优化探究高考物理一轮复习 5.4功能关系 能量守恒定律课件.ppt

第4单元功能关系能量守恒定律 基础探究 功能关系 填一填 1 功和能 1 功是的量度 即做了多少功 就有多少发生了转化 2 做功的过程一定伴随有 而且必须通过做功来实现 能量转化 能量 能量的转化 能量的转化 2 力学中常用的四种功能对应关系 1 合力做功等于物体动能的改变 即w合 ek2 ek1 动能定理 2 重力做功等于物体重力势能的减少 即wg ep 3 弹簧弹力做功等于弹性势能的减少 即w弹 4 除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功 等于物体机械能的改变 即w其他力 e2 e1 e 功能原理 ek ep1 ep2 ep1 ep2 ep 想一想 试说明下列现象中 分别是什么能向什么能的转化 1 汽车由静止启动 2 汽车刹车时由运动变为静止 3 水力发电 4 太阳能热水器工作时 提示 1 化学能 动能 2 动能 内能 3 水的机械能 电能 4 太阳能 内能 填一填 1 内容能量既不会凭空产生 也不会 它只会从一种形式为另一种形式 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 能量守恒定律 凭空消失 转化 转移 保持不变 e增 基础自测1 对于功和能的关系 下列说法中正确的是 a 功就是能 能就是功b 功可以变为能 能可以变为功c 做功的过程就是能量转化的过程d 功是物体能量的量度解析 功和能是两个密切相关的物理量 但功和能有本质的区别 功是反映物体在相互作用过程中能量变化多少的物理量 与具体的能量变化过程相联系 是一个过程量 能是用来反映物体具有做功本领的物理量 物体处于一定的状态 如速度和相对位置 就具有一定的能量 功是反映能量变化的多少 而不是反映能量的多少 答案 c 2 从地面竖直上抛一个质量为m的小球 小球上升的最大高度为h 设上升和下降过程中空气阻力大小恒定为ff 下列说法正确的是 a 小球上升的过程中动能减少了mghb 小球上升和下降的整个过程中机械能减少了ffhc 小球上升的过程中重力势能增加了mghd 小球上升和下降的整个过程中动能减少了ffh解析 根据动能定理 上升的过程中动能减少量等于小球克服重力和阻力做的功 为mgh ffh 小球上升和下降的整个过程中动能减少量和机械能的减少量都等于整个过程中克服阻力做的功 为2ffh a b d错 选c 答案 c 3 2012年高考海南卷改编 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无关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 物体重力势能的减少始终等于重力对物体所做的功 a项错误 重力势能具有相对性 c项错误 运动物体动能的改变量等于合力对物体做的功 d项错误 答案 b 4 悠悠球是一种流行的健身玩具 具有很浓的趣味性 备受学生的欢迎 悠悠球类似 滚摆 对称的左右两轮通过固定轴连接 两轮均用透明塑料制成 轴上套一个可以自由转动的圆筒 圆筒上系条长约1m的棉线 玩时手掌向下 用力向正下方掷出悠悠球 当滚到最低处时 轻抖手腕 向上拉一下绳线 悠悠球将返回到你的手上 如图所示 悠悠球在运动过程中 下列说法不正确的是 a 一边转动一边向下运动 由于重力做功 悠悠球越转越快 动能不断增大 悠悠球的势能转变为动能b 在悠悠球上下运动中 由于发生动能和势能的相互转化 因此机械能守恒c 在悠悠球上下运动中 由于空气阻力和绳子与固定轴之间摩擦力的作用 会损失一部分能量d 在悠悠球转到最低点绳子将要开始向上缠绕时 轻抖手腕 向上拉一下绳子 给悠悠球提供能量解析 悠悠球向下运动时由于重力做正功 动能一定增大 势能转化为动能 选项a正确 悠悠球在上下运动的过程中由于有阻力做功 所以会损失一部分机械能 机械能不守恒 若不及时补充能量则上升的高度会越来越低 因此可在悠悠球运动到最低点时轻抖手腕 向上拉一下绳子 给其补充能量 故选项c d正确 b错误 答案 b 互动探究 1 如何理解功能关系 功能关系中的等号的意义是什么 2 常见的功能关系有哪些 核心突破 1 对功能关系的进一步理解 1 做功的过程是能量转化的过程 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量上相等 功能关系的理解及应用 2 搞清不同的力做功对应不同形式的能的改变 思路点拨 解答本题时应注意以下几点 1 明确哪种力做功引起哪种能量的变化 2 注意功的正负和能量转化的 方向 答案 a 答案 d 互动探究 1 如何理解能量守恒定律 2 应用能量守恒定律的基本思路是什么 核心突破 1 对定律的理解 1 某种形式的能量减少 一定有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 