高三物理二轮复习 专题五 能量的转化与守恒课件.ppt

专题五能量的转化与守恒 展示考纲 明晰考向 方法归纳 重点点拨 锁定考点 高效突破 必备模型 全面解读 展示考纲 明晰考向 方法归纳 重点点拨 一 机械能守恒定律的理解1 守恒观点 初 末状态的机械能相等 2 转化观点 势能和动能的变化量绝对值相等 3 转移观点 一部分机械能的变化量与另一部分机械能的变化量绝对值相等 二 功能关系 三 巧选解题方法1 涉及力的作用与运动状态的变化时 常用牛顿运动定律 2 涉及变力时常用动能定理 3 涉及两个或两个以上物体时 首选机械能守恒定律 四 用能量守恒定律解题的一般步骤1 分清有多少种形式的能在变化 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 列恒等式 e减 e增 锁定考点 高效突破 考点一 机械能守恒定律的应用 备选例题 2015济南市二模 一根质量为m 长为l的均匀链条一半放在光滑的水平桌面上 另一半悬在桌边 桌面足够高 如图 a 所示 若将一个质量为m的小球分别拴在链条左端和右端 如图 b 图 c 所示 约束链条的挡板光滑 三种情况均由静止释放 当整根链条刚离开桌面时 关于它们的速度关系 下列判断中正确的是 a va vb vcb vava vbd va vb vc 思路探究 1 三种情况中 系统的机械能是否守恒 答案 由于只有重力做功 三种情况中 系统的机械能是守恒的 2 机械能守恒定律的表达式有三种 运用哪种表达式会使解题更快捷 答案 运用 ep ek会使解题更快捷 答案 c 通关演练 1 单物体机械能守恒 2014安徽理综 如图所示 有一内壁光滑的闭合椭圆形管道 置于竖直平面内 mn是通过椭圆中心o点的水平线 已知一小球从m点出发 初速率为v0 沿管道mpn运动 到n点的速率为v1 所需时间为t1 若该小球仍由m点以初速率v0出发 而沿管道mqn运动 到n点的速率为v2 所需时间为t2 则 a v1 v2 t1 t2b v1t2c v1 v2 t1 t2d v1 v2 t1 t2 a 解析 由机械能守恒定律可知v0 v1 v2 小球从m点到p点的过程中速度减小 而小球从m点到q点的过程中速度增加 所以小球沿管道mpn运动的平均速率要小于沿管道mqn运动的平均速率 由于两种情况下小球通过的路程相同 所以t1 t2 故选项a正确 bd c 方法总结系统机械能守恒的判断方法 1 用做功判断 若物体系统内只有重力 或弹簧弹力 做功 或有其他外力做功 但其他力做功的代数和为零 则机械能守恒 2 用能量转化判断 若系统中只有动能和势能的相互转化 而无机械能与其他形式能的转化 则系统的机械能守恒 考点二 功能关系在力学中的应用 典例 思路探究 1 在变加速运动中 加速度变为什么值时物体的速度最大 答案 变加速运动中 物体的速度会增大 直到加速度为零时物体的速度不再增加 达最大速度 2 圆环从a到c 从c到a的两个过程 克服摩擦力做的功有什么关系 答案 由于上升时恰好能回到a处 由对称性可知上升和下滑过程中圆环所受摩擦力大小相等 克服摩擦力做的功相同 答案 bd 以例说法功能关系的应用指南 1 分析清楚是什么力做功 并且清楚该力做正功 还是做负功 根据功能之间的对应关系 判定能的转化形式 确定能量之间的转化情况 2 可以根据能量之间的转化情况 确定是什么力做功 尤其是可以方便计算变力做功的多少 题组训练 d 2 多物体运动中的功能关系 2015聊城二模 多选 如图所示 光滑固定的竖直杆上套有小物块a 不可伸长的轻质细绳通过大小可忽略的定滑轮连接小物块a和小物块b 虚线cd水平 现由静止释放两物块 物块a从图示位置上升 并恰能到达c点 在此过程中 若不计摩擦和空气阻力 下列说法正确的是 a 绳拉力对物块a做的功等于物块a重力势能的增加量b 物块a到达c点时加速度为零c 绳拉力对物块b做的功在数值上等于物块b机械能的减少量d 绳拉力对物块b先做负功后做正功 ac 解析 从a到c a的动能变化量为零 根据功能关系可知 绳拉力对物块a做的功等于物块a的重力势能的增加量 故选项a正确 当物块a到达c处时 由受力分析可知 水平方向受力平衡 竖直方向只受重力作用 所以根据牛顿第二定律得知 a物块的加速度a g 故选项b错误 从a到c b的动能变化量为零 根据功能关系 除重力以外其他力做的功等于机械能的增量 故绳拉力对b做的功在数值上等于b机械能的减少量 故选项c正确 物块a上升到与滑轮等高前 b下降 绳的拉力对b做负功 故选项d错误 3 斜面上物体运动中的功能关系 2015上饶一模 多选 如图 甲 所示 质量为1kg的小物块以初速度v0 11m s 从 53 固定斜面底端先后两次滑上斜面 第一次对小物块施加一沿斜面向上的恒力f 第二次无恒力f 