高考物理一轮总复习 第五章 机械能及其守恒定律 第17讲 功能关系 能量守恒定律课件.ppt

机械能及其守恒定律 第五章 第17讲功能关系能量守恒定律 栏目导航 1 功能关系 1 功是 的量度 即做了多少功就有 发生了转化 2 做功的过程一定伴随着 可以通过做功来实现 考点功能关系能量守恒定律 能量转化 多少能量 能量的转化 能量的转化 2 能量守恒定律 1 能量守恒定律的内容 能量既不会凭空 也不会凭空消失 它只能从一种形式 为另一种形式 或者从一个物体 到别的物体 在转化或转移的过程中 能量的总量 2 能量守恒定律的表达式 e减 3 对定律的理解 某种形式的能减少 一定存在其他形式的能增加 且减少量和增加量一定相等 某个物体的能量减少 一定存在其他物体的能量增加 且减少量和增加量一定相等 这也是我们列能量守恒定律方程式的两条基本思路 产生 转化 转移 保持不变 e增 1 请判断下列表述是否正确 对不正确的表述 请说明原因 1 力对物体做了多少功 物体就有多少能 解析 功是能量 转化 的量度 力对物体做了多少功 物体就改变了多少能 2 能量在转化或转移的过程中 其总量有可能增加 解析 根据能量守恒定律知 能量在转化或转移的过程中 其总量保持不变 3 能量在转化或转移的过程中 其总量会不断减少 解析 同 2 4 能量在转化或转移的过程中总量保持不变 故没有必要节约能源 解析 能量虽然守恒 但能量的转化具有方向性 在能源的利用过程中 即在能量转化的过程中 能量从便于利用的变成不便于利用的 故应节约能源 5 能量的转化和转移具有方向性 且现在可利用的能源有限 故必须节约能源 6 滑动摩擦力做功时 一定会引起能量的转化 1 对功能关系的理解 1 做功的过程就是能量转化的过程 不同形式的能量发生相互转化可以通过做功来实现 2 功是能量转化的量度 功和能的关系 一是体现在不同性质的力做功 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值上相等 一对功能关系的理解 2 几种常见的功能关系及其表达式 功能关系的选用原则 1 在应用功能关系解决具体问题的过程中 若只涉及动能的变化用动能定理分析 2 只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析 3 只涉及机械能的变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析 4 只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析 b 1 静摩擦力做功 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 二摩擦力做功与能量转化 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 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 ffx相对 其中x相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程 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 求解相对滑动过程中能量转化问题的思路1 正确分析物体的运动过程 做好受力分析 2 利用运动学公式 结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系 3 公式q ffx相对中x相对为两接触物体间的相对位移 若物体在传送带上做往复运动时 则x相对为总的相对路程 例2 2016 河南洛阳诊断 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 如图所示 若小木块与传送带之间的动摩擦因数为 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 摩擦过程产生的热量 5 电机带动传送带匀速传动输出的总能量 思维导引 1 小木块刚放上传送带时加速度的方向怎样 运动性质如何 2 摩擦生成的热量的计算公式是什么 电动机多输出的能量转化成了什么能量 思维导引 1 加速度方向水平向右 小木块做匀加速直线运动 2 q ffl相对 电动机多输出的能量转化成了小木块的动能与摩擦生热之和 1 应用能量守恒定律的基本思路 1 某种形式的能减少 一定存在其他形式的能增加 且减少量和增加量一定相等 2 某个物体的能量减少 一定存在其他物体的能量增加 且减少量和增加量一定相等 2 应用能量守恒定律解题的步骤 1 分清有多少形式的能 动能 势能 内能等 发生变化 2 明确哪种形式的能量增加 哪种形式的能量减少 并且列出减少的能量 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 三能量转化规律的应用 能量问题的解题方法 1 涉及能量转化问题的解题方法 当涉及滑动摩擦力做功 机械能不守恒时 一般应用能的转化和守恒定律 解题时 首先确定初末状态 