高考物理复习专题五机械能第4讲功能关系能量转化与守恒定律

第4讲功效关系能量转化与守恒定律1/43一、功和能关系1．内容(1)功是____________量度，即做了多少功就有多少________发生了转化．能量转化能量

(2)做功过程一定伴随着_____________，而且____________必须经过做功来实现．能量转化能量转化2/432．做功对应改变能量形式动能(1)合外力功影响物体________改变．(2)重力功影响物体__________改变．(3)弹簧弹力功影响__________改变．重力势能弹性势能(4)除重力或系统内弹力以外力做功影响物体_________改变．机械能系统内能电势能(5)滑动摩擦力功影响___________改变．(6)电场力功影响________改变．(7)分子力功影响__________改变．分子势能3/43【基础检测】1．自然现象中蕴藏着许多物理知识，如图5-4-1所表示为一)个盛水袋，某人从侧面迟缓推袋壁使它变形，则水势能( 图5-4-1A．增大B．变小C．不变D．不能确定答案：A4/43

二、能量转化与守恒定律

1．内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一个形式转化为另一个形式，或者从一个物体________到另一个物体，而在转化或转移过程中，能量总量保持________．转移不变

2．能量转化与守恒两种表述 (1)某种形式能降低，一定存在其它形式能增加，且减少许等于增加量． (2)某个物体能量降低，一定存在其它物体能量增加，且降低许等于增加量．相互转化

3．对能量转化与守恒了解：每一个运动形式都对应一个能量形式，经过力做功，不一样形式能能够____________．5/43

【基础检测】

2．足够长传送带以速度v匀速传动，一质量为m小物体A由静止轻放于传送带上，若小物体与传送带之间动摩擦因数为μ，如图5-4-2所表示，当物体与传送带相对静止时，转化为内能能量为()图5-4-26/437/43考点1功效关系了解及应用⊙重点归纳几个常见功效关系及其表示式8/43（续表）各种力做功对应能改变定量关系只有重力、弹簧弹力功不引发机械能改变机械能守恒ΔE＝0非重力和弹力功机械能改变除重力和弹力之外其它力做正功，物体机械能增加，做负功，机械能降低，且W其它＝ΔE电场力功电势能改变电场力做正功，电势能降低，电场力做负功，电势能增加，且W电＝－ΔEp滑动摩擦力功内能改变滑动摩擦力做功引发系统内能增加ΔE内＝Ffl相对9/43

【考题题组】

1．如图5-4-3所表示，木板质量为M，长度为L，小木块质量为m，水平地面光滑，一根不计质量轻绳经过定滑轮分别与M和m连接，小木块与木板间动摩擦因数为μ.开始时木块静止在木板左端，现用水平向右拉力F将m拉至右端，则拉)力F做功最少为(

图5-4-3答案：B10/43

2．(多项选择)如图5-4-4所表示，在倾角为θ固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接物块A、B，它们质量分别为m1、m2，弹簧劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态．现用一平行于斜面向上恒力F拉物块A使之向上运动，当物块B)刚要离开挡板C时，物块A运动距离为d，速度为v，则( 图5-4-411/4312/4313/43项目静摩擦力滑动摩擦力不同点能量转化方面只有能量转移，没有能量转化现有能量转移，又有能量转化一对摩擦力总功方面一对静摩擦力所做功代数和等于零一对滑动摩擦力所做功代数和为负值，总功W＝－Ff·l相对，即摩擦时产生热量相同点正功、负功、不做功方面①两种摩擦力对物体能够做正功、负功，还能够不做功②静摩擦力做正功时，它反作用力一定做负功③滑动摩擦力做负功时，它反作用力可能做正功，可能做负功，还可能不做功；但滑动摩擦力做正功或不做功时，它反作用力一定做负功考点2摩擦力做功与能量关系⊙重点归纳1．两种摩擦力做功比较14/432.求解相对滑动物体能量问题方法(1)正确分析物体运动过程，做好受力分析．(2)利用运动学公式，结合牛顿第二定律分析物体速度关系及位移关系．

(3)公式W＝Ff·l相对中l相对为两接触物体间相对位移，若物体在传送带上做往复运动时，则l相对为总相对旅程．15/43

【考题题组】

3．如图5-4-5所表示，质量为M、长度为L小车静止在光滑水平面上，质量为m小物块放在小车最左端，现用一水平力F作用在小物块上，小物块与小车之间摩擦力为Ff，经过一段时间小车运动位移为x，小物块刚好滑到小车右端，则以下说法正确是(

