江苏省海安县实验中学高考物理复习 功能关系 能量守恒定律学案.doc

功能关系 能量守恒定律【学习目标】1. 理解功是能量转化的量度.2. 理解功能关系.3. 理解能量守恒定律.4. 能运用功能关系求解生活和生产中的实际问题.【自主复习】1. 做功的过程就是转化的过程，功是能量转化的.热传递是能量在物体之间的.2. 功能关系:除重力、弹力以外的其他力对系统做功的等于系统的变化.关系式:w其他力=.3. 功能关系的意义:当其他力的功为正时，系统机械能.当其他力的功为负时，系统机械能.当其他力的功为零时，系统内各种形式机械能相互转化、但没有机械能与其他形式能量之间的相互转化.即机械能.4. 能量守恒定律:能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式为另一种形式，或从一个物体到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持.【课堂探究】活动一:对功能关系的理解1.一个质量为m的小铁块沿半径为r的固定半圆轨道上边缘由静止滑下，到半圆底部时，轨道所受压力为铁块重力的1.5倍,则此过程中铁块损失的机械能为：a.mgr/8 b.mgr/4 c.mgr/2 d.3mgr/42.如图，卷扬机的绳索通过定滑轮用力f拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动在移动过程中，下列说法中正确的是: a木箱克服重力所做的功等于木箱机械能的增加bf对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和cf对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和d对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和活动二:关于摩擦生热的问题1.图示为某探究活动小组设计的节能运动系统。斜面轨道倾角为30，质量为m的木箱与轨道的动摩擦因数为。木箱在轨道端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，与轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程。下列选项正确的是： amm bm2mc木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度d在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能2.电机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为，如图所示.当小木块与传送带相对静止时，求：（1）小木块的位移；（2）传送带转过的路程；（3）小木块获得的动能；（4）摩擦过程产生的摩擦热；（5）因传送物块电机多输出的能量.活动三:关于力学中的功能关系的应用1.如图所示，倾角为30、高为l的固定斜面底端与水平面平滑相连，质量分别为3m、m的两个小球a、b用一根长为l的轻绳连接，a球置于斜面顶端，现由静止释放a、b两球，球b与弧形挡板碰撞过程中无机械能损失，且碰后只能沿斜面下滑，它们最终均滑至水平面上.重力加速度为g，不计一切摩擦.则：a.a球刚滑至水平面时速度大小为b.b球刚滑至水平面时速度大小为c.小球a、b在水平面上不可能相撞 d.在a球沿斜面下滑过程中，轻绳对b球先做正功，后不做功2.如图所示，半径r0.4 m的光滑圆弧轨道bc固定在竖直平面内，轨道的上端点b和圆心o的连线与水平方向的夹角30，下端点c为轨道的最低点且与粗糙水平面相切，一根轻质弹簧的右端固定在竖直挡板上质量m0.1 kg的小物块(可视为质点)从空中a点以v02 m/s的速度被水平抛出，恰好从b点沿轨道切线方向进入轨道，经过c点后沿水平面向右运动至d点时，弹簧被压缩至最短，c、d两点间的水平距离l1.2 m，小物块与水平面间的动摩擦因数0.5，g取10 m/s2.求：(1)小物块经过圆弧轨道上b点时速度vb的大小；(2)小物块经过圆弧轨道上c点时对轨道的压力大小；(3)弹簧的弹性势能的最大值epm.【当堂检测】1.