高考物理总复习 第4讲 功能关系、能的转化和守恒定律课件 新人教版必修2.ppt

能量的转化 能 的转化 不同形式 ep ep ep ep e电 fl相对 0 ek 1 动能的改变量 机械能的改变量分别与对应的功相等 2 重力势能 弹性势能 电势能的改变量与对应的力做的功数值相等 但符号相反 凭空产生 转化 转移 保持不变 e增 如右图所示 在抗洪救灾中 一架直升机通过绳索 用恒力f竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱 使其由水面开始加速上升到某一高度 若考虑空气阻力而不考虑空气浮力 则在此过程中 以下说法正确的有 a 力f所做功减去克服空气阻力所做的功等于重力势能的增量b 木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量c 力f 重力 空气阻力三者合力所做的功等于木箱动能的增量d 力f和空气阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量 解析 对木箱受力分析如图所示 则由动能定理 wf mgh wff ek故c对 由上式得 wf wff ek mgh 故a错 d对 由重力做功与重力势能变化关系知b对 故b c d对 答案 bcd 利用wff ff l相对进行热量q的计算时 关键是对相对路程l相对的理解 例如 如果两物体同向运动 l相对为两物体对地位移大小之差 如果两物体反向运动 l相对为两物体对地位移大小之和 如果一个物体相对另一个物体往复运动 则l相对为两物体相对滑行路径的总长度 a w1 w2 q1 q2b w1 w2 q1 q2c w1 w2 q1 q2d w1 w2 q1 q2 尝试解答 当b固定时 w1 fl q1 ffl mgl当b不固定时 木块a b的位移关系为xa xb lw2 fxa f l xb w1对a应用动能定理 f ff xa eka对b应用动能定理 ffxb ekb两式相加得 fxa ffxa ffxb eka ekb所以q2 fxa eka ekb ff xa xb ffl q1 答案 a 如右图所示 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 小物体刚好滑到小车的右端 则下列说法中正确的是 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ffl 解析 小物块运动的位移为 x l 受到拉力和摩擦力做功 由动能定理得 f ff x l ek1 故a错误 小车仅受到摩擦力做功 由动能定理得 ffx ek2 b正确 小物块和小车组成的系统的机械能增加量为非重力做功 即 f ff x l ffx f x l ffl c错误 因摩擦生而产生的热量为摩擦力与相对路程之积 即q ffl d正确 答案 bd 2 应用能量守恒定律解题的步骤是 1 分析物体的运动过程 从而在头脑中建立起一幅物体运动的正确图景 2 研究物体在运动过程中有多少种形式的能 如动能 势能 内能 电能等 在转化 关键是弄清什么形式的能增加 什么形式的能减少 3 增加的能量和减少的能量用相应的力做的功来表示 然后列出恒等式 e减 e增 1 物体与斜面间的动摩擦因数 2 弹簧的最大弹性势能epm 1 当涉及摩擦力做功 机械能不守恒时 一般应用能的转化和守恒定律 2 应用能量守恒定律解题的关键是首先弄清有哪几种形式的能在相互转化及相应的增减情况 然后再把变化的能量用相应力做的功来表达 确定力做的功是思维过程中的第二步 这一点是和动能定理的应用所不同的 应用动能定理首先要考虑各力做功 而并不去考虑有什么形式的能和动能相互转化 在考虑有多少种形式能发生转化时可以借助分析有什么力做功以及做什么功来帮助确定 如右图所示 a b c质量分别为ma 0 7kg mb 0 2kg mc 0 1kg b为套在细绳上的圆环 a与水平桌面的动摩擦因数 0 2 另一圆环d固定在桌边 离地面高h2 0 3m 当b c从静止下降h1 0 3m c穿环而过 b被d挡住 不计绳子质量和滑轮的摩擦 取g 10m s2 若开始时a离桌边足够远 试求 1 物体c穿环瞬间的速度 2 物体c能否到达地面 如果能到达地面 其速度多大 对应学生用书p101 物理建模 传送带模型传送带模型是高中物理中比较成熟的模型 典型的有水平和倾斜两种情况 一般设问的角度有两个 1 动力学角度 如求物体在传送带上运动的时间 物体在传送带上能达到的速度 