《 备考指南 物理 》课件-第5章 能力课

机械能及其守恒定律第五章能力课功能关系能量转化和守恒定律栏目导航01题点

各个击破02配套训练题点各个击破11．对功能关系的理解(1)做功的过程就是能量转化的过程．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，一是体现在不同的力做功，对应不同形式的能量转化，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值上相等．命题点一功和能的关系[师生共研类]2．几种常见的功能关系及其表达式力做的功对应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，且W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2只有重力、弹簧弹力的功不引起机械能变化机械能守恒ΔE＝0非重力和弹力的功机械能变化除重力和弹力之外的其他力做正功，物体的机械能增加，做负功，机械能减少，且W其他＝ΔE例1

(2021年全国卷Ⅰ)如图，一倾角为θ的光滑斜面上有50个减速带(图中未完全画出)，相邻减速带间的距离均为d，减速带的宽度远小于d；一质量为m的无动力小车(可视为质点)从距第一个减速带L处由静止释放．已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速度有关．观察发现，小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同．小车通过第50个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面，继续滑行距离s后停下．已知小车与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g.(1)求小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能；(2)求小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能；(3)若小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械能，则L应满足什么条件？1．(多选)轻质弹簧一端悬挂于天花板，另一端与一小木块相连处于静止状态，一子弹以水平速度v瞬间射穿木块，不计空气阻力 (

)A．子弹射穿木块的过程中，子弹与木块组成的系统机械能不守恒B．子弹射穿木块后，木块在运动过程中机械能守恒C．木块在向右摆动过程中，木块的动能与弹簧的弹性势能之和在变小D．木块在向右摆动过程中重力的功率在变小2．(2021年江苏七市联考)我国早在3000年前就发明了辘轳，其简化模型如图所示，辘轳的卷筒可绕水平轻轴转动，卷筒质量为M、厚度不计．某人转动卷筒通过细绳从井里吊起装满水的薄壁柱状水桶，水桶的高为d，空桶质量为m0，桶中水的质量为m.井中水面与井口的高度差为H，重力加速度为g，不计辐条的质量和转动轴处的摩擦．(1)若人以恒定功率P0转动卷筒，装满水的水桶到达井口前已做匀速运动，求水桶上升过程的最大速度vm；(2)空桶从桶口位于井口处由静止释放并带动卷筒自由转动，求水桶落到水面时的速度大小v；(3)水桶从图示位置缓慢上升高度H，忽略提水过程中水面高度的变化，求此过程中人做的功W.比较类别静摩擦力滑动摩擦力不同点能量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(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量(1)相互摩擦的物体通过摩擦力做功，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，此部分能量就是系统机械能的损失量命题点二摩擦力做功分析[师生共研类]比较类别静摩擦力滑动摩擦力不同点一对摩擦力的总功方面一对静摩擦力所做功的代数总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，等于摩擦力与两个物体相对路程的乘积，即Wf＝－f·l相对，表示物体克服摩擦力做功，系统损失机械能转变成内能相同点正功、负功、不做功方面两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做功易错警示：一对相互作用的滑动摩擦力做功所产生的热量Q＝f·l相对，其中l相对是物体间相对路径长度．如果两物体同向运动，l相对为两物体对地位移大小之差；如果两物体反向运动，l相对为两物体对地位移大小之和；如果一个物体相对另一个物体做往复运动，则l相对为两物体相对滑行路径的总长度．例2如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角θ＝30°，皮带在电动机的带动下，始终保持v0＝2m/s的速率运行，现把一质量为m＝10kg的工件(可看作质点)轻轻放在皮带的底端，经过时间1.9s，工件被传送到h＝1.5m的高处，取g＝10m/s2，求：(1)工件与传送带间的动摩擦因数；(2)电动机由于传送工件多消耗的电能．1．如图甲所示，滑沙运动是一项惊险刺激的娱乐活动，可简化为如图乙所示的模型．B点是斜面与水平地面的连接处，质量为0.4kg的物块(可视为质点)从斜面上的A点由静止释放，最后停在C点．物块与斜面、地面之间的动摩擦因数均为μ.不计物块经过B点时的能量损失；已知AB＝9m，物块在斜面上做匀加速直线运动过程的正中间1s的位移为3m，A、C两点的连线与地面的夹角β＝37°，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，下列说法正确的是(

)【答案】D2．如图所示，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径为r＝1.5m的四分之一细圆管CD，管口D端正下方直立一根轻弹簧，轻弹簧下端固定，上端恰好与管口D端齐平．一小球在曲面上距BC的高度为h＝1.0m处从静止开始下滑，进入管口C端时与管壁间恰好无作用力，通过CD后压缩弹簧，弹簧压缩反弹能将小球无碰撞地弹回管口D；小球与BC间的动摩擦因数μ＝0.25，取g＝10m/s2.求：(1)水平面BC的长度L；(2)小球最终停下的位置．方法规律摩擦力做功的分析方法1．无论是滑动摩擦力，还是静摩擦力，计算做功时都是求力与相对地面位移的乘积．2．摩擦生热的计算：公式Q＝Ff·x相对中，x相对为两接触物体间的相对位移，若物体在传送带上做往复运动时，则x相对为总的相对路程．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，且减少量和增加量一定相等．命题点三用动力学和能量观点求解多过程问题[师生共研类]2．涉及弹簧的能量问题中两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统相互作用的过程，具有以下特点：(1)如果只有重力和系统内弹簧弹力做功，系统机械能守恒．(2)如果系统每个物体除弹簧弹力外所受合外力为零，则当弹簧伸长或压缩到最大程度时两物体速度相同．3．传送带的能量问题(1)动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程，做好受力分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系．(2)能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解．(3)功能关系分析功能关系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q.(4)对W和Q的理解：①传送带克服摩擦力做的功：W＝Ffx传；②产生的内能：Q＝Ffx相对．(1)求弹簧的劲度系数；(2)求物块A滑至b处，细绳断后瞬间，A对圆轨道的压力大小；(3)为了让物块A能进入圆轨道且不脱轨，则bc间的距离应满足什么条件？1．(2022年重庆铁路中学月考)如图所示，一水平传送带始终保持恒定速率v沿顺时针方向运行，将一质量为m的物体轻放在最左端A处，物体先做匀加速直线运动，随后与传送带共速做匀速直线运动．则在整个过程中，下列说法正确的是

(

)【答案】D2．如图所示，右边传送带长L＝15m、逆时针转动速度为v0＝16m/s，左边是光滑竖直半圆轨道(半径R＝0.8m)，中间是光滑的水平面AB(足够长)．用轻质细线连接甲、乙两