体m和木板之间的动摩擦因数为科，为保持木板的速度不变，从物体m放到木板上到它相对木板静止的过程中，须对木板施一水平向右的作用力F,那么力F对木板做功的数值为（）B.mV/22D.2mvA.mV/42C.mv解析：由能量转化和守恒定律可知，拉力F对木板所做的功W部分转化为物体m的动能，一部分转化为系统内能，故W=m/+mg-s相，s相=vt；t,v=gt,以上三式联立可得W=mv,故C正确.答案：C7. （2015年济南测试）游乐场中有一种叫“空中飞椅”的设施，其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上，绳子下端连接座椅

14、，人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋.若将人和座椅看成质点，简化为如图所示的模型，其中P为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴OO转动，已知绳长为l,质点的质量为m转盘静止时悬绳与转轴间的距离为d.让转盘由静止逐渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角为0,不计空气阻力及绳重，绳子不可伸长，则质点从静止到做匀速圆周运动的过程中，绳子对质点做的功为().1A.mgd+lsin0)tan0+mgl(1cos0)_1Bqmgdfan0+mgl(1-cos0)JC./mgd+lsin0)tan01D.'mgdfen02解析：由于质点做匀速圆周运动，有mgan0

15、=m-,所以质点做匀速圆周运动d+lsin0时的动能为E=JmV=；mgd+lsin0)tan0,设静止时质点的重力势能为零，则此时质点的重力势能为W=mgl(1cos0),由能量守恒知质点从静止到做匀速圆周运动的过程中，绳子对质点做的功全部转化成质点的机械能，所以选项A正确.答案：A8. (2014年高考大纲全国卷)一物块沿倾角为0的斜坡向上滑动.当物块的初速度为v时，上升的最大高度为H,如图所示；当物块的初速度为2时，上升的最大高度记为h.重力加速度大小为g,则物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为()“，-HA.tan0和一22_.vB（2gH1）tan八，一HC.tan0和二4v_H“（新

16、T）tan0和412解析：本题考查能量守恒定律.根据能量守恒定律，以速度v上升时，mv=Imcpos.2Hv1v.2hH.v20Sinr+mgH以速度2上升时，2m（2）=科mgos0sinQ+mgh解得h=-,科=（颂1）tan0,所以D正确.答案：D9 .（多选）（2013年高考山东卷）如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮.质量分别为M0（峰0的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行.两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动.若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中（）A.两滑块组成系统的机械能守

17、恒B.重力对M做的功等于M动能的增加C.轻绳对m做的功等于m机械能的增加D.两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功解析：对于M和m组成的系统，除了重力、轻绳弹力做功外，摩擦力对M做了功，系统机械能不守恒，A错误；对于M合力做的功等于其重力、轻绳拉力及摩擦力做功的代数和，根据动能定理可知，M动能的增加量等于其所受合力做的功，B错误；对于m只有其重力和轻绳拉力做了功，根据功能关系可知，除重力之外的其他力对物体做的正功等于物体机械能的增加量，C正确；对于M和m组成的系统，系统内轻绳上弹力做功的代数和等于零，只有两物体的重力和M受到的摩擦力对系统做了功，根据功能关系，M受到的摩擦力对系统做的

18、功等于系统机械能的损失量，D正确.答案：CD二、非选择题10 .工厂流水线上采用弹射装置把物品转运，现简化其模型分析：如图所示，质量为m的滑块，放在光滑的水平平台上，平台右端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为v。，长为L;现将滑块向左压缩固定在平台上的轻弹簧，到达某处时（仍处于弹簧弹性限度内）由静止释放，若滑块离开弹簧时的速度小于传送带的速度，当滑块滑到传送带右端C时，恰好与传送带速度相同，滑块与传送带间的动摩擦因数为科.求：（1）释放滑块时，弹簧具有的弹性势能;v,(2)滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量.解析：(1)由题意知滑块在传送带上一直做匀加速运动，设滑块离开弹簧时的速度为

19、由动能定理可得.1212mgL=mv2mv对弹簧和滑块构成的系统，由机械能守恒定律得12Ep=,mv12.联立解得Ep=,mvmgL(2)对滑块在传送带上的运动，由牛顿第二定律和运动学公式可得mg=mav2v2=2aLv0=v+ate,方/口V。一，v02gL联立解得t=M-gx相对=votL所以Q=Ff-x相对=mvmvv2gLmgL12.答案：(1)gmvmmgL(2) m0-mv)4v22gLmgL11 .如图所示，在粗糙水平台阶上静止放置一质量m=0.5kg的小物块，它与水平台阶一一.1一表面间的动摩擦因数科=0.5,且与台阶边缘O点的距离s=5m.在台阶右侧固定了一个二圆4弧挡板，圆

20、弧半径R=1m今以O点为原点建立平面直角坐标系.现用F=5N的水平恒力拉动小物块，一段时间后撤去拉力，小物块最终水平抛出并击中挡板.tyfm(1)若小物块恰能击中挡板上的P点(OP与水平方向夹角为37°,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2),求其离开O点时的速度大小；(2)为使小物块击中挡板，求拉力F作用的最短时间；(3)改变拉力F的作用时间，使小物块击中挡板的不同位置，求击中挡板时小物块动能的最小值.解析：(1)小物块从O到P,做平抛运动水平方向Rcos37°=vdop_012竖直方向Rsin37=2§top解得v0=FCos37°2Rsin37(2)为使小物块击中挡板，小物块必须能运动到O点，设拉力F作用的最短距离为d,由动能定理得Fd-科mgs-A&=0解得d=2.5m由牛顿第二定律得F-mg=ma2解得a=5m/s，一，r12由运动学公式