高考物理总复习第5章机械能第3课时功能关系能量守恒定律课件教科版

第3课时功能关系能量守恒定律基础回顾核心探究演练提升基础回顾自主梳理·融会贯通知识梳理一、功能关系1.功是

的量度,即做了多少功就有多少

发生了转化.2.做功的过程一定伴随着

,而且

必须通过做功来实现.能量转化能量的转化能量能量的转化3.常见的功能关系功关系式变化关系合力做功W合=

.做正功,

增加,做负功,

减少重力做功WG=

.做正功,重力势能

.做负功,重力势能

.弹簧弹力做功W弹=

.做正功,弹性势能

.做负功,弹性势能

.电场力做功W电=

.做正功,

减少做负功,

增加ΔEk动能动能-ΔEp减少增加-ΔEp减少增加-ΔEp电势能电势能除重力(或系统内弹力)外其他力做功W其他=

.引起系统

变化克服滑动摩擦力做功与内能关系W克=f·x相对=ΔE内引起系统内能变化,产生

(x相对表示相对路程)ΔE机机械能热量水平面上固定一半径为R且圆弧部分光滑的半圆形轨道,小物体质量为m,压紧理想弹簧后突然释放,弹出后经动摩擦因数为μ、长为L的粗糙水平面后恰能到轨道最高点A,如图所示,则:(1)滑动摩擦力做功:Wf=

,物体与水平面内能:

,物体机械能将:

.(2)到达A点过程中,重力做功:WG=

,重力势能:

,动能:

.(3)恰到达最高点A,说明此时物体动能为EkA=

.(4)开始时,物体压缩弹簧,弹力对物体做

,弹性势能

,大小为

.-μmgL增加μmgL减少μmgL-2mgR增加2mgR减少2mgR负功增加二、能量守恒定律1.内容:能量既不会凭空

,也不会凭空消失,它只能从一种形式

为另一种形式,或者从一个物体

到另一个物体,在

的过程中其总量

.2.表达式(1)E初=E末,初状态各种能量的

等于末状态各种能量的

.(2)ΔE增=ΔE减,增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的减少量.产生转化转移转化和转移保持不变总和总和拓展思考“神舟十号”飞船返回舱进入地球大气层以后,由于它的高速下落,而与空气发生剧烈摩擦,返回舱的表面温度达到1000摄氏度.(1)进入大气层很长一段时间,返回舱加速下落,返回舱表面温度逐渐升高.该过程动能和势能怎么变化?机械能守恒吗?(2)返回舱表面温度越高,内能越大.该过程中什么能向什么能转化?机械能和内能的总量变化吗?答案:

(1)动能增加,势能减小,机械能减小.

(2)机械能转化为内能,机械能和内能的总量不变.自主检测1.思考判断(1)力对物体做了多少功,物体就有多少能.(

)(2)物体在速度增大时,其机械能可能在减小.(

)(3)滑动摩擦力做功时,一定会引起机械能的转化.(

)(4)一个物体的能量增加,必定有别的物体能量减少.(

)(5)功可以变为能,能可以变为功.(

)答案:(1)×

(2)√

(3)√

(4)√

(5)×2.(多选)下列对能量守恒定律的认识,正确的是(

)A.某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加B.某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加C.散失到周围环境中的内能还能回收重新利用D.石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了AB解析:由能量守恒定律可知,能量既不会消灭,也不会创生,能量只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,选项A,B正确,D错误;散失到周围环境中的内能不能回收重新利用,选项C错误.3.(2018·河北唐山模拟)(多选)光滑水平面上静置一质量为M的木块,一质量为m的子弹以水平速度v1射入木块,以v2速度穿出,木块速度变为v,对这个过程,下列说法中正确的是(

)A.子弹对木块做的功等于Mv2B.子弹对木块做的功等于子弹克服阻力做的功C.子弹对木块做的功等于木块获得的动能与子弹跟木块间摩擦生热的内能之和D.子弹损失的动能等于木块的动能跟子弹与木块间摩擦转化的内能之和AD4.(2018·海南三亚模拟)如图所示,长为L的轻绳悬挂一个质量为m的小球,开始时绳竖直,小球与倾角θ=45°且静止于水平面的三角形物块刚好接触.现用水平恒力F向左推动三角形物块,直至轻绳与斜面平行,此时小球的速度大小为v.重力加速度为g,不计所有的摩擦.下列说法中正确的是(

