湖南届高三物理一轮复习功能关系能的转化和守恒定律课件新人教版

1、 1功是能量转化的量度，即做了多少功就对应有多少能量转化；反之转化了多少能量，就说明做了多少功 2常见的几种力做功与能量转化的对应关系 (1)重力所做的功的大小等于重力势能的变化，即WGEp1Ep2Ep. (2)弹簧弹力做功等于弹性势能变化：W弹Ep. (3)合外力的功等于物体动能的变化，即W合Ek2Ek1Ek. (4)重力、弹簧弹力之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化，即W非E2E1E. 3功能关系 除系统内重力和弹簧弹力外，其他力对系统所做的功等于物体机械能的变化 4能的转化和守恒定律 能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式或者从一个物体转移到另一物体，

2、在转化和转移的过程中总量不变，这就是能的转化和守恒定律 1如何准确理解能量守恒定律？如何准确理解能量守恒定律？ 解答：能量守恒定律应从下面两方面去理解： (1)某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等； (2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等，这也是列能量守恒定律方程式的两条基本思路 2列表说明不同的力做功对应不同形列表说明不同的力做功对应不同形式的能的改变式的能的改变. 解答：见下不同的力做功对应不同形式能的变化定量的关系合外力的功(所有外力的功)动能变化合外力对物体做功等于物体动能的增量W合Ek2Ek1Ek重力的功重力势能

3、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不同的力做功对应不同形式能的变化定量的关系弹簧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只有重力、弹簧弹力的功不引起机械能变化机械能守恒E0不同的力做功对应不同形式能的变化定量的关系除重力和弹力之外的力做的功机械能变化除重力和弹力之外的力做多少正功，物体的机械能就增加多少；除重力和弹力之外的力做多少负功，物体的机械能就减少多少W除G、F外EE2E1不同的力做功对应不同形式能的变化定量的关系电场力的功电势能变化电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加W电Ep分子力的

4、功分子势能变化 分子力做正功，分子势能减少；分子力做负功，分子势能增加W分子Ep 不同的力做功对应不同形式能的变化定量的关系一对滑动摩擦力的总功 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 安培力做功电能变化转化为其他能安培力做功消耗的电能转化为其他能E|W安|E电 3.能量转化的过程中摩擦力做功有什么特能量转化的过程中摩擦力做功有什么特点？点？ 解答：(1)静摩擦力做功的特点： 静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功 在静摩擦力做功的过程中只有机械能的相互转移(静摩擦力起着传递机械能的作用)，而没有机械能转化为其他形式的能 相互摩擦的系统内，一对静摩擦力

5、所做功的和总是等于零 (2)滑动摩擦力做功的特点： 如图541所示，表面粗糙的小车，放在光滑的水平地面上，具有一定速度的小木块由小车左端滑上小车，当木块与小车相对静止时木块相对小车的位移为d，小车相对于地面的位移为l，则滑动摩擦力对木块做的功为 W木Ff(dl) 由动能定理得木块的动能增量为 Ek木Ff(dl) 滑动摩擦力对小车做的功为W车Ffl 同理，小车动能增量为Ek车Ffl 两式相加得Ek木Ek车Ffd 式表明木块和小车组成的系统机械能减少量等于滑动摩擦力与木块相对于小车的位移的乘积，这部分能量转化为内能 综上所述，滑动摩擦力做功有以下特点： 滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负

6、功，还可以不做功 一对滑动摩擦力做功的过程中能量的转化有两种情况：一是相互摩擦的物体之间机械能的转移；二是机械能转化为内能，转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积 相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做功总是负值，其绝对值恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，即恰等于系统损失的机械能 4处理动力学问题的常用思路和方法有哪处理动力学问题的常用思路和方法有哪些？些？ 解答：解动力学问题的方法有三种：一是牛顿定律，二是动量关系，三是能量关系基本思路是： (1)研究某一时刻(或某一位置)的动力学问题应使用牛顿第二定律，研究某一个过程的动力学问题，若物体受恒力作用，且又直接涉及物体运动过程中的加速度问