一物体放在升降机底板上，随同升降机由静止开始竖直向下运动，运动过程中物体的机械能与物体位移关系的图象如图所示，其中0-s1过程的图线为曲线， s1-s2过程的图线为直线.根据该图象，下列判断正确的是a0-s1过程中物体所受合力一定是变力bs1-s2过程中物体可能在做匀速直线运动cs1-s2过程中物体可能在做变加速直线运动d0-s2过程中物体的动能可能在不断增大2.如图所示，质量为m=4kg的木板静止在光滑的水平面上，在木板的右端放置一个质量m=1kg大小可以忽略的铁块，铁块与木板之间的摩擦因数=0.4，在铁块上加一个水平向左的恒力f=8n，铁块在长l=6m的木板上滑动。取g=10m/s2。求：(1)经过多长时间铁块运动到木板的左端(2)在铁块到达木板左端的过程中，恒力f对铁块所做的功(3)在铁块到达木板左端时，铁块和木板的总动能、因摩擦产生的热量(4)若力f作用一段时间后撤去，要让铁块从木板左端滑出，则力f作用的最短时间是多少?3：如图所示，在竖直平面内，粗糙的斜面轨道ab的下端与光滑的圆弧轨道bcd相切于b， c是最低点，圆心角boc=37，d与圆心o等高，圆弧轨道半径r=1.0m，现有一个质量为m=0.2kg可视为质点的小物体，从d点的正上方e点处自由下落，de距离h1.6m，物体与斜面ab之间的动摩擦因数=0.5。取sin37o=0.6，cos37o=0.8， g=10m/s2。求：物体第一次通过c点时轨道对物体的支持力fn的大小； 要使物体不从斜面顶端飞出，斜面的长度lab至少要多长；若斜面已经满足（2）要求，物体从e点开始下落，直至最后在光滑圆弧轨道做周期性运动，在此过程中系统因摩擦所产生的热量q以及在斜面上运动的总路程的多少。【巩固训练】1. 如图所示，一轻弹簧直立于水平地面上，质量为m的小球从距离弹簧上端b点h高处的a点自由下落，在c点处小球速度达到最大x0表示b、c两点之间的距离；ek表示小球在c点处的动能若改变高度h，则下列表示x0随h变化的图象和ek随h变化的图象中正确的是: 2. 以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物体。假定物块所受的空气阻力f大小不变。已知重力加速度为g，则物体上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为：a和 b和c和 d和3.在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，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他的动能减少了 b他的重力势能减少了c他的机械能减少了 d他的机械能减少了4.足够长的水平传送带以恒定速度v匀速运动某时刻一个质量为m的小物块以大小也是v、方向与传送带的运动方向相反的初速度冲上传送带，最后小物块的速度与传送带的速度相同在小物块与传送带间有相对运动的过程中，滑动摩擦力对小物块做的功为w，小物块与传送带因摩擦产生的热量为q，则下列的判断中正确的是()aw0，qmv2 bw0，q2mv2 cw，qmv2 dwmv2，q2mv25.如图所示，一质量为m的小方块（可视为质点），系在一伸直的轻绳一端，绳的另一端固定在粗糙水平面上，绳长为r.给小方块一沿垂直轻绳的初速度v0，质点将在该水平面上以绳长为半径做圆周运动，运动一周后，其速率变为v0/2，则以下说法正确的是: a如果初速度v0较小，绳的拉力可能为0 b绳拉力的大小随物体转过的角度均匀减小c. 质点运动一周的时间为 d质点运动一周克服摩擦力做的功为6.如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板的左端，右端与小木块连接，且与及与地面之间接触面光滑，开始时和均静止，现同时对、施加等大反向的水平恒力和，从两物体开始运动以后的整个过程中，对、和弹簧组成的系统 （整个过程中弹簧形变不超过其弹性限度），正确的说法是：a. 由于、等大反向，故系统机械能守恒b. 由于、分别对、做正功，故系统动能不断增加c. 由于、分别对、做正功，故系统机械能不断增加d. 当弹簧弹力大小与、大小相等时，、的动能最大7.水上滑梯可简化成如图所示的模型：倾角为=37斜滑道ab和水平滑道bc平滑连接，起点a距水面的高度h=7.0m，bc长d=2.0m，端点c距水面的高度h=1.0m. 