高考物理二轮复习 专题三 功和能 第12课时 动力学和能量守恒的综合应用课件.ppt

第12课时动力学和能量守恒的综合应用 知识点能量守恒定律与能源 c d 1 下列说法不正确的是 a 力对物体做了多少功 物体就有多少能b 物体在速度增大时 其机械能可能在减小c 滑动摩擦力做功时 一定会引起机械能的转化d 一个物体的能量增加 必定有别的物体能量减少答案a 2 2016 浙江诸暨中学期末 质量为m的物体 由静止开始下落 由于阻力的作用 下落的加速度为0 8g 在物体下落h的过程中 下列说法正确的是 a 物体的重力势能增加了0 8mghb 物体的重力势能减少了0 8mghc 物体克服阻力做功0 8mghd 物体的重力势能减少了mgh 解析一个物体重力势能的变化量仅与高度的变化有关 与物体的运动状态无关 所以物体下落h的过程中 物体的重力势能减少了mgh 故a b均错误 d正确 由于物体下落的加速度是0 8g 由牛顿第二定律得mg f ma 得f mg ma 0 2mg 物体克服阻力做功w fh 0 2mgh 故c错误 答案d 3 如图1 蹦床是青少年喜欢的一种体育活动 蹦床边框用弹簧固定有弹性网角 运动员从最高点落下直至最低点的过程中 空气阻力大小恒定 则运动员 图1 a 刚接触网面时 动能最大b 机械能一直减少c 重力势能的减少量等于弹性势能的增加量d 重力做功等于克服空气阻力做功解析当运动员受到的弹力 阻力 重力三力的合力为零时加速度为零 动能最大 a错误 在此过程中除重力外 运动员受到的弹力和阻力一起做负功 所以运动员的机械能减小 b正确 全过程由功能关系知mgh w阻 ep弹 所以c d错误 答案b 4 一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块 并从中穿出 对于这一过程 下列说法正确的是 a 子弹减少的机械能等于木块增加的机械能b 子弹和木块组成的系统机械能的损失量大于系统产生的热量c 子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和d 子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和 解析子弹射穿木块的过程中 由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少 木块获得动能 同时两者产生热量 且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失 选项a b c均错 答案d 疑难点一功能关系的理解和应用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是通过做功来实现的 功是能量转化的量度 功和能的关系体现在不同的力做功 对应不同形式的能转化 且做功的多少与能量转化的多少在数值上相等 解题时必须明确哪些力做的功等于哪种能量的增加量或减少量 2 相互作用的一对静摩擦力做功的代数和为零 在静摩擦力做功的过程中 只有机械能的转移 静摩擦力起着传递机械能的作用 不产生内能 3 相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和wf f s s为两个物体之间的相对位移 在一对滑动摩擦力做功的过程中机械能转化为内能 产生的内能等于滑动摩擦力与相对位移的乘积 q f s 练1 如图2所示 一张薄纸板放在光滑水平面上 其右端放有小木块 小木块与薄纸板的接触面粗糙 原来系统静止 现用水平恒力f向右拉薄纸板 小木块在薄纸板上发生相对滑动 直到从薄纸板上掉下来 上述过程中有关功和能的说法正确的是 图2 a 拉力f做的功等于薄纸板和小木块动能的增加量b 摩擦力对小木块做的功一定等于系统中由摩擦产生的热量c 离开薄纸板前小木块可能先做加速运动 后做匀速运动d 小木块动能的增加量可能小于系统中由摩擦产生的热量 解析由功能关系 拉力f做的功等于薄纸板和小木块动能的增加量与系统产生的内能之和 选项a错误 摩擦力对小木块做的功等于小木块动能的增加量 选项b错误 离开薄纸板前小木块一直在做匀加速运动 选项c错误 对于系统 由摩擦产生的热量q ff l 其中 l为小木块相对薄纸板运动的位移 即薄纸板的长度 对小木块 ffl木 ek l木为小木块相对地面的位移 由于l木存在大于 等于或小于 l三种可能 即 ek存在大于 等于或小于q三种可能 选项d正确 答案d 易混点二不能正确应用机械能守恒定律和能量守恒定律1 机械能守恒定律反映的是一个系统中只有重力和弹力做功 系统内物体的重力势能 弹性势能和动能可以相互转化 但总机械能不变 2 能量守恒定律反映的是一个系统除了机械能以外还有其他形式的能量参与转化 总能量不变 3 机械能守恒定律的适用是有条件的 能量守恒定律的适用无条件 练2 如图3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ad 3m 挡板及弹簧质量不计 g取10m s2 sin37 0 6 求 图3 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 4j 疑难点三应用动力学和能量观点分析直线 平抛和圆周运动 组合问题这类模型一般各阶段的运动过程具有独立性 只要对不同过程分别选用相应规律即可 两个相邻的过程连接点的速度是联系两过程的纽带 很多情况下平抛运动末速度的方向是解决问题的重要突破口 练3 