高考物理大一轮复习 5.4功能关系能量守恒定律课件 新人教版.ppt

考点一对功能关系的理解 考点二摩擦力做功与能量关系 考点三能量转化守恒问题的应用 考点 高三物理一轮复习 第4节功能关系能量守恒定律 第五章机械能及其守恒定律 1 功能关系的理解 2015 商丘模拟 自然现象中蕴藏着许多物理知识 如右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 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 解析 答案 基础自测 a 2 能的转化与守恒的理解 上端固定的一根细线下面悬挂一摆球 摆球在空气中摆动 摆动的幅度越来越小 对此现象下列说法正确的是 a 摆球机械能守恒b 总能量守恒 摆球的机械能正在减少 减少的机械能转化为内能c 能量正在消失d 只有动能和重力势能的相互转化 由于空气阻力的作用 机械能减少 机械能不守恒 内能增加 机械能转化为内能 能量总和不变 b正确 基础自测 解析 答案 b 3 功能关系的应用 多选 在2014年8月南京青奥会上 质量为m的跳水运动员入水后受到水的阻力而竖直向下做减速运动 设水对他的阻力大小恒为f 那么在他减速下降深度为h的过程中 下列说法正确的是 g为当地的重力加速度 a 他的动能减少了fhb 他的重力势能减少了mghc 他的动能减少了 f mg hd 他的机械能减少了fh 跳水运动员入水减速下降h的过程中 他的重力势能减少了mgh 则b选项正确 由动能定理知 动能减少了 f mg h 则c选项正确 重力以外的力做的功等于机械能的变化 则d选项正确 基础自测 解析 答案 bcd 4 能量转化与守恒定律的应用 如右图所示 一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v向右匀速运动 现将质量为m的物体竖直向下轻轻地放置在木板上的右端 已知物体m和木板之间的动摩擦因数为 为保持木板的速度不变 从物体m放到木板上到它相对木板静止的过程中 须对木板施一水平向右的作用力f 那么力f对木板做功的数值为 a mv2 4b mv2 2c mv2d 2mv2 基础自测 解析 答案 图片显 隐 c 一 功和能1 功和能 1 做功的过程就是 过程 能量的转化必须通过 来实现 2 功是 的量度 即做了多少功 就有多少 发生了转化 2 功能关系 1 重力做功等于重力势能的改变 即wg ep 2 弹簧弹力做功等于弹性势能的改变 即wf ep 3 除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功 等于物体 的改变 即w其他力 e2 e1 e 教材梳理 能量转化的 做功 能量转化 能量 ep1 ep2 ep1 ep2 机械能 二 能量守恒定律1 内容 能量既不会 产生 也不会凭空消失 它只能从一种形式 为其他形式 或者从一个物体 到另一个物体 而在转化和转移的过程中 能量的总量 2 表达式 e减 教材梳理 凭空 转化 转移 保持不变 e增 1 对功能关系的进一步理解 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 一是体现到不同的力做功 对应不同形式的能转化 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 考点一对功能关系的理解 考点阐释 2 几种常见的功能关系及其表达式 考点阐释 考点一对功能关系的理解 考点阐释 考点一对功能关系的理解 题组一功能关系的定性分析1 2014 高考广东卷 如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图 图中 和 为楔块 和 为垫板 楔块与弹簧盒 垫板间均有摩擦 在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中 a 缓冲器的机械能守恒b 摩擦力做功消耗机械能c 垫板的动能全部转化为内能d 弹簧的弹性势能全部转化为动能 由于系统内存在摩擦力 在车厢撞击压缩弹簧的过程中需要克服摩擦力做功 机械能不守恒 垫板的动能一部分转化为弹簧弹性势能 另一部分转化为内能 a c错误 b正确 弹簧恢复原长过程中 克服摩擦力做功 弹性势能转化为内能和动能 d错误 题组设计 解析 答案 图片显 隐 b 考点一对功能关系的理解 2 2013 高考新课标全国 卷 多选 目前 在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转 其中一些卫星的轨道可近似为圆 且轨道半径逐渐变小 若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中 只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用 则下列判断正确的是 a 卫星的动能逐渐减小b 由于地球引力做正功 引力势能一定减小c 由于气体阻力做负功 地球引力做正功 机械能保持不变d 卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小 题组设计 解析 答案 bd 考点一对功能关系的理解 题组二功能关系的简单计算3 多选 如图所示 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 题组设计 解析 答案 图片显 隐 ac 考点一对功能关系的理解 功能关系应用技巧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 规律总结 考点一对功能关系的理解 1 静摩擦力做功的特点 1 静摩擦力可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 2 相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零 