)图5-4-516/43A．此时小物块动能为F(x＋L)B．此时小车动能为FfxC．这一过程中，小物块和小车增加机械能为Fx－FfLD．这一过程中，因摩擦而产生热量为Ff(L＋x)答案：B17/43

4．(年新课标Ⅱ卷)轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l.现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接．AB是长度为5l水平轨道，B端与半径为l光滑半圆轨道BCD相切，半圆直径BD竖直，如图5-4-6所表示．物块P与AB间动摩擦因数μ＝0.5.用外力推进物块P，将弹簧压缩至长度l，然后放开P开始沿轨道运动，重力加速度大小为g.18/43

(1)若P质量为m，求P抵达B点时速度大小，以及它离开圆轨道后落回到AB上位置与B点之间距离． (2)若P能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求P质量取值范围．图5-4-619/43

解：(1)依题意，当弹簧竖直放置，长度被压缩至l时，质量为5m物体动能为零，其重力势能转化为弹簧弹性势能．由机械能守恒定律知，弹簧长度为l时弹性势能为20/4321/4322/4323/43考点3能量守恒定律了解及应用

⊙重点归纳

1．对能量守恒定律两点了解 (1)某种形式能量降低，一定存在其它形式能量增加，且降低许和增加量一定相等； (2)某个物体能量降低，一定存在其它物体能量增加，且降低许和增加量一定相等．24/432．能量转化问题解题思绪(1)当包括摩擦力做功，机械能不守恒时，普通应用能转化和守恒定律．

(2)解题时，首先确定初末状态，然后分析状态改变过程中哪种形式能量降低，哪种形式能量增加，求出降低能量总和ΔE减与增加能量总和ΔE增，最终由ΔE减＝ΔE增列式求解．25/433．包括弹簧能量问题两个或两个以上物体与弹簧组成系统相互作用过程，含有以下特点：(1)能量转化方面，假如只有重力和系统内弹簧弹力做功，系统机械能守恒．(2)假如系统内每个物体除弹簧弹力外所受协力为零，则当弹簧伸长或压缩到最大程度时两物体速度相同．26/43

【考题题组】

5．(多项选择)如图5-4-7所表示，水平桌面上轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连，弹簧处于自然长度时物块位于O点(图中未标出)．物块质量为m，AB＝a，物块与桌面间动摩擦因数为μ，现用水平向右力将物块从O点拉至A点，拉力做功为W.撤去拉力后物块由静止向左运动，经O点抵达B)点时速度为零，重力加速度为g.则上述过程中( 图5-4-727/4328/4329/43

6．如图5-4-8甲所表示，在倾角为37°足够长粗糙斜面底端，一质量m＝1kg滑块压缩着一轻弹簧且锁定，但它们并不相连，滑块可视为质点．t＝0时解除锁定，计算机经过传感器描绘出滑块v-t图象如图乙所表示，其中Oab段为曲线，bc段为直线，在t1＝0.1s时滑块已上滑s＝0.2m距离(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．求：30/43

(1)滑块离开弹簧后在图中bc段对应加速度a及动摩擦因数μ大小． (2)t2＝0.3s和t3＝0.4s时滑块速度v1、v2

大小． (3)弹簧锁定时含有弹性势能Ep.甲乙图5-4-831/4332/4333/43模型用功效关系分析传送带模型

传送带模型是高中物理中比较经典模型，有水平和倾斜两种情况．普通设问角度有两个：一是动力学角度，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等，利用牛顿第二定律结合运动学规律求解；二是能量角度，求传送带对物体所做功、物体和传送带因为相对滑动而产生热量、因放上物体而使电动机多消耗电能等．34/43

处理传送带系统能量转化问题方法是：明确传送带和物体运动情况——求出物体在传送带上相对位移，进而求出摩擦力对系统所做总功——明确能量分配关系，由能量守恒定律建立方程求解．1．物体与传送带相对滑动时摩擦力总功(1)摩擦力对系统做总功等于摩擦力对物体和传送带做结论：滑动摩擦力对系统总是做负功，这个功数值等于摩擦力与相对位移积．35/43(2)摩擦力对系统做总功物理意义是：物体与传送带相对运动过程中系统产生热量，即Q＝fΔx.2．传送带系统能量分配

传送带克服外力做功W等于外界注入到传送带系统能量E，通常情况下，这部分能量一部分转化为被传送物体机械能E机，一部分因为相互摩擦转化为内能．由能转化和守恒定律得：E＝E机＋Q或W＝ΔEk＋ΔEp＋Q.36/43(1)物体从A运动到B共需多少时间？(2)电动机因传送该物