【导与练】高考物理一轮复习 第5章第4单元 功能关系、能量转化和守恒定律课件 新人教版.ppt

一 功能关系1 功和能的关系做功的过程就是的过程 功是能量转化的 2 功与能量变化的关系 能量转化 量度 二 能量守恒定律1 内容 能量既不会消灭 也 它只会从一种形式为其他形式 或者从一个物体到另一个物体 而在转化和转移的过程中 能量的总量 2 表达式 e减 不会创生 转化 转移 保持不变 e增 1 下列哪些过程不遵守能的转化和守恒定律 a 自由落体运动b 弹丸击中沙袋c 炮弹爆炸d 单摆在存在空气阻力的情况下摆动 只研究单摆个体解析 能的转化和守恒是自然界最基本的守恒定律之一 一切自然现象都受它的制约 能量守恒是无条件的 但在我们研究的问题中 往往仅是一个小系统 这一系统可能和外界有能量转化 系统内的能量可能不守恒 d选项研究对象只限定于单摆 其能量要减少 因为它克服阻力做功 机械能转化成的内能有一部分为空气所具有 答案 d 2 已知货物的质量为m 在某段时间内起重机将货物以a的加速度加速升高h 则在这段时间内 下列叙述正确的是 重力加速度为g a 货物的动能一定增加mah mghb 货物的机械能一定增加mahc 货物的重力势能一定增加mahd 货物的机械能一定增加mah mgh解析 根据动能定理可知 货物动能的增加量等于货物所受合力做的功mah a错误 根据功能关系 货物机械能的增量等于除重力以外的力做的功而不等于合力做的功 b错误 由功能关系知 重力势能的增量对应货物重力做的负功的绝对值mgh c错误 由功能关系 货物机械能的增量为起重机拉力做的功m g a h d正确 答案 d 3 2012年亳州模拟 下列说法正确的是 a 随着科技的发展 第一类永动机是可以制成的b 太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量 但照射到宇宙空间的能量都消失了c 既要马儿跑 又让马儿不吃草 违背了能量转化和守恒定律 因而是不可能的d 有种 全自动 手表 不用上发条 也不用任何形式的电源 却能一直走动 说明能量可以凭空产生解析 第一类永动机违背了能量守恒定律 所以不可能制成 a错误 根据能量守恒定律 太阳照射到宇宙空间的能量也不会凭空消失 b错误 要让马儿跑 必须要给马儿吃草 否则就违背能量守恒定律 c正确 所谓 全自动 手表内部还是有能量转化装置的 一般有一个摆锤 当人戴着手表活动时 摆锤不停地摆动 给游丝弹簧补充能量 才会维持手表的走动 d错 答案 c 4 如图所示 一质量为m的物块放在水平地面上 现在对物块施加一个大小为f的水平恒力 使物块从静止开始向右移动距离x后立即撤去f 物块与水平地面间的动摩擦因数为 求 1 撤去f时 物块的速度大小 2 撤去f后 物块还能滑行多远 几种常见的功能关系及摩擦力做功特点 1 几种常见的功能关系表达式 1 合力做功等于物体动能的改变 即w合 ek2 ek1 ek 动能定理 2 重力做功等于物体重力势能的改变 即wg ep1 ep2 ep 3 弹簧弹力做功等于弹性势能的改变 即w弹 ep1 ep2 ep 4 除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功 等于物体机械能的改变 即w其他力 e2 e1 e 功能原理 5 电场力做功等于电势能的改变 即w电 ep1 ep2 ep 2 滑动摩擦力做功的特点 1 滑动摩擦力对物体可以做正功 负功 还可以不做功 2 在相互摩擦的物体系统中 一对相互作用的滑动摩擦力 对物体系统所做总功的多少与路径有关 其值是负值 等于摩擦力与相对路程的乘积 即wff ffx相对 表示系统克服摩擦力做功 系统损失的机械能转变成内能 即 e损 ffx相对 q热 摩擦生热 3 在一对滑动摩擦力做功的过程中 能量的转化和转移的情况是 一是相互摩擦的物体通过摩擦力做功 将部分机械能从一个物体转移到另一个物体 二是部分机械能转化为内能 一对相互作用的滑动摩擦力做功所产生的热量q ff x相对 其中x相对是物体间相对路径长度 如果两物体同向运动 x相对为两物体对地位移大小之差 如果两物体反向运动 x相对为两物体对地位移大小之和 如果一个物体相对另一物体往复运动 则x相对为两物体相对滑行路径的总长度 例1 电机带动水平传送带以速度v匀速转动 一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上 传送带足够长 若小木块与传送带之间的动摩擦因数为 如图所示 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 摩擦过程产生的摩擦热 思路点拨 摩擦力对小木块做的功对应小木块动能的增量 而传送带克服摩擦力做的功为摩擦力与传送带的对地位移的乘积 电动机做的功应为物体获得的动能和由于摩擦而产生的热量之和 1 2012年滁州模拟 