然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少 哪种形式的能量增加 求出减少的能量总和 e减和增加的能量总和 e增 最后由 e减 e增列式求解 2 涉及弹簧类问题的能量问题的解题方法两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统相互作用的过程 具有以下特点 能量变化上 如果只有重力和系统内弹簧弹力做功 系统机械能守恒 如果系统中每个物体除弹簧弹力外所受合外力为零 则当弹簧伸长或压缩到最大程度时两物体速度相同 当弹簧为自然状态时系统内某一端的物体具有最大速度 例3 2017 江苏启东一模 如图所示 一物体质量m 2kg 在倾角 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点后将弹簧压缩到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点的距离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 解析 对物体应用动能定理知 力f对木箱做的功应等于木箱机械能的增量和木箱克服摩擦力所做的功之和 选项a b错误 选项d正确 选项c显然正确 cd 2 多选 如图所示 一轻质弹簧一端固定在墙上的o点 另一端可自由伸长到b点 今使一质量为m的小物体靠着弹簧 将弹簧压缩到a点 然后释放 小物体能在水平面上运动到c点静止 已知ac l 若将小物体系在弹簧上 在a点由静止释放 则小物体将做减速直到最后静止 设小物体通过的总路程为s 则下列说法中可能的是 a s lb s lc s ld 无法判断解析 第一种情况下弹簧的弹性势能全部转化为内能 有q ffl e弹 第二种情况下有可能停在b点 弹性势能全转化为内能 此时s l 也可能停在其他的位置 这样末态的弹性势能不为零 转化为内能的量也会小一些 所以小物体通过的总路程小于l 选项b c正确 bc 3 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的小物块放在小车的最左端 现用一水平力f作用在小物块上 小物块与小车之间的摩擦力为ff 经过一段时间小车运动的位移为x 小物块刚好滑到小车的右端 则下列说法正确的是 a 此时小物块的动能为f x l b 此时小车的动能为ffxc 这一过程中 小物块和小车增加的机械能为fx ffld 这一过程中 因摩擦而产生的热量为ff l x b 解析 水平力对小物块做功f x l 此时其动能小于f x l a错误 摩擦力ff对小车做功ffx 由动能定理可知 此时小车的动能为ffx b正确 这一过程中 物块和小车增加的机械能为f x l ffl c错误 这一过程中 因摩擦而产生的热量为ffl d错误 例1 2015 天津模拟 16分 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 在邮件与皮带发生相对滑动的过程中 求 1 邮件滑动的时间t 2 邮件对地的位移大小x 3 邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功w 答题送检 来自阅卷名师报告 答案 1 0 2s 6分 2 0 1m 5分 3 2j 5分 规范答题 1 2017 湖北黄冈模拟 如图所示为一传送带装置模型 斜面的倾角 底端经一长度可忽略的光滑圆弧与足够长的水平传送带相连接 质量m 2kg的物体从高h 30cm的斜面上由静止开始下滑 它与斜面的动摩擦因数 1 0 25 与水平传送带的动摩擦因数 2 0 5 物体在传送带上运动一段时间以后 又回到了斜面上 如此反复多次后最终停在斜面底端 已知传送带的速度恒为v 2 5m s tan 0 75 g取10m s2 求 1 从物体开始下滑到第一次回到斜面的过程中 物体与传送带间因摩擦产生的热量 2 从物体开始下滑到最终停在斜面底端 物体在斜面上通过的总路程 解析 1 设物体第一次滑到斜面底端的速度为v0 根据动能定理有mv mgh 1mgxcos 解得v0 2m s设物体向右滑行的最远距离为x1 时间为tmv 2mgx1 0 x1 0 4mt 0 4s传送带向左运动的距离为x2 vt 1m物体向右运动时与传送带间因摩擦产生的热量q1q1 2mg x1 x2 14j 物体向左运动时与传送带间因摩擦产生的热量q2q2 2mg x2 x1 6j物体与传送带间因摩擦产生的热量qq q1 q2 20j 如写出q 2 2mgvt 20j亦可 2 因第一次物体滑上传送带的速度小于传送带的速度 故物体每次向左回到斜面底端时的速度大小即为物体滑上传送带时速度的大小根据功能关系 mgh 1mgx总cos x总 1 5m答案 1 20j 2 1 5m 2 2017 江苏南京模拟 如图所示 水平传送带在电动机带动下以速度v1 2m s匀速运动 小物体p q质量分别为0 2kg和0 3kg 由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连 t 0