图 乙 中的两条线段a b分别表示存在恒力f和无恒力f时小物块沿斜面向上运动的v t图线 不考虑空气阻力 g取10m s2 下列说法正确的是 cos53 0 6 sin53 0 8 a 恒力f大小为1nb 物块与斜面间动摩擦因数为0 6c 有恒力f时 小物块在上升过程产生的热量较少d 有恒力f时 小物块在上升过程机械能的减少量较小 ad 考点三 功能关系在电学中的应用 典例 2015郑州市三模 如图所示 ab cd为间距l 1m的光滑倾斜金属导轨 与水平面的夹角为 30 导轨电阻不计 ac间连接有一个r 2 4 的电阻 空间存在磁感应强度b0 2t的匀强磁场 方向垂直于导轨平面向上 将一根金属棒放置在导轨上距ac为x0 0 5m处 金属棒的质量m 0 5kg 电阻r 0 8 现将金属棒由静止释放 金属棒沿导轨向下运动的过程中始终与ac平行且与导轨接触良好 已知当金属棒向下滑行x 1 6m到达mn处时已经达到稳定速度 金属导轨足够长 g取10m s2 则 1 金属棒的稳定速度是多少 审题突破 答案 1 2m s 2 金属棒从释放到运动至mn处的过程中 忽略电流变化引起的电磁辐射损失 电阻r上产生的焦耳热是多少 3 若将由静止释放金属棒的时刻记作t 0 从此时刻开始 为使金属棒中不产生感应电流 可让磁感应强度按一定规律变化 试写出磁感应强度b随时间t变化的表达式 以例说法应用功能关系解题的注意点 1 在解决电学中功能关系问题时应注意以下几点 洛伦兹力在任何情况下都不做功 电场力做功与路径无关 电场力做的功等于电势能的改变 力学中的几个功能关系在电学中仍然成立 2 功能关系在力学 电磁感应中的应用对比 题组训练 ad ad 传送带 模型 必备模型 全面解读 1 传送带 模型特点 1 传送带做匀速或加速运动 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 2 传送带 模型应用到的规律 方法 1 解答传送带问题必须解决的四点 摩擦力的方向及存在阶段的判断 物体能否达到与传送带共速的判断 计算产生的热量时 正确确定物体相对传送带滑动的距离 弄清能量转化关系 传送带消耗的能量等于物体获得的动能与产生的内能之和 模型解读 2 模型中摩擦力的判断 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 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 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 3 模型中的功能关系 功能关系分析 wf ek ep q 传送带的功 功率 wf fx带 p fv带 产生的内能 q fx相对 3 传送带 模型的解题策略 1 要正确分析物体的运动过程 判断物体是一直匀加速运动还是先匀加速再匀速运动 2 计算力所做的功时 位移是对地位移 3 计算因滑动摩擦产生的内能 只有存在滑动摩擦力时才有内能产生 4 分析流程 典例 2015黑龙江省哈师大附中等三校二模 一传送带装置如图所示 其中传送带经过ab区域时是水平的 经过bc区域时变为圆弧形 b c相距很近 圆弧由小光滑模板形成 未画出 经过cd区域时是倾斜的 cd与水平面的倾角 37 ab和cd都与bc相切 a b相距3m 传送带始终以5m s的速度沿顺时针方向传动 现将质量为10kg的木箱无初速度地放在a处 它随传送带到达b后 速度大小不变地传到倾斜传送带上的c点 木箱与传送带间的动摩擦因数为0 5 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 木箱从a运动到b所需要的时间 思路探究 1 木箱在ab区域及cd区域各怎样运动 答案 在ab区域先加速后匀速 在cd区域 由于mgsin mgcos 在cd区域做减速运动 答案 1 1 1s 2 若要将木箱能传送到d点所在的平台上 d和水平段ab间的高度h的最大值 思路探究 2 在ab区域如何求木箱相对传送带的相对位移 答案 相对滑动过程中传送带对地位移与木箱对地位移之差 答案 2 3 75m 3 若在25分钟内 将600个同样的木箱经传送带均恰好运送到d处 忽略经bc段时的微小滑动 此装置由电动机带动 传送带与轮子间无相对滑动 不计轮轴处的摩擦 求电动机的平均输出功率p 答案 3 300w 拓展变式 2015天津理综 某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图 皮带在电动机的带动下保持v 1m s的恒定速度向右运动 现将一质量为m 2kg的邮件轻放在皮带上 邮件和皮带间的动摩擦因数 0 5 设皮带足够长 取g 10m s2