滑板运动是极限运动的鼻祖 许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来 如图4所示是滑板运动的轨道 bc和de是两段光滑圆弧形轨道 bc段的圆心为o点 圆心角为60 半径oc与水平轨道cd垂直 水平轨道cd段粗糙且长8m 一运动员从轨道上的a点以3m s的速度水平滑出 在b点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧形轨道bc 经cd轨道后冲上de轨道 到达e点时速度减为零 然后返回 已知运动员和滑板的总质量为60kg b e两点与水平面cd的竖直高度分别为h和h 且h 2m h 2 8m g取10m s2 求 1 运动员从a运动到达b点时的速度大小vb 2 轨道cd段的动摩擦因数 3 通过计算说明 第一次返回时 运动员能否回到b点 如能 请求出回到b点时的速度的大小 如不能 则最后停在何处 图4 答案 1 6m s 2 0 125 3 不能最后停在d点左侧6 4m处 或c点右侧1 6m处 疑难点四应用动力学和能量观点分析传送带 滑块 木板模型1 方法技巧传送带 滑块 木板的问题是和实际联系较紧密且较难的物理模型 是高中阶段必须掌握的重要内容 解决此类问题的关键是对物体进行动态分析和终态推断 灵活巧妙地从能量的观点和力的观点来揭示其本质 特征 列方程联立求解 2 解题模板 图5 1 物体从a运动到b共需多少时间 2 电动机因传送该物体多消耗的电能 答案 1 2 4s 2 28j 真题示例 例1 2015 10月浙江学考 画作 瀑布 如图所示 有人对此画作了如下解读 水流从高处倾泻而下 推动水轮机发电 又顺着水渠流动 回到瀑布上方 然后再次倾泻而下 如此自动地周而复始 这一解读违背了 图6 a 库仑定律b 欧姆定律c 电荷守恒定律d 能量守恒定律解析水从高处倾泻而下 推动水轮机发电 水减少的重力势能一部分转化为电能 水的机械能减少 水又顺着水渠流动 回到瀑布上方 机械能又变为原来的值 这违背了能量守恒定律 d选项正确 答案d 例2 2016 4月浙江学考 如图7所示 装置由一理想弹簧发射器及两个轨道组成 其中轨道 由光滑轨道ab与粗糙直轨道bc平滑连接 高度差分别是h1 0 20m h2 0 10m bc水平距离l 1 00m 轨道 由ae 螺旋圆形efg和gb三段光滑轨道平滑连接而成 且a点与f点等高 当弹簧压缩量为d时 恰能使质量m 0 05kg的滑块沿轨道 上升到b点 当弹簧压缩量为2d时 恰能使滑块沿轨道 上升到c点 已知弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比 1 当弹簧压缩量为d时 求弹簧的弹性势能及滑块离开弹簧瞬间的速度大小 2 求滑块与轨道bc间的动摩擦因数 3 当弹簧压缩量为d时 若沿轨道 运动 滑块能否上升到b点 请通过计算说明理由 图7 答案 1 0 1j2m s 2 0 5 3 见解析 冲刺训练 1 如图8所示 劲度系数为k的轻质弹簧 一端系在竖直放置 半径为r的光滑圆环顶点p 另一端连接一套在圆环上且质量为m的小球 开始时小球位于a点 此时弹簧处于原长且与竖直方向的夹角为45 之后小球由静止沿圆环下滑 小球运动到最低点b时的速率为v 此时小球与圆环之间的压力恰好为零 已知重力加速度为g 下列分析正确的是 图8 答案d 1 为使小物块不落在挡板上 求拉力f作用的最长时间 2 若小物块在水平台阶上运动时 拉力f一直作用在小物块上 当小物块过o点时撤去拉力f 求小物块击中挡板上的位置坐标 图9 3 现代化的生产流水线大大提高了劳动效率 如图10为某工厂生产流水线上的水平传输装置的俯视图 它由传送带和转盘组成 物品从a处无初速 等时间间隔地放到传送带上 运动到b处后进入匀速转动的转盘随其一起运动 无相对滑动 到c处被取走装箱 已知a b的距离l 9 0m 物品在转盘上与转轴o的距离r 3 0m 与传送带间的动摩擦因数 1 0 25 传送带的传输速度和转盘上与o相距为r处的线速度均为v 3 0m s 取g 10m s2 问 1 物品从a处运动到b处的时间t 2 若物品在转盘上的最大静摩擦力可视为与滑动摩擦力大小相等 则物品与转盘间的动摩擦因数 2至少为多大 3 若物品的质量为0 5kg 每输送一个物品从a到c 该流水线为此至少多做多少功 图10 答案 1 3 6s 2 0 3 3 4 5j 4 如图11所示 蜗牛状 轨道oab竖直固定在水平地面bc上 与地面在b处平滑连接 其中 蜗牛状 轨道由内壁光滑的两个半圆轨道oa ab平滑连接而成 半圆轨道oa的 图11 半径r 0 6m 下端o刚好是半圆轨道ab的圆心 水平地面bc长xbc 7m c处是一深坑 一质量m 0 5kg的小球 从o点沿切线方向以某一速度v0进入轨道oa后 沿oab轨道运动至水平地面 已知小球与水平地面间的动摩擦因数 0 7 g取10m s2 1 为使小球不脱离oab轨道 小球在o点的初速度的最小值vmin多大 2 若v0 9m s 求小球在b点对半圆轨道的压力大小 3 若v0 9m s 通过计算说明 小球能否落入深坑 由牛顿第二定律得 mg ma解得 x 7 5m xbc 7m故小球能落入深坑 答案 1 6m s 2 48 75n 3 能落入深坑 5 利用弹簧弹射和皮带传动装置可以将工件运至至高处 如图12所示 已知传送轨道平面与水平方向成37 角 倾角也是37 的光滑斜面轨道固定于地面且与传送轨道良好对接 弹簧下端固定在斜面底端 工件与皮带间的动