物体相对传送带滑过的位移 方法是牛顿第二定律结合运动学规律 2 能量的角度 求传送带对物体所做的功 物体和传送带由于相对滑动而产生的热量 因放上物体而使电动机多消耗的电能等 思路启迪 1 工件放到皮带上后如何运动 向上传送过程中的运动分几个阶段 2 转化成的内能如何计算 电动机多消耗的电能转化为什么能 因为传送带不送工件时 电动机照常工作带动皮带要消耗一定的电能 传送工件时 通过皮带要把工件送到2m高的平台上 皮带要对工件做功 多消耗的电能就是皮带在传送工件过程中多做了多少功 多做多少功 这就要看在传送工件过程中有多少能的转化 从工件上看 工件的重力势能和动能都增加了 从整体上看 由于开始阶段的滑动摩擦力做功 内能也增加了 因此 可以依据功是能量转化的量度来解答 1 物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间 2 传送带左右两端ab间的距离l至少为多少 3 物体与传送带组成的系统在完成一次来回滑行过程中产生的摩擦热为多少 木箱在轨道顶端时 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 当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 a m mb m 2mc 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 易错分析 搞不清具体哪种力做功 是做正功还是负功 分辨不清相应能量变化的关系而出错 误选d 运用功能关系解题 要明确以下两点 做功的过程就是能量转化的过程 有一个力做功 必定存在一种形式的能向另一种形式的能转化 不要将功和能量混为一谈 不要重复计算 不能熟练掌握重力做的功等于重力势能的变化 弹簧弹力做的功等于弹性势能的变化 合外力做的功等于动能的变化 其他力做的功等于机械能的变化等功能关系 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 下列说法正确的是 a f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b f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c 木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能d f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 对应学生用书p102 1 如右图所示 在一个盛水的杯子里有一木块 开始时木块被一根细绳拴住而完全没入水中 整个装置与外界绝热 断开细绳 则木块将浮到水面上 最后达到平衡 在这一过程中 水 杯子和木块组成的系统 a 内能增大b 内能减小c 内能不变d 条件不足 无法判断 解析 细绳断后 木块上升 同体积的水下移 系统重心下移 重力势能减小 由能量守恒定律可知 水 杯子和木块组成的系统内能一定增大 a正确 答案 a 2 滑块静止于光滑水平面上 与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态 现用恒定的水平外力f作用于弹簧右端 在向右移动一段距离的过程中拉力f做了10j的功 在上述过程中 a 弹簧的弹性势能增加了10jb 滑块和动能增加了10jc 滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10jd 滑块和弹簧组成的系统机械能守恒 解析 外力对滑块和弹簧组成系统做功为10j 故系统机械能增加了10j 即弹性势能和动能增加之和为10j 答案 c 3 如右图所示 abcd是一个盆式容器 盆内侧壁与盆底bc的连接处都是一段与bc相切的圆弧 b c在水平线上 其距离d 0 5m 盆边缘的高度为h 0 30m 在a处放一个质量为m的小物块并让其由静止出发下滑 已知盆内侧壁是光滑的 而盆底bc面与小物块间的动摩擦因数为 0 10 小物块在盆内来回滑动 最后停下来 则停下的位置到b的距离为 a 0 50mb 0 25mc 0 10md 0 解析 设小物块滑动路程为s mgs mgh 解得s 3m 又由于d 0 5m 故最后停在b点 答案 d 4 2013 南宁四校期中 小明荡秋千的情景如图所示 设摆绳长为3m 悬点在横梁上 小明连同底板质量共为60kg 开始时小明在爸爸的外力作用下