一物块放在如图所示的斜面上 用力f沿斜面向下拉物块 物块沿斜面运动了一段距离 若已知在此过程中 拉力f所做的功为a 斜面对物块的作用力所做的功为b 重力做的功为c 空气阻力做的功为d 其中a b c d的绝对值分别为100j 30j 100j 20j 则 1 物块动能的增量为多少 2 物块机械能的增量为多少 解析 1 在物块下滑的过程中 拉力f做正功 斜面对物块有摩擦力 做负功 重力做正功 空气阻力做负功 根据动能定理 合外力对物块做的功等于物块动能的增量 则 ek w合 a b c d 100j 30j 100j 20j 150j 2 根据功能关系 除重力之外的其他力所做的功等于物块机械能的增量 则 e机 a b d 100j 30j 20j 50j 答案 1 150j 2 50j 对能量守恒定律的理解和应用 1 对定律的理解 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 这也是我们列能量守恒定律方程式的两条基本思路 2 应用定律解题的步骤 1 分清有多少形式的能 如动能 势能 包括重力势能 弹性势能 电势能 内能等 在变化 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 1 应用能量守恒定律解决有关问题 要分析所有参与变化的能量 2 高考考查该类问题 常综合平抛运动 圆周运动以及电磁学知识考查判断 推理及综合分析能力 例2 如图所示 某人乘雪橇沿雪坡经a点滑至b点 接着沿水平路面滑至c点停止 人与雪橇的总质量为70kg 表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据 请根据图表中的数据解决下列问题 g 10m s2 1 人与雪橇从a到b的过程中 损失的机械能为多少 2 设人与雪橇在bc段所受阻力恒定 求阻力大小 思路点拨 首先根据表格中的数据计算出动能的变化量及重力势能的变化量 并进一步计算出机械能的变化量 在bc段上 可根据 v at及牛顿第二定律计算出阻力 答案 1 9100j 2 140n 2 2012年合肥模拟 如图所示 光滑水平面ab与竖直面内的半圆形导轨在b点相切 半圆形导轨的半径为r 一个质量为m的物体将弹簧压缩至a点后由静止释放 在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧 当它经过b点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍 之后向上运动恰能到达最高点c 不计空气阻力 试求 1 物体在a点时弹簧的弹性势能 2 物体从b点运动至c点的过程中产生的内能 答案 c 2 2012年六安模拟 重物m系在上端固定的轻弹簧下端 用手托起重物 使弹簧处于竖直方向 弹簧的长度等于原长时 突然松手 重物下落的过程中 对于重物 弹簧和地球组成的系统来说 下列说法不正确的是 弹簧始终在弹性限度内变化 a 重物的动能最大时 重力势能和弹性势能的总和最小b 重物的重力势能最小时 动能最大c 弹簧的弹性势能最大时 重物的动能最小d 重物的重力势能最小时 弹簧的弹性势能最大解析 重物下落过程中 只发生动能 重力势能和弹性势能的相互转化 所以当动能最大时 重力势能和弹性势能的总和最小 a正确 当重物的重力势能最小时 重物应下落到最低点 其速度为零 动能最小 此时弹簧伸长量最大 弹性势能最大 故b错误 c d正确 答案 b 3 2010年高考福建理综 如图甲所示 质量不计的弹簧竖直固定在水平面上 t 0时刻 将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放 小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点 然后又被弹起离开弹簧 上升到一定高度后再下落 如此反复 通过安装在弹簧下端的压力传感器 测出这一过程弹簧弹力f随时间t变化的图象如图乙所示 则 a t1时刻小球动能最大b t2时刻小球动能最大c t2 t3这段时间内 小球的动能先增加后减少d t2 t3这段时间内 小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 解析 0 t1时间内小球做自由落体运动 落到弹簧上并往下运动的过程中 小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上 故小球先加速后减速 t2时刻到达最低点 动能为0 a b错 t2 t3时间内小球向上运动 合力方向先向上后向下 小球先加速后减速 动能先增加后减少 c对 t2 t3时间内由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能 d错 答案 c 4 2012年宣城模拟 一个