高考物理一轮复习 第五章第四节 功能关系 能量守恒课件 人教版.ppt

第四节功能关系能量守恒 本节目录 基础梳理 自学导引 要点透析 直击高考 考点探究 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 技法提炼 思维升华 一 功能关系1 功是 的量度 即做了多少功就有多少能量发生了转化 2 做功的过程一定伴随着 而且 必通过做功来实现 二 能量守恒定律能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能从一种形式 为别的形式 或者从一个物体 到别的物体 在转化或转移的过程中 其总量 能量转化 能量转化 能量转化 转化 转移 不变 一 几种常见的功与能的关系1 合外力对物体所做的功等于物体动能的增量 即w合 ek ek2 ek1 即动能定理 2 重力做功对应重力势能的改变 重力做多少正功 重力势能减少多少 重力做多少负功 重力势能增加多少 即wg ep ep1 ep2 3 弹簧弹力做功与弹性势能的改变相对应 弹力做多少正功 弹性势能减少多少 弹力做多少负功 弹性势能增加多少 即wf ep ep1 ep2 4 除重力或弹簧的弹力以外的其他力做多少功与物体机械能的增量相对应 除重力或弹簧的弹力以外的其他力做多少正功 物体的机械能就增加多少 做多少负功 机械能就减少多少 不做功 机械能就守恒 即w其他 e 5 电场力做功与电势能变化的关系 电场力做正功 电势能减少 电场力做负功 电势能增加 即wab ep 6 安培力做正功 电能转化为其他形式的能 克服安培力做功 其他形式的能转化为电能 特别提醒 在动能定理中 合外力的功包含重力和弹力在内的所有力所做功的代数和 所以可能包含着重力势能和弹性势能的转化 即时应用1在足球比赛中 假设某次罚点球直接射门时 球恰好从横梁下边缘踢进 横梁下边缘离地面的高度为h 足球质量为m 运动员对足球做的功为w1 足球运动过程中克服空气阻力做功为w2 选地面为零势能面 下列说法正确的是 a 足球动能的变化量为w1 w2 mghb 射门时的机械能为w1 w2c 重力势能的增加量为w1 w2 mghd 运动员刚踢完球的瞬间 足球的动能为w1 解析 选bd 合力做功量度了物体动能的变化 故动能的变化量为w1 w2 mgh a项错 重力以外的力做功量度了机械能的变化 故机械能的增加量为w1 w2 b项对 重力做功量度了重力势能的变化 故重力势能的增加量为mgh c项错 运动员踢球过程中只有运动员做功 由动能定理得d项对 二 摩擦力做功与机械能 内能之间的转化关系1 静摩擦力做功的特点 1 静摩擦力可以做正功 可以做负功 还可以不做功 2 存在相互摩擦的系统内 一对静摩擦力所做的总功为零 3 在静摩擦力做功的过程中 有机械能的转移 而没有机械能转化为内能 2 滑动摩擦力做功的特点 1 滑动摩擦力可以对物体做正功 也可以做负功 还可以不做功 2 相互间存在滑动摩擦力的系统内 一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果 机械能全部转化为内能 有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移 另外一部分转化为内能 3 摩擦生热的计算 q ffs相 即时应用2如图所示 木块a放在木块b的左端 用恒力f将a拉至b的右端 第一次将b固定在地面上 f做功为w1 生热为q1 第二次让b可以在光滑地面上自由滑动 仍将a拉到b右端 这次f做功为w2 生热为q2 则应有 a w1 w2 q1 q2b w1 w2 q1 q2c w1 w2 q1 q2d w1 w2 q1 q2 解析 选a 拉力f做的功直接由公式w fscos 求得 其中s是物体对地的位移 所以w1 w2 滑动摩擦力做功过程中产生的内能等于系统克服摩擦力做的功 即 e q ffd相对 其中d相对表示物体之间的相对位移 在这里是b的长度 所以q1 q2 三 能量守恒定律的理解及应用1 对能量守恒定律的理解 1 某种形式的能量减少 一定存在另外形式的能量增加 且减少量和增加量相等 2 某个物体的能量减少 一定存在别的物体的能量增加 且减少量和增加量相等 2 应用能量守恒定律解题的步骤 1 分清共有多少种形式的能 如动能 势能 电能 内能等 在变化 2 明确哪种形式的能量增加 哪种形式的能量减少 3 减少的总能量一定等于增加的总能量 据此列出方程 e减 e增 即时应用3自然现象中蕴藏着许多物理知识 如图所示为一个盛水袋 某人从侧面缓慢推袋壁使它变形 则水的势能 a 增大b 变小c 不变d 不能确定解析 选a 人推袋壁使它变形 对它做了功 由功能关系可得 水的重力势能增加 a正确 考点1功能关系的应用 2012 高考海南卷 下列关于功和机械能的说法 正确的是 a 在有阻力作用的情况下 物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功b 合力对物体所做的功等于物体动能的改变量c 物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能 其大小与势能零点的选取有关d 运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量 解析 物体重力做的功总等于重力势能的减少 因此a错 根据动能定理可知合力对物体所做的功等于物体动能的改变量 因此b正确 根据重力势能的定义和特性可知c正确 当有除重力以外的力对物体做功时 运动物体动能的减少量不等于其重力势能的增加量 因此d错 答案 bc 总结提升 运用功能关系解题时 应弄清楚重力做什么功 合外力做什么功 除重力 弹力外的力做什么功 从而判断重力势能或弹性势能 动能 机械能的变化 牢记以下三条功能关系 1 重力做的功等于重力势能的变化 弹力做的功等于弹性势能的变化 2 合外力做的功等于动能的变化 3 除重力 弹力外 其他力的功等于机械能的变化 考点2能量守恒定律的应用 2013 石家庄模拟 如图所示 物体a b通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧 物体a b的质量分别为m 2m 开始时细绳伸直 用手托着物体a使弹簧处于原长且a与地面的距离为h 物体b静止在地面上 放手后物体a下落 与地面即将接触时速度为v 此时物体b对地面恰好无压力 弹簧形变始终在弹性限度内 则下列说法正确的是 答案 b 规律总结 在应用能量守恒定律分析问题时 首先应抓住有几种形式的能量参与了转化或转移 然后再利用能量守恒定律列式求解 考点3传送带问题分析 创新题 利用皮带运输机可以将物体由地面运送到高出水平地面的c平台上 已知c平台离地面的竖直高度为5m 皮带与物体间的动摩擦因数为0 75 运输机的皮带以2m s的速度匀速顺时针运动且皮带和轮子之间不打滑 取g 10m s2 sin37 0 6 1 如图所示 若两个皮带轮相同 半径都是25cm 则此时轮子转动的角速度多大 2 假设皮带在运送物体的过程中始终是张紧的 为了将地面上的物体能够运送到平台上 皮带的倾角 最大不能超过多少 3 皮带运输机架设好之后 皮带与水平面间的夹角为 30 现将质量为1kg的小物体轻轻放在皮带上的a处 运送到c处 试求由于运送此物体 运输机比空载时多消耗的能量 答案 见解析 名师点评 用牛顿运动定律解实际问题时 常常与能量守恒等问题综合运用 在相对位移上摩擦力做的功等于系统产生的热量 物体机械能的增加由电动机提供 这同时体现出了功能关系的应用 答案 1 2 5s 2 5 12j 方法提炼 在涉及相对滑动问题时 优先考虑能量