江苏省常熟市梅李中学高中物理 《5.4 功能关系 能的转化和守恒定律》教案 新人教版必修1.doc

江苏省常熟市梅李中学物理必修一【预习内容】1、做功的过程就是 的转化过程。做了多少功，就有多少 。 是能量转化的量度。2、 等于物体动能的增量，即： 。（填表达式）3、重力做正功， ； ，重力势能增加。由于“增量”是终态量减去始态量，所以重力的功等于重力势能增量的负值，即： 。4、 等于弹性势能增量的负值，即： 。5、除系统内的重力和弹簧的弹力外，其它力做的总功等于 即： 。6、滑动摩擦力做功有以下特点：滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可以不做功。一对滑动摩擦力做功的过程中能量的转化有两种情况：一是相互摩擦的物体之间机械能的转移；二是机械能转化为内能，转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做功总是负值，其绝对值恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，即恰等于系统损失的机械能。7、能的转化和守恒定律【典型例题】一、功能关系【例1】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.设上升过程中空气阻力f阻恒定.则对于小球的整个上升过程,下列说法中正确的是( ) a.小球动能减少了mgh b.小球机械能减少了f阻hc.小球重力势能增加了mgh d.小球的加速度大于重力加速度g【例2】如图所示,物体以100 j的初动能从斜面底端向上运动,当它通过斜面某一点m时,其动能减少80 j,机械能减少32 j,如果物体能从斜面上返回底端,则物体在运动过程中的下列说法正确的是 ( ) a.物体在m点的重力势能为-48 j b.物体自m点起重力势能再增加21 j到最高点c.物体在整个过程中摩擦力做的功为-80 jd.物体返回底端时的动能为30 j二、一对滑动摩擦力做功及能的转化和守恒定律【例3】在工厂的流水线上安装有水平传送带,用水平传送带传送工件,可大大提高工作效率.如图所示,水平传送带以恒定速率v=2 m/s,运送质量为m=0.5 kg的工件,工件都是以v0=1 m/s的初速度从a位置滑上传送带.工件与传送带之间的动摩擦因数为=0.2,每当前一个工件在传送带上停止相对滑动后,后一个工件立即滑上传送带.取g=10 m/s2.求:(1)传送带摩擦力对每个工件做的功.(2)每个工件与传送带之间因摩擦而产生的热量.(3)传送每个工件电动机做的功.【例4】某海湾共占面积1.0107 m2,涨潮时平均水深20 m,此时关上水坝闸门,可使水位保持20 m不变.退潮时,坝外水位降至18 m并保持不变,如图所示.假如利用此水坝建设水电站,且重力势能变为电能的效率是10%,每天有两次涨潮,问该电站一天最多能发出多少电能?(g取 10 m/s2,不计发电机的能量损失)三、功能关系的应用【例5】如图所示,一物体质量m=2 kg.在倾角为=37的斜面上的a点以初速度v0=3 m/s下滑,a点距弹簧上端b的距离ab=4 m.当物体到达b后将弹簧压缩到c点,最大压缩量bc=0.2 m,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=3 m.挡板及弹簧质量不计,g取10 m/s2.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.【例6】如图所示,传送带与水平面之间的夹角为=30,其上a、b两点间的距离为l=5 m,传送带在电动机的带动下以v=1 m/s的速度匀速运动,现将一质量为m=10 kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带的a点,已知小物体与传送带之间的动摩擦因数,在传送带将小物体从a点传送到b点的过程中,求:(1)传送带对小物体做的功.(2)电动机做的功(g取10 m/s2). 【巩固与提高】oabc1如图所示，一轻弹簧一端系在墙上的o点，自由伸长到b点，今将一质量为m的木块靠着弹簧，将弹簧压缩到a点，然后释放，小木块能在水平面上运动到c点而静止，ac距离为s；若将小木块系在弹簧上，在a点由静止释放，则小木块将做阻尼运动到最后静止，设小木块通过总路程为l，则下列答案中正确的是哪一个？（ ）as b=s cs d以上b、c都有可能2行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同想象中所包含的相同的物理过程是 （ ）a物体克服阻力做功 b物体的动能转化为其他形式的能量c物体的势能转化为其他形式的能量 d物体的机械能转化为其他形式的能量3水平传送带匀速运动，速度大小v，现将一小工件轻轻放在传送带上，它将在传送带上滑动一小段距离后，速度才达到v，而与传送带相对静止，设小工件质量为m，它与传送带间的动摩擦因素为，在m与皮带相对运动的过程中 （ ）a工件是变加速运动 b滑动摩擦力对工件做功c工件相对传送带的位移大小为 d工件与传送带因摩擦产生的内能为4.