高考物理大一轮复习 第五章 第4讲 功能关系 能量守恒课件.ppt

机械能及其守恒定律 第五章 第4讲功能关系能量守恒 功能关系 能量守恒1 功能关系 1 能的概念 一个物体能够 这个物体就具有能量 2 各种不同形式的能量可以 功是 的量度 即做了多少功就有 发生了转化 3 做功的过程一定伴随着 而且 必通过做功来实现 对外做功 相互转化 能量转化 多少能量 能量的转化 能量的转化 2 能量转化和守恒定律能量既不能凭空 也不能凭空 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 产生 消失 转化 转移 跟踪训练 单选 某体育特长生扔实心球 出手时实心球的动能为120j 关于人对实心球的做功情况和能量转化情况 下列说法正确的是 a 此人对实心球做了120j的功 将体内的化学能转化为实心球的动能b 此人对实心球做的功无法计算c 此人对实心球没有做功 因此没有能量的转化d 此人对实心球做了120j的功 将实心球的重力势能转化为实心球的动能 答案 a 解析 本题要求的是人对实心球做的功 由于人对实心球的作用力是变力 且位移未知 不能运用功的计算公式来计算 可根据功能关系 人对实心球做功 使实心球动能增加 因此 此人对实心球所做的功等于铅球动能的增加 即120j 将体内的化学能转化为实心球的动能 故只有a正确 1 功能关系做功的过程就是能量转化的过程 做功的数值等于转化的能量 这是功能关系的普遍意义 2 功能关系的主要形式 1 合外力做的功等于物体动能的增量 w合 ek 2 重力做的功等于重力势能的减少量 wg ep 功能关系和能量转化与守恒 3 弹力做的功等于弹性势能的减少量 w ep 此处 统一有 ep e末 e初 4 除系统内的重力和弹力以外 其他力做的总功等于系统机械能的增量 wf e末 e初 5 由于滑动摩擦而产生的热量等于滑动摩擦力乘以相对路程 静摩擦力即使对物体做功 也没有机械能转化为内能 注意 对绳子突然绷紧 物体间发生非弹性碰撞等问题除题目特别说明以外 必定有机械能损失 3 能量的转化与守恒减少的总量一定等于增加的总量 据此列出等式 e减 e增 多选 2015年琼海模拟 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5 4 1所示 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5 4 1 答案bd 多选 2015年株洲模拟 2014年国际泳联世界跳水系列赛北京站女子3米板决赛中 吴敏霞以402 30分的成绩获得冠军 现假设她的质量为m 她进入水中后受到水的阻力而做减速运动 设水对她的阻力大小恒为f 那么在她减速下降高度为h的过程中 下列说法正确的是 g为当地的重力加速度 a 她的动能减少了fhb 她的重力势能减少了mghc 她的机械能减少了 f mg hd 她的机械能减少了fh 答案 bd 解析 运动员进水过程中合力对他做功为 mg f h 由动能定理可知 她的动能减少了 f mg h 故a错误 重力对运动员做功为mgh 她的重力势能减小了mgh 故b正确 运动员克服阻力做功为fh 她的机械能减少了fh 故c错误 d正确 摩擦力做功分析 易错警示 一对相互作用的滑动摩擦力做功所产生的热量q f l相对 其中l相对是物体间相对路径长度 如果两物体同向运动 l相对为两物体对地位移大小之差 如果两物体反向运动 l相对为两物体对地位移大小之和 如果一个物体相对另一个物体做往复运动 则l相对为两物体相对滑行路径的总长度 如图5 4 2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m 10kg的工件 可看为质点 轻轻放在皮带的底端 经时间1 9s 工件被传送到h 1 5m的高处 取g 10m s2 求 图5 4 2 1 工件与皮带间的动摩擦因数 2 电动机由于传送工件多消耗的电能 一题一得本题 2 问中求电动机多消耗的电能w共有三部分 一是工件获得的动能ek 二是工件增加的势能ep 三是由于工件与皮带在相对滑动的过程中系统产生的内能q 能量是体现各种物理现象关系的最根本的属性 从能量的角度分析物理过程可免去许多复杂细节的处理 使问题得以简化 单选 2015年开封二模 如图5 4 3所示 木块a放在木块b的左端上方 用水平恒力f将a拉到b的右端 第一次将b固定在地面上 f做功w1 生热q1 第二次让b在光滑水平面可自由滑动 f做功w2 生热q2 则下列关系中正确的是 a w1 w2 q1 q2b w1 w2 q1 q2c w1 w2 q1 q2d w1 w2 q1 q2 答案 a 图5 4 3 解析 木块a从木块b左端滑到右端克服摩擦力所做的功w fs 因为木块b不固定时木块a的位移要比固定时长 所以w1 w2 摩擦产生的热量q fs相对 两次都从木块b左端滑到右端 相对位移相等 所以q1 q2 2015年成都模拟 如图5 4 4所示 质量为m 0 1kg的小物块 可以视为质点 置于平台末端a点 平台的右下方有一个固定在水平面上的斜面体 其表面bc部分光滑 在斜面体的右边固定一竖直挡板 轻质弹簧拴接在挡板上 弹簧的自然长度为x0 0 3m 斜面体底端c距挡板的水平距离为d2 1m 斜面体的倾角为 45 斜面体的高度h 0 5m 现给小物块一大小为v0 2m s的初速度 使之在空中运动一段时间后 恰好从斜面体的顶端b无碰撞地进入斜面 并沿斜面运动 经过c点后再沿粗糙水平面运动 过一段时间开始压缩轻质弹簧 小物块速度减为零时 弹簧被压缩了 x 0 1m 已知小物块与水平面间的动摩擦因数 0 5 设小物块经过c点时无能量损失 重力加速度g取10m s2 求 功能关系和能量守恒定律是广东高考的必考内容 该类型的问题具有非常强的综合性 题目类型以计算题为主 通常会与其他物理的相关知识结合 试题过程复杂 灵活性强 难度大 我们经常需要用动力学和能量观点来解决一些单体多过程 或者多体多过程问题 多运动过程问题是近几年高考试题中的热点题型 往往应用动能定理或机械能守恒定律 能量守恒定律等规律 需要在解题时冷静思考 弄清运动过程 注意不同过程连接点速度的关系 对不同过程运用不同规律分析解决 将求解多过程问题用动力学和能量观点 过山车是游乐场中常见的设施 如图5 4 5所示是一种过山车的简易模型 它由水平轨道和竖直平面内的三个圆形轨道组成 b c d分别是三个圆形轨道的最低点 b c间距与c d间距相等 半径r1 2 0m r2 1 4m 一个质量m 1 0kg的小球 视为质点 从轨道的左侧a点以v0 12 0m s的初速度沿轨道向右运动 a b间距l1 6 0m 小球与水平轨道间的动摩擦因数 0 2 圆形轨道是光滑的 假设水平轨道足够长 圆形轨道间不相互重叠 重力加速度取g 10m s2 计算结果保留小数点后一位数字 答案 1 10 0n 2 12 5m 3 0 4m一题一得本题是功能关系和竖直平面内的圆周运动结合的问题 关键是第一要分析各阶段有哪些力做功 第二要灵活运用竖直平面的圆轨道模型 如图5 4 6 质量为m 1kg的可视为质点的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的p点 随传送带运动到a点后水平抛出 小物块恰好无碰撞地沿圆弧切线从b点进入竖直光滑圆弧轨道下滑 圆弧轨道与质量为m 2kg的足够长的小车左端在最低点o点相切 并在o点滑上小车 水平地面光滑 当物块运动到障碍物q