)A.上述过程中,推力F做的功为FLB.上述过程中,斜面对小球做的功等于小球增加的动能C.上述过程中,推力F做的功等于小球增加的机械能D.轻绳与斜面平行时,绳对小球的拉力大小为mgsin45°A核心探究分类探究·各个击破考点一功能关系的理解与应用功是能量转化的量度,力学中几种常见的功能关系如下:【典例1】(2018·山东潍坊模拟)(多选)如图所示,在升降机内固定一光滑的斜面体,一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板B上,另一端与质量为m的物块A相连,弹簧与斜面平行.整个系统由静止开始加速上升高度h的过程中(

)A.物块A的重力势能增加量一定等于mghB.物块A的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和C.物块A的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和D.物块A和弹簧组成的系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持力和B对弹簧的拉力做功的代数和CD〚核心点拨〛升降机加速上升,根据牛顿第二定律,判断弹簧弹力是否发生变化.根据除重力以外其他力做的功等于机械能的增量,判断物体机械能的变化.解析:物块A开始受重力、支持力、弹簧的弹力处于平衡状态.当具有向上的加速度时,合力向上,弹簧弹力和支持力在竖直方向上的分力大于重力,所以弹簧的弹力增大,物块A相对于斜面向下运动.物块A上升的高度小于h,所以重力势能的增加量小于mgh,选项A错误;物块A受重力、支持力、弹簧的弹力,对物块A用动能定理,物块A的动能增加量等于斜面的支持力、弹簧的拉力和重力对其做功的代数和,选项B错误;物块A机械能的增加量等于斜面支持力和弹簧弹力做功的代数和,选项C正确;物块A和弹簧组成系统的机械能增加量应等于除重力和弹簧弹力以外的其他力做功的代数和,即应等于除重力和弹簧力以外的其他力做功的代数和,即等于斜面对物块的支持力和B对弹簧拉力做功的代数和,选项D正确.反思总结功能关系的选用方法对于一般的能量变化采用直接法来判断,如重力做功是重力势能变化的原因和量度,弹簧的弹力做功是弹性势能变化的原因和量度,电场力做功是电势能变化的原因和量度,合外力做功是动能变化的原因和量度,除重力以外的力做功是机械能变化的原因和量度.1.[弹力和摩擦力做功时的功能关系](2018·河北唐山模拟)轻质弹簧右端固定在墙上,左端与一质量m=0.5kg的物块相连,如图(甲)所示.弹簧处于原长状态,物块静止且与水平面间的动摩擦因数μ=0.2.以物块所在处为原点,水平向右为正方向建立x轴.现对物块施加水平向右的外力F,F随x轴坐标变化的关系如图(乙)所示.物块运动至x=0.4m处时速度为零.则此时弹簧的弹性势能为(g取10m/s2)(

)A.3.1J B.3.5J C.1.8J D.2.0JA多维训练解析:物块与水平面间的摩擦力为f=μmg=1N.现对物块施加水平向右的外力F,由F-x图像面积表示外力F做的功,可知F做功W=3.5J,克服摩擦力做功Wff=Ep,此时弹簧的弹性势能为Ep=3.1J,选项A正确.2.

[重力、摩擦力做功时的功能关系](多选)如图,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,加速度的大小等于重力加速度的大小g.若物块上升的最大高度为H,则此过程中,物块的()C.机械能损失了mgHD.机械能损失了mgHAC考点二摩擦力做功与能量的关系两种摩擦力做功情况比较类别比较静摩擦力滑动摩擦力能量的转化方面在静摩擦力做功的过程中,只有机械能从一个物体转移到另一个物体,而没有机械能转化为其他形式的能量(1)相互摩擦的物体通过滑动摩擦力做功,将部分机械能从一个物体转移到另一个物体(2)部分机械能转化为内能一对摩擦力的总功方面静摩擦力所做总功的代数和等于零一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功,大小等于摩擦力与两个物体相对路程的乘积,即Wf=-f·x相对做功情况两种摩擦力对物体都可以做正功、负功,还都可以不做功【典例2】(2018·江西南昌模拟)(多选)在大型物流货场,广泛应用着传送带搬运货物.如图(甲)所示,与水平面倾斜的传送带以恒定速率运动,皮带始终是绷紧的,将m=1kg的货物放在传送带上的A处,经过1.2s到达传送带的B端.用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图像如图(乙)所示,已知重力加速度g=10m/s2,由v-t图可知(

