第单元功能关系-能量守恒定律.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 能量转化 量度 2 功与能量变化的关系 动能 重力势能 弹性势能 基础自测 1 对于功和能的关系 下列说法中正确的是 A 功就是能 能就是功B 功可以变为能 能可以变为功C 做功的过程就是能量转化的过程D 功是物体能量的量度 C 2 一块质量为m的木块放在地面上 用一根弹簧连着木块 如图所示 用恒力F拉弹簧 使木块离开地面 如果力F的作用点向上移动的距离为h 则 A 木块的重力势能增加了mghB 木块的机械能增加了FhC 拉力所做的功为FhD 木块的动能增加了Fh C 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 E增 不会创生 转化 转移 保持不变 基础自测 3 下列哪些过程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 ABC 4 行驶中的汽车制动后滑行一段距离 最后停下 流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰 降落伞在空中匀速下降 条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈 线圈中产生电流 上述不同现象中所包含的相同物理过程是 A 物体克服阻力做功B 物体的动能转化为其他形式的能量C 物体的势能转化为其他形式的能量D 物体的机械能转化为其他形式的能量 AD 几种常见的功能关系及其表达式 关键一点 做功的过程就是能量转化的过程 但 功 并不是 能 它仅是实现能量转化的途径 如图所示 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所做的功之和 CD 审题指导 准确把握功和对应能的转化关系是解答此类问题的关键 归纳拓展 1 解答本题时易错选B 原因是没有分析清楚木箱加速上升时 通过力F做的功 还有一部分转化为木箱的动能 2 应用功能关系解题时 要弄清楚有哪些力在做功 这些力做的功等于哪种形式能量的变化 针对训练 1 2013 山东理综 16 如图所示 楔形木块abc固定在水平面上 粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同 顶角b处安装一定滑轮 质量分别为M m M m 的滑块 通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接 轻绳与斜面平行 两滑块由静止释放后 沿斜面做匀加速运动 若不计滑轮的质量和摩擦 在两滑块沿斜面运动的过程中 A 两滑块组成系统的机械能守恒B 重力对M做的功等于M动能的增加C 轻绳对m做的功等于m机械能的增加D 两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功 CD 摩擦力做功的特点 关键一点 利用Q 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 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 审题指导 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 解析 木块刚放上时速度必为零 必受到向右的摩檫动力作用而做匀加速直线运动 达到与传送带共速后不再相互滑动 整个过程中木块获得一定的能量 系统要产生摩擦热 归纳拓展 求解物体在传送带上运动的问题 首先要正确分析物体的运动过程 做好受力情况分析 然后利用运动学公式结合牛顿第二定律 求物体及传送带在相应时间内的位移 找出物体和传送带之间的位移关系 再利用Q fs相对求摩擦热 利用功能关系求功 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 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 对能量守恒定律的理解和应用 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 关键一点 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 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 审题指导 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 归纳拓展 从能量的角度来看 功是量度能量转化的物理量 功的正 负表示了能量的传输方向 外力对物体做正功 则外界向物体传输能量 外力对物体做负功 物体将一部分能量向外界传输 如本例中求人与雪橇从A到B的过程中损失的机械能为多少 由能量关系可知 就是求这一过程中克服阻力做了多少功 针对训练 3 2014 安庆二模 2013年2月15日中午12时30分左右 俄罗斯车里雅宾斯克州发生天体坠落事件 根据俄紧急情况部的说法 坠落的是一颗陨石 这颗陨石质量接近1万吨 进入地球大气层的速度约为4万英里每小时 随后与空气摩擦而发生剧烈燃烧 并在距离地面上空12至15英里处发生爆炸 产生大量碎片 假定某一碎片自爆炸后落至地面并陷入地下一定深度过程中 其质量不变 则 A 该碎片在空中下落过程中重力所做的功等于动能的增加量B 该碎片在空中下落过程中重力所做的功小于动能的增加量C 该碎片在陷入地下的过程中大地阻力所做的功等于动能的改变量D 该碎片在整个过程中克服阻力所做的功等于机械能的减少量 D 物理思想方法应用综合法处理能量问题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 题后感悟 1 分析和综合的关系 有分有合 交叉地使用分析与综合的方法 才能对客观事物有一个全面的深刻的认识 在研究和求解中学物理问题时 同样需要采用这种有分有合的思维方法 2 从能量角度综合 能量是沟通各个物理现象和物理过程的最根本的属性 直接从整个过程的能的转化和守恒的观点出发 可免去许多对复杂的细节变化的处理 直达问题的症结所在 这是综合思想的又一具体体现 针对训练 4 如图所示 质量为m的滑块 放在光滑的水平平台上 平台右端B与水平传送带相接 传送带的运行速度为v0 长为L 今将滑块缓慢向左压缩固定在平台上的轻弹簧 到达某处时突然释放 当滑块滑到传送带右端C时 恰好与传送带速度相同 滑块与传送带间的动摩擦因数为 1 试分析滑块在传送带上的运动情况 2 若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度 求释放滑块时 弹簧具有的弹性势能 3 