一质量m=50kg的运动员从滑道起点a点无初速地自由滑下,运动员与ab、bc间的动摩擦因数均为=0.10（取重力加速度g=10m/s2，cos37=0.8，sin37=0.6，运动员在运动过程中可视为质点） （1）求运动员沿ab下滑时加速度的大小a；（2） 求运动员从a滑到c的过程中克服摩擦力所做的功w和到达c点时速度的大小；（3）保持水平滑道端点在同一竖直线上，调节水平滑道高度h和长度d到图中bc位置时，运动员从滑梯平抛到水面的水平位移最大，求此时滑道bc距水面的高度h.8如图所示，质量m=lkg的物块从h=0.8m高处沿光滑斜面滑下，到达底部时通过光滑圆弧bc滑至水平传送带ce上，ce长l=3md是ce之间的一点，距离c点2m。传送带在皮带轮带动下，以v=4m/s的速度逆时针传动，物块与传送带间动摩擦因数=0.3,求：（1）物块第一次通过c、d两点时的速度大小各为多少? （2）物块从出发到第二次经过d点的过程中，皮带对物块做多少功?（3）物块从出发到第二次经过d点的过程中，因摩擦产生的热量是多少?9.如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆形轨道，外圆abcd的光滑，内圆abcd的上半部分bcd粗糙，下半部分bad光滑一质量m=0.2kg的小球从轨道的最低点a，以初速度v0向右运动，球的尺寸略小于两圆间距，球运动的半径r=0.2m，取g=10m/s2（1）若要使小球始终紧贴外圆做完整的圆周运动，初速度v0至少为多少？cbdav0adcb（2）若v0=3m/s，经过一段时间小球到达最高点，内轨道对小球的支持力n=2n，则小球在这段时间内克服摩擦力做的功是多少？（3）若v0=3m/s，经过足够长的时间后，小球经过最低点a时受到的支持力为多少？小球在整个运动过程中减少的机械能是多少？功能关系 能量守恒定律参考答案活动一:1.d 2.d活动二:1.bc活动三:1.ad 2(1) 4 m/s(2)8 n(3) 0.8 j解析 (1)小物块恰好从b点沿切线方向进入轨道，由几何关系有vb 4 m/s. (2)小物块由b点运动到c点，由机械能守恒定律有mgr(1sin )mvmv在c点处，由牛顿第二定律有f mg m 解得f 8 n根据牛顿第三定律，小物块经过圆弧轨道上c点时对轨道的压力f大小为8 n.(3)小物块从b点运动到d点，由能量守恒定律有 epmmvmgr(1sin )mgl0.8 j.【当堂检测】1.abd 2.解：（1）铁块与木板间的滑动摩擦力 铁块的加速度 木板的加速度铁块滑到木板左端的时间为t，则 代入数据解得： （2）铁块位移 木板位移 恒力f做的功 （3）方法一：铁块的动能 木板的动能铁块和木板的总动能方法二：铁块的速度铁块的动能木板的速度木板的动能铁块和木板的总动能3.【解析】物体从e到c，由能量守恒得： 在c点，由牛顿第二定律得： 联立、解得 fn=12.4(n) 从edcba过程，由动能定理得 联立、解得lab=2.4(m) 因为，mgsin37 omgcos37 o （或tan37 o）所以，物体不会停在斜面上。物体最后以c为中心，b为一侧最高点沿圆弧轨道做往返运动。 从e点开始直至稳定，系统因摩擦所产生的热量q=ep ep=mg（h+rcos37 o） 联立、解得q=4.8（j） 【巩固训练】1.bc 2.a 3.bd 4.b 5.bcd 6.d7.解：（1）运动员沿ab下滑时，受力情况如图所示 （1分）mgfnff根据牛顿第二定律： （2分）得运动员沿ab下滑时加速度的大小为：a=gsingcos = 5.2 m/s2 （1分）（2）运动员从a滑到c的过程中，克服摩擦力做功为：, ， （2分）得运动员滑到c点时速度的大小 v= 10 m/s （1分）（3）在从c点滑出至落到水面的过程中，运动员做平抛运动的时间为t， ， （1分）下滑过程中克服摩擦做功保持不变w=500j （1分）根据动能定理得：， （1分） 运动员在水平方向的位移：（分）当时，水平位移最大 （1分）8.解析：（1）由机械能守恒定律 得c点的速度（1分） 物块在皮带上滑动的加速度（1分） 设cd距离为x，由运动学公式（1分） 解得物块第一次到达d点的速度（1分）（2）第二次通过d点时皮带对物块做的功（2分