3 静摩擦力做功时 只有机械能的相互转移 不会转化为内能 2 滑动摩擦力做功的特点 1 滑动摩擦力可以做正功 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 考点二摩擦力做功与能量关系 考点阐释 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 ffx相对 其中x相对为相互摩擦的两个物体间的相对位移 考点阐释 考点二摩擦力做功与能量关系 1 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 拉力f做的功直接由公式w flcos 求得 其中l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 ffl相对 其中l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 题组设计 解析 答案 a 考点二摩擦力做功与能量关系 2 如右图所示 质量为m的可看成质点的物块置于粗糙水平面上的m点 水平面的右端与固定的斜面平滑连接 物块与水平面及斜面之间的动摩擦因数处处相同 物块与弹簧未连接 开始时物块挤压弹簧使弹簧处于压缩状态 现从m点由静止释放物块 物块运动到n点时恰好静止 弹簧原长小于mm 若物块从m点运动到n点的过程中 物块与接触面之间由于摩擦所产生的热量为q 物块 弹簧与地球组成系统的机械能为e 物块通过的路程为s 不计转折处的能量损失 下图中所描述的关系中可能正确的是 题组设计 答案 c 考点二摩擦力做功与能量关系 题组设计 解析 考点二摩擦力做功与能量关系 因摩擦力始终做负功 故系统产生的热量q随s增大 而系统的机械能随s而减小 b d均错误 因为s xmm 所以q mgxmm mgcos s xmm e e0 mgxmm mgcos s xmm 对应图线可知 a错误 c正确 分析摩擦力做功问题的两点注意 1 当涉及摩擦力做功 机械能不守恒时 一般应用能的转化和守恒定律 2 解题时 首先确定初末状态 然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少 哪种形式的能量增加 求出减少的能量总和 e减和增加的能量总和 e增 最后由 e减 e增列式求解 规律总结 考点二摩擦力做功与能量关系 1 解决能量守恒问题的方法 1 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 能量变化上 如果只有重力和系统内弹簧弹力做功 系统机械能守恒 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 当弹簧为自然状态时系统内某一端的物体具有最大速度 2 不涉及弹簧时 弄清各种力做功的情况 并分析有多少种形式的能量在转化 考点三能量转化守恒问题的应用 考点阐释 2 列能量守恒定律方程的两条基本思路 1 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 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 考点阐释 考点三能量转化守恒问题的应用 题组设计 解析 答案 c 考点三能量转化守恒问题的应用 2 如图所示为一种摆式摩擦因数测量仪 可测量轮胎与地面间动摩擦因数 其主要部件有 底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆 摆锤的质量为m 细杆可绕轴o在竖直平面内自由转动 摆锤重心到o点距离为l 测量时 测量仪固定于水平地面 将摆锤从与o等高的位置处静止释放 摆锤到最低点附近时 橡胶片紧压地面擦过一小段距离s s l 之后继续摆至与竖直方向成 角的最高位置 若摆锤对地面的压力可视为大小为f的恒力 重力加速度为g 求 1 摆锤在上述过程中损失的机械能 2 在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功 3 橡胶片与地面之间的动摩擦因数 题组设计 图片显 隐 考点三能量转化守恒问题的应用 1 摆锤从与o点等高的位置摆至最高点过程中 依据能量转化与守恒 有mgl mgl 1 cos e损失的机械能 e mglcos 2 摩擦力做功wf e mglcos 题组设计 解析 答案 考点三能量转化守恒问题的应用 运用能量守恒定律解题的基本思路 规律总结 考点三能量转化守恒问题的应用 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 名师 微点拨 传送带模型 模型概述 传送带是应用较广泛的一种传动装置 把物体放到运动着的传送带上 物体将在静摩擦力或滑动摩擦力的作用下被传送带输送到另一端 该装置即为传送带模型 模型条件 1 传送带匀速或加速运动 2 物体以初速度v0滑上传送带或轻轻放于传送带上 物体与传送带间有摩擦力 3 物体与传送带之间有相对滑动 思维建模 模型特点 1 若物体轻轻放在匀速运动的传送带上 物体一定要和传送带之间产生相对滑动 物体一定受到沿传送带前进方向的摩擦力 2 若物体静止在传送带上 与传送带一起由静止开始加速 如果动摩擦因数较大 则物体随传送带一起加速 如果动摩擦因数较小 则物体将跟不上传送带的运动 相对传送带向后滑动 3 若物体与水平传送带一起匀速运动 则物体与传送带之间没有摩擦力 若传送带是倾斜的 则物体受到沿传送带向上的静摩擦力作用 思维建模 模型分析 1 功能关系分析 wf ek ep q 2 对wf和q的理解 传送带的功 wf fx传 产生的内能q ffs相对 思维建模 3 传送带模型问题的分析流程 思维建模 典例 如图所示 绷紧的传送带与水平面的夹角 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 可看做质点 轻轻放在皮带的底端