7、题，应采用运动学公式和牛顿第二定律求解 (2)对于不涉及物体运动过程中的加速度而涉及运动时间的问题，特别对于打击一类问题，因时间短且冲力随时间变化，则应用动量定理求解 (3)对于不涉及物体运动过程中的加速度和时间问题无论是恒力做功还是变力做功，一般都利用动能定理求解如果物体只有重力和弹力做功而又不涉及运动过程的加速度和时间问题，则采用机械能守恒定律求解 (4)对于碰撞、反冲一类的问题，应用动量守恒定律求解对于相互作用的两物体，若明确两物体相对滑动的距离，应考虑选用能量守恒定律建立方程其中要注意：应用动量定理、动能定理、动量守恒定律等规律来解题时，物体的位移和速度都要相对同一个参考系一般都统一以

8、地球为参考系 1机械能的变化等于除重力机械能的变化等于除重力(或弹力或弹力)以外以外的力做的功的力做的功 例例1：已知货物的质量为m，在某段时间内起重机将货物以a的加速度加速升高h，则在这段时间内叙述正确的是(重力加速度为g)() A货物的动能一定增加mahmgh B货物的机械能一定增加mah C货物的重力势能一定增加mah D货物的机械能一定增加mahmgh 解析:准确把握功和对应能量变化之间的关系是解答此类问题的关键，具体分析如下： 选项内容指向、联系分析结论A动能定理，货物动能的增加量等于货物合外力做的功mah错误B功能关系，货物机械能的增量等于除重力以外的力做的功而不等于合外力做的功错

9、误选项内容指向、联系分析结论C功能关系，重力势能的增量对应货物重力做的负功大小mgh错误D功能关系，货物机械能的增量为起重机拉力做的功m(ga)h正确答案：D 方法点评：在应用功能关系时，应首先弄清研究对象，明确力对“谁”做功，就要对应“谁”的位移，从而引起“谁”的能量变化，在应用能量的转化和守恒时，一定要明确存在哪些能量形式，哪些是增加的？哪些是减少的？然后再列式求解 变式训练变式训练1：(2010海淀模拟海淀模拟)滑板是现在非常流行的一种运动，如图542所示，一滑板运动员以7m/s的初速度从曲面的A点下滑，运动到B点速度仍为7m/s，若他以6m/s的初速度仍由A点下滑，则他运动到B点时的速

10、度( )A大于6m/s B等于6m/sC小于6m/s D条件不足，无法计算 解析：当初速度为7m/s时，由功能关系，运动员克服摩擦力做功等于减少的重力势能而当初速度变为6m/s时，运动员所受的摩擦力减小，故从A到B过程中克服摩擦力做的功减少，而重力势能变化量不变，故运动员在B点动能大于他在A点的动能 2摩擦力做功过程中的能量转化摩擦力做功过程中的能量转化 例例2：(2009合肥模拟合肥模拟)如图543所示，水平长传送带始终以速度v3m/s匀速运动现将一质量为m1kg的物块放于左端(无初速度)最终物块与传送带一起以3m/s的速度运动，在物块由速度为零增加至v3m/s的过程中，求： (1)物块从速

11、度为零增至3m/s的过程中，由于摩擦而产生的热量； (2)由于放了物块， 带动传送带的电动机多消耗多少电能？ 2. 22 . 1ffvFmgagvtxFmvvagtvvg物小物块刚放到传送带上时其速度为零，将相对传送带向左滑动，受到一个向右的滑动摩擦力，使物块加速，最终与传送带达到相同速度物块所 受的滑动摩擦力为，物块加速度 加速至 的时间 物 解析：块对地 面位移 222222 111 34.5J .2292J.2ffQF xmgxmvJvgvxvtxxxWF xmgmvgvg 相对带相对带相对物带 这段时间传送带向右的位移 则物块相对于带向后滑动的位移 根据能量守恒定律知 放上物块后，传送

12、带克服滑动摩擦力做 的功为222212119J.22mWmvmvmvv此问也可以这样求解，电动机多消耗的电能即物块获得的动能 及传送带上产生的热量之和，即 变式训练变式训练2：质量为m的滑块与倾角为的斜面的动摩擦因数为，tan，斜面底端有一个和斜面垂直放置的弹性挡板，滑块滑到底端与它碰撞时没有机械能损失，如图544所示若滑块从斜面上高为h处以速度v0开始沿斜面下滑，设斜面足够长，求： (1)滑块最终停在何处？ (2)滑块在斜面上滑行的 总路程是多少？ 201sincostancossincossin .21. 1 co2s20fNFmgFFmgmgmgghssmghsvmgm 对滑块受力分析，