)A.A,B两点的距离为2.4mB.货物与传送带间的动摩擦因数为C.货物从A运动到B过程中,传送带对货物做功大小为12.8JD.货物从A运动到B过程中,货物与传送带摩擦产生的热量为4.8JBD〚核心点拨〛(1)前后两段时间,传送带对货物的摩擦力方向斜向下与斜向上,对货物做正功,做负功.(2)前后两段时间,货物与传送带间的相对位移,Δx1=vt1-x1,Δx2=x2-vt2.反思总结摩擦生热掌握“三点”(1)大小:系统内因滑动摩擦力做功产生的热量Q=fx相对.(2)原因:有滑动摩擦力的系统内存在相对位移.摩擦生热Q=fx相对中,x相对是两物体间相对运动的位移,即同向相加、反向相减.(3)能量转化有两种形式:一是相互摩擦的物体之间机械能转移;二是机械能转化为内能(即热量).多维训练1.

[动能与内能的转化](多选)如图所示,水平传送带由电动机带动,并始终保持以速度v匀速运动.现将质量为m的某物块无初速地放在传送带的左端,经过时间t物块保持与传送带相对静止.设物块与传送带间的动摩擦因数为μ,对于这一过程,下列说法正确的是(

)ACD2.[弹性势能与内能的转化]如图所示,劲度系数为k的轻弹簧一端固定在墙上,—个小物块(可视为质点)从A点以初速度v0向左运动、接触弹簧后运动到C点时速度恰好为零,弹簧始终在弹性限度内.A,C两点间距离为L,物块与水平面间动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则物块由A点运动到C点的过程中,下列说法正确的是(

)A.弹簧和物块组成的系统机械能守恒B.物块克服摩擦力做的功为mC.弹簧的弹性势能增加量为μmgLD.物块的初动能等于弹簧的弹性势能增加量与摩擦产生的热量之和D考点三能量守恒定律的理解与应用1.对能量守恒定律的理解(1)转化:某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加,且减少量和增加量一定相等.(2)转移:某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量相等.2.运用能量守恒定律解题的基本思路【典例3】(2018·山东泰安模拟)如图所示,一物体质量m=2kg,在倾角θ=37°的斜面上的A点以初速度v0=3m/s下滑,A点距弹簧上端B的距离AB=4m.当物体到达B点后将弹簧压缩到C点,最大压缩量BC=0.2m,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点的距离AD=3m.挡板及弹簧质量不计,g取10m/s2,sin37°=0.6,求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;(2)弹簧的最大弹性势能Epm.〚审题指导〛题干关键获取信息物体从A点开始运动最后弹回到D弹力做功为零,克服摩擦力做功等于物体机械能的减少量,摩擦力做功与路程有关滑块从A点开始运动到将弹簧压缩最大的C点弹簧的弹力做功和摩擦力做功的和等于物体机械能的减少量,弹力做负功,弹性势能增加答案:

(2)24.46J反思总结能量的转化问题小结涉及滑动摩擦力做功,机械能不守恒,机械能要转化为内能(热量);若涉及弹簧类问题,研究系统包含弹簧,则弹力做功不影响系统的机械能,若研究对象不包含弹簧,则部分能量转化为弹性势能,当弹簧伸长或缩短到最大限度时弹性势能最大,当弹簧为自然状态时,系统内某一端的物体具有最大速度.C演练提升真题体验·强化提升1.[动能定理、重力做功与重力势能关系](2016·四川卷,1)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员.他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1900J,他克服阻力做功100J,韩晓鹏在此过程中(

)A.动能增加了1900JB.动能增加了2000JC.重力势能减小了1900JD.重力势能减小了2000JC解析:由题可得,重力做功1900J,则重力势能减少1900J,选项C正确,D错误;由动能定理WG-Wf=ΔEk可得动能增加1800J,选项A,B错误.2.[系统能量转化综合问题](2014·海南卷)(多选)如图所示,质量相同的两物体a,b,用不可伸长的轻绳跨接在同一光滑的轻质定滑轮两侧,a