高中物理5-4第4讲-功能关系-能量转化和守恒定律省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

第4讲功效关系能量转化和守恒定律1/52【思维驱动】

(单项选择)升降机底板上放一质量为100kg物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5m时速度到达4m/s，则此过程中(g取10m/s2) (

)．

A．升降机对物体做功5800J B．合外力对物体做功5800J C．物体重力势能增加500J D．物体机械能增加800J功效关系Ⅱ(考纲要求)

2/523/52【知识存盘】1．功效关系

(1)能概念：一个物体能对外 做功，这个物体就含有能量．

(2)功效关系 ①功是

量度，即做了多少 功就有

发生了转化． ②做功过程一定伴伴随

， 而且

必经过做功来实现．能量转化多少能量能量转化能量转化4/52

(3)功与对应能量改变关系功能量改变合外力做正功

增加重力做正功降低弹簧弹力做正功降低电场力做正功降低其它力(除重力、弹力)做正功

增加动能重力势能弹性势能电势能机械能5/522．能量守恒定律

(1)内容：能量既不会毁灭，也

．它只会从一个形式

为其它形式，或者从一个物体

到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量总量 ．

(2)表示式：ΔE减＝

．不会创生转化转移保持不变ΔE增6/52常见功效关系7/528/52考点一对功效关系了解【典例1】

(多项选择)如图5-4-1所表示，在抗洪救灾中，一架直升机经过绳索，用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上木箱，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，以下说法正确有 (

)．图5-4-19/52A．力F所做功减去克服空气阻力所做功等于重力势能增量B．木箱克服重力所做功等于重力势能增量C．力F、重力、空气阻力三者协力所做功等于木箱动能增量D．力F和空气阻力协力所做功等于木箱机械能增量10/5211/52图5-4-212/5213/5214/52借题发挥功效关系选取技巧1．在应用功效关系处理详细问题过程中，若只包括动能改变用动能定理分析．2．只包括重力势能改变用重力做功与重力势能改变关系分析．3．只包括机械能改变用除重力和弹力之外力做功与机械能改变关系分析．4．只包括电势能改变用电场力做功与电势能改变关系分析．15/52备课札记

16/52考点二能量转化与守恒定律应用【典例2】

如图5-4-3所表示在水平地面上固定一个半径为R半圆形轨道，其中圆弧部分光滑，水平段长为L，一质量为m小物块紧靠一根被压缩弹簧固定在水平轨道最右端，小物块与水平轨道间动摩擦因数为μ，现突然释放小物块，小物块被弹出，恰好能够抵达圆弧轨道最高点A，取g＝10m/s2，且弹簧长度忽略不计，求：图5-4-317/52(1)小物块落点距O′距离；(2)小物块释放前弹簧含有弹性势能．规范解答设小物块被弹簧弹出时速度大小为v1，抵达圆弧轨道最低点时速度大小为v2，抵达圆弧轨道最高点时速度大小为v318/5219/5220/5221/52【变式跟踪2】

如图5-4-4所表示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧一端固定在水平滑道延长线M处墙上，另一端恰位于坡道底端O点．已知在OM段，物块A与水平面间动摩擦因数为μ，其余各处摩擦不计，重力加速度为g，求：图5-4-422/5223/5224/52借题发挥1．滑动摩擦力做功特点

(1)滑动摩擦力能够对物体做正功，也能够做负功，还能够不做功；

(2)在相互摩擦物体系统中，一对相互作用滑动摩擦力，对物体系统所做总功多少与路径相关，其值是负值，等于摩擦力与相对位移积，即|W|＝Ffl相对，表示物体系统损失了机械能，克服了摩擦力做功，ΔE损＝Q＝Ffl相对(摩擦生热)；25/52(3)一对滑动摩擦力做功过程中能量转化和转移情况：一是相互摩擦物体经过摩擦力做功将部分机械能转移到另一个物体上；二是部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机械能损失量．26/522．利用能量守恒定律解题基本思绪27/52备课札记

28/521．处理力学问题方法选取

(1)牛顿第二定律揭示了力瞬时效应，在研究某一物体所受力瞬时作用与物体运动关系时，优选运动学公式和牛顿第二定律．

(2)动能定理反应了力对空间累积效应，对于不包括物体运动过程中加速度和时间，优选动能定理．

(3)假如物体只有重力和弹簧弹力做功而又不包括物体运动过程中加速度和时间，这类问题优选取机械能守恒定律求解.

解题技法2力学规律优选法29/52(4)在包括相对滑动问题时则优先考虑能量守恒定律，即系统动能转化为系统内能．(5)在包括摩擦力、电场力、磁场力(安培力)做功时优先考虑能量守恒定律．30/522．“传送带”模型中解题方法

传送带模型是高中物理中比较成熟模型，普通设问角度有两个： ①动力学角度，如求物体在传送带上运动时间、物体在传送带上能到达速度、物体相对传送带滑过位移，依据牛顿第二定律结合运动学规律求解．31/5232/52典例

(·山东德州模拟)如图5-4-5所表示，一质量为m＝2kg滑块从半径为R＝0.2m光滑四分之一圆弧轨道顶端A处由静止滑下，A点和圆弧对应圆心O点等高，圆弧底端B与水平传送带平滑相接．已知传送带匀速运行速度为v0＝4m/s，B点到传送带右端C点距离为L＝2m．当滑块滑到传送带右端C点时，其速度恰好与传送带速度相同．(g＝10m/s2)求：图5-4-533/5234/5235/5236/52【应用】如图5-4-6所表示，绷紧传送带与水平面夹角θ＝30°，皮带在电动机带动下，一直保持v0＝2m/s速率运行，现把一质量为m＝10kg工件(可看做质点)轻轻放在皮带底端，经过时间1.9s，工件被传送到h＝1.5m高处，取g＝10m/s2，求：

(1)工件与传送带间动摩擦因数；

(2)电动机因为传送工件多消耗电能．图5-4-637/5238/5239/52一、对功效关系了解1．(·天门模拟)(单项选择)如图5-4-7所表示，质量为m跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，该高度比他起跳时重心高出h，则他从起跳后至越过横杆过程中克服重力所做功 (

)．图5-4-740/5241/522．(·海南卷，7)(多项选择)下列关于功和机械能说法，正确是

(

)．

A．在有阻力作用情况下，物体重力势能降低不等于重力对物体所做功

B．协力对物体所做功等于物体动能改变量

C．物体重力势能是物体与地球之间相互作用能，其大小与势能零点选取相关

D．运动物体动能降低许一定等于其重力势能增加量42/52解析物体重力势能降低一直等于重力对物体所做功，A项错误；运动物体动能降低许等于合外力对物体做功，D项错误．答案BC43/52图5-4-844/5245/524．(·四川模拟)(单项选择)如图5－4－9所表示，一个可视为质点质量为m＝1kg小球从高H＝12m处A点由静止沿光滑圆弧轨道AB滑下，进入半径为r＝4m竖直圆环，圆环图5－4－9轨道动摩擦因数处处相同，当抵达圆环顶点C时，小球对轨道压力恰好为零，小球继续沿CFB滑下，进入光滑轨道BD，且抵达高度为hD点速度为零，则h值可能为(g＝10m/s2) (

)．A．8m B．9m C．10m D．11m46/52答案

B47/525．如图5-4-10所表示，一水平方向传送带以恒定速度v＝2m/s沿顺时针方向匀速转动，传送带右端固定着一光滑四分之一圆弧面轨道，并与弧面下端相切．一质量为m＝1kg物体自圆弧面轨道最高点由静止滑下，圆弧面轨