13、下滑力 ，又滑动摩擦力， 由题意， ，即， 故 即最大静摩擦力小于下滑力，所以滑块最终一定停在斜面底部设滑块在斜面上滑行的总路程为 ，全过程由动能定理，有： 解析： 解得202cosvg 3功能关系的综合应用功能关系的综合应用 例例3：如图543所示，一物体质量m2kg.在倾角为37的斜面上的A点以初速度v03m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB4m.当物体到达B后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC0.2m，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AD3m.挡板及弹簧质量不计，g取10m/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. 20kpADk

14、p9Jsin3736J45J415J5.4m/8.33N1co2s37ffDAEmEmglEEEWF llFWlFmg由于有摩擦力存在，机械能不守恒，可用功能关系解题 最后的 点与开始的位置 点比较：动能减少， 重力势能减少 ，机械能减少 机械能的减少量全部用来克服摩擦力做功，即 ，而路程 ，则 解析： ，而所0.52cos37 Fmg以， pmkpk2p0 9J.sin3750.4J cos3735J 24.4J. 1 2m2 ACfACAfCmCACEEmglWFlmglvEEEW到 点瞬间对应的弹簧弹性势能最大，由 到 的过程：动能减少 重力势能减少 机械能的减少用于克服摩擦力做功由能的

15、转化和守恒定律得： 方法点拨：(1)由于摩擦力的存在，因此机械能不守恒，所以要用功能关系求解(2)弹簧被压缩最短时，具有最大弹性势能，即题目中的C点 变式训练变式训练3：飞机场上运送行李的装置为一水平放置的环形传送带，传送带的总质量为M，其俯视图如图546所示现开启电动机，传送带达到稳定运行的速度v后，将行李依次轻轻放到传送带上若有n件质量均为m的行李需通过传送带送给旅客假设在转弯处行李与传送带无相对滑动，忽略皮带轮、电动机损失的能量求从电动机开启，到运送完行李需要消耗的电能为多少？ 222222212112 2 12Qn mg llllvEMtvgtQnmvEvnmvQMvmvtnvtv传行

16、设行李与传送带间的动摩擦因数为 ，则传送带与行李间由于摩擦产生的总热量 由运动学公式得： 又 联立解得： 由能量守恒得： 解析： 所以12 5471.0m3.0m166m2kg()ABRRLCDABCDCDmABEv如图所示是放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置，滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成：水平直轨，半径分别为 和的圆弧轨道，长为 的倾斜直轨，、与两圆弧轨道相切，其中倾斜直轨部分表面粗糙，动摩擦因数 ，其余各部分表面光滑一质量为 的滑环 套在滑轨上 ，从的中点 处以 4 4能能的的转转化化和和守守恒恒定定律律 例例4 4: :的的应应用用0210m/s3710m/s .g的初速度水平向右运

17、动已知 ， 取求： (1)滑环第一次通过圆弧轨道O2的最低点F处时对轨道的压力； (2)滑环通过圆弧轨道O1最高点A的次数； (3)滑环克服摩擦力做功所通过的总路程 2202222500N311 222500 3 1NNFFNEFFFFmvmgRmvmgmOFvR滑环从 点滑到 点的过程中，根据机械能守恒得： 在 点对滑环分析受力，得 由式得：根 解析：据牛顿第三定律得滑环第一次通过圆弧轨道的最低点 处时对轨道的压力为 02202020 23137cos16J(1cos )c6.612os225kkCDWmgLWEODDmgRmmEWgsvmnv克克克由题意可知 ，取由几何关系可得倾斜直轨的倾角为，每通过一次克服摩擦力做功为： ，得， 由题意可知：滑环最终只能在圆弧轨道的点下方来回运动，即到达 点速度 次为零，由能量守恒得： 解得： 滑环克服78m.s摩擦力做功所通过的路程 方法点拨：运用能的转化与守恒定律解题时，应首先弄清楚各种能量间的转化关系，这种转化是靠做功实现的，因此，物体运动过程中各个力的功是解题的关键，抓住能量转化和各个力的功是解决这种问题的基础 变式训练变式训练4：(2009德州模拟德州模拟)煤、石油、天然气等常规能源随着人类的开采正在急剧减少，并且造成了对生态环境的巨大破坏，因此，新型清洁能源的开发利用成为人类的重点课题风能作为一种清洁能源，对