高考物理总复习 第5章 第4课时 功能关系、能量转化和守恒定律课件.ppt

第4课时功能关系 能量转化和守恒定律 导学目标 1 掌握功和能的关系 特别是合力功 重力功 弹力功以及除重力 弹力外其他力的功分别所对应的能量转化关系 2 理解能量守恒定律 并能分析解决有关问题 知识梳理 1 能的概念 一个物体能对外做功 这个物体就具有能量 2 功能关系 1 功是 的量度 即做了多少功就有 发生了转化 2 做功的过程一定伴随着 而且 必通过做功或热传递来实现 能量转化 多少能量 能量的转化 能量的转化 3 功与对应能量的变化关系 动能重力势能弹性势能电势能机械能 二 能量转化与守恒定律 基础导引 说明下列有关能量转化的问题中 分别是什么能向什么能的转化 1 列车刹车时由运动变为静止 2 太阳能电池发电 3 风力发电 4 潮汐发电 5 太阳能热水器工作时 6 汽车由静止启动 答案 1 动能 内能 2 太阳能 电能 3 风能 空气动能 电能 4 水的势能 电能 5 太阳能 内能 6 化学能 动能 知识梳理 1 内容 能量既不会 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 在转化或转移的过程中其总量 2 表达式 e减 凭空产生 转化 转移 保持不变 e增 答案 利用能源的过程 实质上就是能量转化和转移的过程 在能源利用过程中 流散到周围环境中的内能无法收集重新利用 这种现象称为能量耗散 能量耗散表明 宏观利用能源的过程具有方向性 虽然能量并没有减少 但在可以利用的品质上降低了 从便于使用到不便于使用 考点解读 1 搞清力对 谁 做功 对 谁 做功就对应 谁 的位移 引起 谁 的能量变化 如子弹物块模型中 摩擦力对子弹的功必须用子弹的位移去求解 这个功引起子弹动能的变化 考点一功能关系的应用 2 搞清不同的力做功对应不同形式的能的改变 典例剖析 例1 2014 烟台测试 升降机底板上放一质量为100kg的物体 物体随升降机由静止开始竖直向上移动5m时速度达到4m s 则此过程中 g取10m s2 a 升降机对物体做功5800jb 合外力对物体做功5800jc 物体的重力势能增加500jd 物体的机械能增加800j 答案a 方法提炼直接判断法解答选择题对于考查概念或规律理解的选择题 一般可用直接判断的方法进行选择 但这应建立在对概念和规律正确理解的基础上 否则就会把握不准 针对本题 要正确解答 就要对各种功能关系熟记于心 力学范围内 应牢固掌握以下三条功能关系 1 重力的功等于重力势能的变化 弹力的功等于弹性势能的变化 2 合外力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 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 跟踪训练1 2015 琼海模拟 短跑比赛时 运动员采用蹲踞式起跑 在发令枪响后 左脚迅速蹬离起跑器 在向前加速的同时提升身体重心 示意图如图2 假设质量为m的运动员 在起跑时前进距离s内 重心升高h 获得的速度为v 阻力做功为w阻 则在此过程中 图2 答案 bd 考点解读 列能量守恒定律方程的两条基本思路 1 某种形式的能减少 一定存在其他形式的能增加 且减少量和增加量一定相等 2 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 考点二对能量守恒定律的理解和应用 典例剖析 例2如图3所示 光滑坡道顶端距水平面高度为h 质量为m的小物块a从坡道顶端由静止滑下 进入水平面上的滑道时无机械能损失 为使a制动 将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线m处的墙上 另一端恰位于坡道的底端o点 已知在om段 物块a与水平面间的动摩擦因数均为 其余各处的摩擦不计 重力加速度为g 求 图3 1 物块滑到o点时的速度大小 2 弹簧为最大压缩量d时的弹性势能 设弹簧处于原长时弹性势能为零 3 若物块a能够被弹回到坡道上 则它能够上升的最大高度是多少 方法提炼应用能量守恒定律解题的步骤1 分清有多少形式的能 如动能 势能 包括重力势能 弹性势能 电势能 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 并且列出减少的能量 e减和增加的能量 e增的表达式 3 列出能量守恒关系式 e减 e增 特别提醒1 应用能量守恒定律解决有关问题 要分析所有参与变化的能量 2 高考考查该类问题 常综合平抛运动 圆周运动以及电磁学等知识考查判断 推理及综合分析能力 跟踪训练2如图4所示 a b c质量分别为ma 0 7kg mb 0 2kg mc 0 1kg b为套在细绳上的圆环 a与水平桌面的动摩擦因数 0 2 另一圆环d固定在桌边 离地面高h2 0 3m 当b c从静止下降h1 0 3m后 c穿环而过 b被d挡住 不计绳子质量和滑轮的摩擦 取g 10m s2 若开始时a离桌边足够远 试求 图4 1 物体c穿环瞬间的速度 2 物体c能否到达地面 如果能到达地面 其速度多大 结果可用根号表示 考点解读 考点三摩擦力做功的特点及应用 典例剖析 例3如图5所示 a物体放在b物体的左侧 用水平恒力f将a拉至b的右端 第一次b固定在地面上 f做功为w1 产生热量q1 第二次让b在光滑地面上自由滑动 f做功为w2 产生热量为q2 则应有 a w1 w2 q1 q2b w1 w2 q1 q2c w1 w2 q1 q2d w1 w2 q1 q2 图5 解析当b固定时 w1 fl q1 fl mgl当b不固定时 木块a b的位移关系为sa sb lw2 fsa f l sb w1对a应用动能定理 f f sa eka对b应用动能定理 fsb ekb两式相加得 fsa fsa fsb eka ekb所以q2 fsa eka ekb f sa sb fl q1 答案a 跟踪训练3将三块木板1 2 3固定在墙角 木板与墙壁和地面构成了三个不同的三角形 如图6所示 其中1与2底边相同 2和3高度相同 现将一个可以视为质点的物块分别从三块木板的顶端由静止释放 并沿木板下滑到底端 物块与木板之间的动摩擦因数 均相同 在这三个过程中 下列说法正确的是 图6 a 沿着1和2下滑到底端时 物块的速度不同 沿着2和3下滑到底端时 物块的速度相同b 沿着2下滑到底端时 物块的速度最大c 物块沿着3下滑到底端的过程中 产生的热量是最多的d 物块沿着1和2下滑到底端的过程中 产生的热量相同 答案 cd 15 应用综合法处理能量问题 题后感悟1 分析和综合的关系 有分有合 交叉地使用分析与综合的方法 才能对客观事物有一个全面的深刻的认识 在研究和求解中学物理问题时 同样需要采用这种有分有合的思维方法 2 从能量角度综合 能量是沟通各个物理现象和物理过程的最根本的属性 直接从整个过程能的转化和守恒的观点出发 可免去许多对复杂细节变化的处理 直达问题的症结所在 这是综合思想的又一具体体现 跟踪训练4如图8所示 质量为m的滑块 放在光滑的水平平台上 平台右端b与水平传送带相接 传送带的运行速度为v0 长为l 今将滑块缓慢向左压缩固定在平台上的轻弹