高考物理一轮复习 6.3.5 功能关系 能量转化与守恒定律课件 粤教版必修2.ppt

第三单元能量守恒定律第5课时功能关系能量转化与守恒定律 必修2第六章机械能和能源 基础回顾 考点一功能关系 1 能的概念 一个物体能够 这个物体就具有能量 2 规律 各种不同形式的能量可以相互 而且在转化的过程中能量 3 功能关系 做功的过程就是 的过程 物体 就有多少形式的能 为其他形式的能 功是能量转化的 答案 1 对外做功2 转化守恒3 能量转化做了多少功转化量度 要点深化 搞清做功与哪些能量转化的对应关系 1 搞清力对 谁 做功 对 谁 做功就对应 谁 的位移 引起 谁 的能量变化 如子弹物块模型中 摩擦力对子弹的功必须用子弹的位移去求解 这个功引起子弹动能变化 2 搞清不同的力做功对应不同形式的能的改变 说明 变化量统一定义为末量减去初量 另外 分子力做的功和分子势能的关系 电场力做的功和电势能的关系在形式上和上面相同 以后我们再讨论 基础回顾 考点二能量的转化和守恒定律 内容 能量既不能凭空 也不能凭空 它只能从一种形式的能 为另一种形式的能 或者从一个物体 到另一个物体 在转化和转移过程中 能量的总量保持不变 这就是能量转化和守恒定律 答案 产生消失转化转移 要点深化 1 能量守恒定律从两个方面理解 1 某种形式的能量减少 一定存在其他形式的能增加 且减少量和增加量相等 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 如动能 势能 内能 电势能等 在转化 2 分清列出减少的能量 e减和增加的能量 e增的表达式 3 列恒等式 e减 e增求解 题型一滑动摩擦力做功与能量转化 如右图所示 光滑水平面上放一上表面粗糙的小车 小车左端的小木块以速度v0向右滑动 当木块与小车相对静止时双方速度均为v 小木块与小车间的滑动摩擦力为f 木块相对小车的位移d 小车相对于地面的位移为s 对木块 由动能定理 由此可知 通过滑动摩擦力做功 摩擦力乘以相对位移 系统损失的机械能全部转化为系统的内能 如右图所示 木块a放在木板b的左端 用恒力f将木块a拉到板b的右端 第一次将b固定在地面上 f做功为w1 系统产生的热量为q1 第二次让b可以在光滑水平地面上自由滑动 f做功为w2 系统产生的热量为q2 则有 a w1 w2 q1 q2b w1 w2 q1 q2c w1 w2 q1 q2d w1 w2 q1 q2 解析 设b板长度为l a b之间的摩擦力大小为f 第一次b固定时 力f对物体a做的功为w1 fl物体a克服滑动摩擦力做的功为wfa fl物体b的对地位移为零 所以摩擦力对物体b做的功wfb为零 故滑动摩擦力对系统做的功为wf1 wfa wfb fl根据能量转化和守恒定律可得 第一次产生的热量为q1 fl 第二次物体b可在光滑水平地面上运动 在a从b的左端向右端滑动的过程中 由于b物体在滑动摩擦力的作用下要向右加速 所以物体a滑到物体b右端时 其对地位移大于b的长度l 所以有w2 fl而滑动摩擦力对系统做的功等于滑动摩擦力与相对位移的乘积 所以由能量转化和守恒定律可得 第二次产生的热量q2 fl所以本题的正确选项为b 答案 b 题型训练 1 如下图所示 一木块静置于光滑的水平面上 一颗子弹沿水平方向射入木块 若子弹进入木块的深度为s1 与此同时木块沿水平面移动了s2 设子弹在木块中受到的阻力大小不变 则在子弹进入木块的过程中 a 子弹损失的动能与木块获得的动能之比为 s1 s2 s2b 子弹损失的动能与系统获得的内能之比为 s1 s2 s2c 木块获得的动能与系统获得的内能之比为s2 s1d 木块获得的动能与系统获得的内能之比为s1 s2 解析 根据牛顿第三定律 子弹所受的摩擦力等于木块所受的摩擦力 根据动能定理 子弹损失的动能为f s1 s2 木块获得的动能为fs2 根据功能关系 系统获得的内能为fs1 由此可以看出本题的正确答案为ac 答案 ac 基础回顾 题型二能量转化与守恒定律的应用 运用能的转化与守恒定律解题时 应首先弄清楚各种能量间的转化关系 这种转化是靠做功实现的 因此 物体运动过程中各个力的功是解题的关键 抓住能量转化和各个力的功是解决这种问题的基础 如右图所示 绷紧的传送带与水平面的夹角 30 皮带在电动机的带动下 始终保持v0 2m s的速率运行 现把一质量m 10kg的工件 可视为质点 轻轻放在皮带的底端 经时间t 1 9s 工件被传送到h 1 5m的高处 取g 10m s2 求电动机由于传送工件多消耗的电能 解析 由题意得 皮带长为 工件速度达到v0之前 从静止开始做匀加速运动 设匀加速运动的时间为t1 位移为s1 有 因工件最终取得了与传送带相同的速度 所以达到v0之后工件将做匀速运动 有 l s1 v0 t t1 解得 t1 0 8s s1 0 8m在时间t1内 传送带运动的位移为 s v0t 1 6m 所以在时间t1内 工件相对传送带的位移为 s s s1 0 8mv20 2as1 f1 mgsin ma 联立解得 f1 75n 在时间t1内 因摩擦而产生的热量为 q f1 s 60j工件到达最高点时获得的动能为 工件增加的势能为 ep mgh 150j所以电动机由于传送工件多消耗的电能为 e q ek ep 230j 答案 230j 题型训练 2 飞机场上运送行李的装置为一水平放置的环形传送带 传送带的总质量为m 其俯视图如图所示 现开启电动机 传送带达到稳定运行的速度v后 将行李依次轻轻放到传送带上 若有n件质量均为m的行李需通过传送带运送给旅客 假设在转弯处行李与传送带无相对滑动 忽略皮带轮 电动机损失的能量 求从电动机开启 到运送完行李需要消耗的电能为多少 解析 设行李与传送带间的动摩擦因数为 行李的运动位移 s 则传送带与行李间由于摩擦产生的总热量q n mg s由运动学公式得 s s传 s行 又v gt 联立解得 由能量守恒得 不能利用功能关系理解物体的重心位置的变化 警示 将一根质量均匀分布的不可伸长的绳索的两端挂于天花板上的a b两点 如右图所示 今在其最低点将绳子用力缓慢向下拉成 v 字形 则绳子的重心将 a 下降b 升高c 不变d 无法确定 错解 由于拉力的作用会把绳子