一定有别的物体的能量增加 且减少量和增加量相等 2 应用定律的一般步骤 1 分清有多少种形式的能 如动能 势能 内能 电能等 在变化 能量守恒定律的理解及应用 2 分别列出减少的能量 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 典例2 2014年安庆质检 如图所示 水平桌面上有一轻弹簧 左端固定在a点 自然状态时其右端位于b点 水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道mnp 其形状为半径r 0 8m的圆环剪去了左上角135 的圆弧 mn为其竖直直径 p点到桌面的竖直距离也是r 用质量m1 0 4kg的小物块将弹簧缓慢压缩到c点 释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在b点 用同种材料 质量为m2 0 2kg的小物块将弹簧缓慢压缩到c点释放 物块过b点后做匀变速运动 物块由b到d位移与时间的关系为x 6t 2t2 物块飞离桌面后恰好由p点沿切线进入圆弧轨道 g 10m s2 不计空气阻力 求 1 bd间的距离 2 判断小物块m2能否沿圆弧轨道到达m点 要求写出判断过程 3 小物块m2由c点释放运动到d过程中克服摩擦力做的功 答案 1 2 5m 2 见自主解答 3 5 6j 2 如图所示 一物体质量m 2kg 在倾角为 37 的斜面上的a点以初速度v0 3m s下滑 a点距弹簧上端b的距离ab 4m 当物体到达b后将弹簧压缩到c点 最大压缩量bc 0 2m 然后物体又被弹簧弹上去 弹到的最高位置为d点 d点距a点ad 3m 挡板及弹簧质量不计 g取10m s2 sin37 0 6 求 1 物体与斜面间的动摩擦因数 2 弹簧的最大弹性势能epm 答案 1 0 52 2 24 5j 互动探究 1 静摩擦力做功的特点是什么 静摩擦力做功会损失系统的机械能吗 2 滑动摩擦力做功的特点是什么 滑动摩擦力对系统做的功有可能是正功吗 核心突破 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 摩擦力做功及摩擦生热问题 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相对 其中s相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程 特别提醒 从功的角度看 一对滑动摩擦力对系统做的功等于系统内能的增加量 从能量的角度看 其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量 典例3 如图所示 ab为半径r 0 8m的1 4光滑圆弧轨道 下端b恰与小车右端平滑对接 小车质量m 3kg 车长l 2 06m 车上表面距地面的高度h 0 2m 现有一质量m 1kg的滑块 由轨道顶端无初速释放 滑到b端后冲上小车 已知地面光滑 滑块与小车上表面间的动摩擦因数 0 3 当车运动了1 5s时 车被地面装置锁定 g 10m s2 试求 1 滑块到达b端时 轨道对它支持力的大小 2 车被锁定时 车右端距轨道b端的距离 3 从车开始运动到被锁定的过程中 滑块与车面间由于摩擦而产生的内能大小 思路点拨 1 滑块在b点的向心力由支持力和重力的合力提供 2 车锁定前 滑块向左匀减速运动 车向左匀加速运动 3 产生的内能大小等于滑动摩擦力与相对位移的乘积 答案 1 30n 2 1m 3 6j 3 2014年合肥八校联考 如图所示 质量为m 长为l的木板置于光滑的水平面上 一质量为m的滑块放置在木板左端 滑块与木板间滑动摩擦力大小为ff 用水平的恒定拉力f作用于滑块 当滑块运动到木板右端时 木板在地面上移动的距离为s 滑块速度为v1 木板速度为v2 下列结论中正确的是 答案 d 用动力学和能量观点处理多过程问题 问题特点 用动力学和能量观点处理多过程问题 是历年高考的热点 此类题目综合性较强 难度中等偏上 涉及的知识点主要有机械能守恒定律 功能关系和滑动摩擦力做功与能量转化的关系三大类 失分情况比较严重 对这类问题应引起重视 解题思路 1 对此类问题可按如下两条思路进行分析 若一个物体参与了多个运动过程 有的过程只涉及运动和力的问题或只要求分析物体的动力学特点 则要用动力学方法求解 2 若某过程涉及到做功和能量转化问题 则要考虑应用动能定理或机械能守恒定律求解 典例 15分 2014年潍坊模拟 如图所示 水平传送带ab的右端与在竖直面内用内径光滑的钢管弯成的 9 形 固定轨道相接 钢管内径很小 传送带的运行速度v0 4 0m s 将质量m 0 1kg的可看做质点的滑块无初速度地放在传送带的a端 已知传送带长度l 4 0m 9 字全高h 0 6m 9 字上半部分圆弧半径r 0 1m 滑块与传送带间的动摩擦因数 0