(2009济宁统考)一块质量为m的木块放在地面上,用一根弹簧连着木块,如图所示,用恒力f拉弹簧,使木块离开地面,如果力f的作用点向上移动的距离为h,则 ( )a.木块的重力势能增加了mgh b.木块的机械能增加了fhc.拉力所做的功为fh d.木块的动能增加了fh5.如图所示,质量为m、长度为l的小车静止在光滑的水平面上.质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端.现用一水平恒力f作用在小物块上,使物块从静止开始做匀加速直线运动.物块和小车之间的摩擦力为ff.物块滑到小车的最右端时,小车运动的距离为l.在这个过程中,以下结论正确的是 ( ) a.物块到达小车最右端时具有的动能为(f-ff)(l+s)b.物块到达小车最右端时,小车具有的动能为fflc.物块克服摩擦力所做的功为ff(l+l)d.物块和小车增加的机械能为fl6.一物体获得一竖直向上的初速度从某点开始向上运动,运动过程中加速度的方向始终竖直向下,大小为4 m/s2,则正确的说法是(g取10 m/s2) ( ) a.上升的过程中物体的机械能不断增加,重力势能增加b.下降的过程中物体的机械能不断增加,重力势能减小c.整个过程中物体的机械能不变d.物体下落回到抛出点时的机械能和抛出时的机械能相等7.(2009重庆模拟)将一物体从地面竖直上抛,设物体做上抛运动过程中所受的空气阻力大小恒定,物体在地面时的重力势能为零,则物体从抛出到落回原地的过程中,物体的机械能e与物体距地面高度h的关系正确的是( )8.沙河抽水蓄能电站自2003年投入运行以来,在缓解用电高峰电力紧张方面,取得了良好的社会效益和经济效益.抽水蓄能电站的工作原理是,在用电低谷时(如深夜),电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中,到用电高峰时,再利用蓄水池中的水发电,如图所示,蓄水池(上游水库)可视为长方体,有效总库容量(可用于发电)为v,蓄水后水位高出下游水面h,发电过程中上游水库水位最大落差为d.统计资料表明,该电站年抽水用电为2.4108 kwh,年发电量为1.8108 kwh.则下列计算结果正确的是(水的密度为,重力加速度为g,涉及重力势能的计算均以下游水面为零势能面) ( ) a.能用于发电的水的最大重力势能ep=vgh b.能用于发电的水的最大重力势能ep=vg（h-）c.电站的总效率达75%d.该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电(电功率以105 kw计)约10 h9.如图所示，某要乘雪橇从雪坡经a点滑到b点，接着沿水平路面滑至c点停止。人与雪橇的总质量为70kg。右表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据，开始时人与雪橇距水平路面的高度h=20m，请根据右表中的数据解决下列问题： （1）人与雪橇从a到b的过程中，损失的机械能为多少？ （2）设人与雪橇在bc段所受阻力恒定，求阻力的大小。 （3）人与雪橇从b运动到c的过程中所对应的距离。（取g=10m/s2）位置abc速度（m/s）2.012.00时刻（s）04.010.0 10冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目，比赛场地示意如图。比赛时，运动员从起滑架处推着冰壶出发，在投掷线ab处放手让冰壶以一定的速度滑出，使冰壶的停止位置尽量靠近圆心o.为使冰壶滑行得更远，运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小。设冰壶与冰面间的动摩擦因数为=0.008，用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少至=0.004.在某次比赛中，运动员使冰壶c在投掷线中点处以2m/s的速度沿虚线滑出。为使冰壶c能够沿虚线恰好到达圆心o点，运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少？（g取10m/s2）11.如图所示,水平地面ab=10.0 m,bcd是半径为r=0.9 m的光滑半圆轨道,o是圆心,dob在同一竖直线上.一个质量m=1.0 kg的物体静止在a点.现用f=10 n的水平恒力作用在物体上,使物体从静止开始做匀加速直线运动.物体与水平地面间的动摩擦因数=0.5.当物体运动到b点时撤去f,之后物体沿bcd轨道运动,离开最高点d后落到地上的p点(图中未画出).g取