若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度 求滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量 1 2013 江苏物理 9 如图所示 水平桌面上的轻质弹簧一端固定 另一端与小物块相连 弹簧处于自然长度时物块位于O点 图中未标出 物块的质量为m AB a 物块与桌面间的动摩擦因数为 现用水平向右的力将物块从O点拉至A点 拉力做的功为W 撤去拉力后物块由静止向左运动 经O点到达B点时速度为零 重力加速度为g 则上述过程中 BC 2 2012 安徽理综 16 如图所示 在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道 半径OA水平 OB竖直 一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落 小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力 已知AP 2R 重力加速度为g 则小球从P到B的运动过程中 A 重力做功2mgRB 机械能减少mgRC 合外力做功mgRD 克服摩擦力做功mgR 2 D 3 2013 大纲全国 20 如图 一固定斜面倾角为30 一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度 沿斜面向上做匀减速运动 加速度的大小等于重力加速度的大小g 若物块上升的最大高度为H 则此过程中 物块的 A 动能损失了2mgHB 动能损失了mgHC 机械能损失了mgHD 机械能损失了mgH 2 AC 4 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 5 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s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 课时作业 十六 1 轻质弹簧吊着小球静止在如图所示的A位置 现用水平外力F将小球缓慢拉到B位置 此时弹簧与竖直方向的夹角为 在这一过程中 对于整个系统 下列说法正确的是 A 系统的弹性势能不变B 系统的弹性势能增加C 系统的机械能不变D 系统的机械能增加 一 选择题 本题共10小题 每小题7分 共70分 每小题至少有一个选项正确 BD 2 两个质量不同的物体与水平面之间的动摩擦因数相同 它们以相同的初动能开始沿水平面滑动 以下说法中正确的是 A 质量小的物体滑行的距离较长B 质量大的物体滑行的距离较长C 在整个滑动过程中 质量大的物体克服摩擦阻力做功较多D 在整个滑动过程中 两物体的机械能都守恒 A 3 2014 南京一模 我国第一台自行设计的载人潜水器 蛟龙号 采用 深潜器无动力下潜 上浮技术 当潜水器两侧配备4块压载铁时 潜水器下潜一定深度后按恒定速度下潜 当潜水器到达一定深度时 可抛弃其中2块压载铁 使潜水器悬停在指定深度上作业 当任务完成 再抛弃另外2块压载铁 使潜水器上浮 到达水面 设潜水器在水中受到的阻力与速度的平方成正比 潜水器受到的浮力恒定 下列说法正确的是 A 潜水器向下运动的过程中重力势能不断减小B 潜水器向下运动的过程中机械能不断减小C 潜水器向下运动的过程中 浮力做的功与阻力做的功之和等于潜水器动能的变化量D 潜水器在上浮过程中机械能先增大后不变 AB 4 2014 福建福州市质检 如图所示 在光滑斜面上的A点先后水平抛出和静止释放两个质量相等的小球1和2 不计空气阻力 最终两小球在斜面上的B点相遇 在这个过程中 A 小球1重力做的功大于小球2重力做的功B 小球1机械能的变化大于小球2机械能的变化C 小球1到达B点的动能大于小球2的动能D 两小球到达B点时 在竖直方向的分速度相等 C 5 2014 内蒙古包钢一中适应考 多选 升降机底板上放有一质量为100kg的物体 物体随升降机由静止开始竖直向上移动5m时速度达到4m s 则此过程中 g取10m s2 A 升降机对物体做功5800JB 合外力对物体做功5800JC 物体的重力势能增加5000JD 物体的机械能增加5000J AC 6 光滑水平地面上叠放着两个物体A和B 如图所示 水平拉力F作用在物体B上 使A B两物体从静止出发一起运动 经过时间t 撤去拉力F 再经过时间t 物体A B的动能分别设为EA和EB 在运动过程中A B始终保持相对静止 以下有几个说法 EA EB等于拉力F做的功 EA EB小于拉力F做的功 EA等于撤去拉力F前摩擦力对物体A做的功 EA大于撤去拉力F前摩擦力对物体A做的功 其中正确的是 A B C D A 7 2014 郑州模拟 如图所示 倾角为30 的斜面体置于水平地面上 一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B 跨过固定于斜面体顶端的小滑轮O A的质量为m B的质量为4m 开始时 用手托住A 使OA段绳恰处于水平伸直状态 绳中无拉力 OB绳平行于斜面 此时B静止不动 将A由静止释放 在其下摆过程中 斜面体始终保持静止 下列判断中错误的是 A 物块B受到的摩擦力先减小后增大B 地面对斜面体的摩擦力方向一直向右C 小球A的机械能守恒D 小球A的机械能不守恒 A B系统的机械能守恒 D 8 2012 高考上海卷 质量相同的均质柔软细绳A B平放于水平地面 绳A较长 分别捏住两绳中点缓慢提起 直到全部离开地面 两绳中点被提升的高度分别为hA hB 上述过程中克服重力做功分别为WA WB 若 A hA hB 则一定有WA WBB hA hB 则可能有WA WBC hA hB 则可能有WA WBD hA hB 则一定有WA WB B 9 如下图所示 A B C D四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同 现从同一高度h处由静止释放小球 使之进入右侧不同的竖直轨道 除去底部一小段圆弧 A图中的轨道是一段斜面 高度大于h B图中的轨道与A图中的轨道相比只是短了一些 且斜面高度小于h C图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道 其上部为直管 下部为圆弧形 与斜面相连 管的高度大于h D图中的轨道是个半圆形轨道 其直径等于h 如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失 小球进入右侧轨道后能到达h高度的是 AC 10 2014 马鞍山一检 飞机场自动装卸货物的传送装置如图甲所示 假设传送带足够长且与水平面的夹角为 以一定的速度匀速运动 某时刻乘务员在传送带适当的位置放上具有一定初速度的质量为m的皮箱 可视为质点 皮箱与传送带之间的动摩擦因数为 从该时刻开始 皮箱在传送带上运动的v t图象如图乙所示 取沿斜面向上的运动方向为正方向