高三物理一轮复习机械能4功能关系能课件

1、第五章机械能第五章机械能第四单元功能关系能量守恒定律第四单元功能关系能量守恒定律填一填填一填1功和能功和能(1)功是的量度，即做了多少功，就有多少功是的量度，即做了多少功，就有多少_发生发生了转化了转化(2)做功的过程一定伴随有做功的过程一定伴随有_，而且，而且_必须通过做功来实现必须通过做功来实现能量能量能量的转化能量的转化能量的转化能量的转化2力学中常用的四种功能对应关系力学中常用的四种功能对应关系(1)合外力做功等于物体动能的改变：合外力做功等于物体动能的改变：即即_.(动能定理动能定理)(2)重力做功等于物体重力势能的减少；重力做功等于物体重力势能的减少；即即_.(3)弹簧弹力做功等于

2、弹性势能的减少；弹簧弹力做功等于弹性势能的减少；即即_.(4)除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功，等于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，即物体机械能的改变，即_.(功能原理功能原理)w合合ek2ek1ekwgep1ep2epw弹弹ep1ep2epw其他力其他力e2e1e练一练练一练自然现象中蕴藏着许多物理知识，如图所示为一个盛水自然现象中蕴藏着许多物理知识，如图所示为一个盛水袋，某人从侧面缓慢推袋壁使它变形，则水的势能袋，某人从侧面缓慢推袋壁使它变形，则水的势能()a增大增大b变小变小c不变不变 d不能确定不能确定【解析解析】人推袋壁使它变形，对它做了功，由

3、功能关系人推袋壁使它变形，对它做了功，由功能关系可得，水的重力势能增加，可得，水的重力势能增加，a正确正确【答案答案】a知识点二能量守恒定律知识点二能量守恒定律想一想想一想试说明下列现象中，分别是什么能向什么能的转化试说明下列现象中，分别是什么能向什么能的转化(1)汽车由静止启动；汽车由静止启动；(2)汽车刹车时由运动变为静止；汽车刹车时由运动变为静止；(3)水力发电；水力发电；(4)太阳能热水器工作时太阳能热水器工作时提示：提示：(1)化学能化学能动能动能(2)动能动能内能内能(3)水的机械能水的机械能电能电能(4)太阳能太阳能内能内能填一填填一填1内容内容能量既不会凭空产生，也不会能量既不

4、会凭空产生，也不会_，它只会从一，它只会从一种形式种形式_为其他形式，或者从一个物体为其他形式，或者从一个物体_到另一个到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量_2表达式表达式_凭空消失凭空消失转化转化转移转移保持不变保持不变e减减e增增练一练练一练(2015福州高三模拟福州高三模拟)上端固定的一根细线下面悬挂一摆上端固定的一根细线下面悬挂一摆球，摆球在空气中摆动，摆动的幅度越来越小，对此现象下列球，摆球在空气中摆动，摆动的幅度越来越小，对此现象下列说法正确的是说法正确的是()a摆球机械能守恒摆球机械能守恒b总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少

5、的机械能总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化为内能转化为内能c能量正在消失能量正在消失d只有动能和重力势能的相互转化只有动能和重力势能的相互转化【解析解析】由于空气阻力的作用，机械能减少，机械能不由于空气阻力的作用，机械能减少，机械能不守恒，内能增加，机械能转化为内能，能量总和不变，守恒，内能增加，机械能转化为内能，能量总和不变，b正正确确【答案答案】b考向一功能关系的理解和应用考向一功能关系的理解和应用典例典例1(2013大纲版全国卷大纲版全国卷)如图，一固定斜面倾角为如图，一固定斜面倾角为30，一质量为，一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度，沿斜的小物块自斜面底端以一定

6、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若物块上升的最大高度为h，则此过程中，物块的，则此过程中，物块的()【解题引路解题引路】(1)如何判断物块的能的变化？如何判断物块的能的变化？选用规律：选用规律：_.方程式：方程式：_.(2)如何判断物块机械能的变化？如何判断物块机械能的变化？【名师点睛名师点睛】力做功与能量改变的对应关系力做功与能量改变的对应关系不同的力不同的力做功做功对应不同形式对应不同形式能的变化能的变化定量的关系定量的关系合外力的合外力的功功(所有外所有外力的功力的功)动能变化

7、动能变化合外力对物体做功等于物体动能的合外力对物体做功等于物体动能的增量增量w合合ek2ek1重力的功重力的功重力势能变化重力势能变化重力做正功，重力势能减小；重力重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加做负功，重力势能增加wgepep1ep2弹簧弹力弹簧弹力的功的功弹性势能变化弹性势能变化弹力做正功，弹性势能减少；弹力弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加做负功，弹性势能增加w弹弹epep1ep2不同的力做功不同的力做功对应不同形对应不同形式能的变化式能的变化定量的关系定量的关系只有重力、弹只有重力、弹簧弹力的功簧弹力的功不引起机械不引起机械能变化能变化机械能守恒机械能

8、守恒e0除重力和弹力除重力和弹力之外的力做的之外的力做的功功机械能变化机械能变化除重力和弹力之外的力做多少除重力和弹力之外的力做多少正功，物体的机械能就增加多正功，物体的机械能就增加多少；除重力和弹力之外的力做少；除重力和弹力之外的力做多少负功，物体的机械能就减多少负功，物体的机械能就减少多少少多少w除除g、弹力外、弹力外e电场力的功电场力的功电势能变化电势能变化电场力做正功，电势能减少；电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加w电电ep针对训练针对训练1如图所示，水平传送带由电动机带动，并始终保持以如图所示，水平传送带由电动机带动，并始终保持以速度速度v匀速

9、运动，现将质量为匀速运动，现将质量为m的某物块由静止释放在传送带的某物块由静止释放在传送带上的左端，过一会儿物块能保持与传送带相对静止，设物块与上的左端，过一会儿物块能保持与传送带相对静止，设物块与传送带间的动摩擦因数为传送带间的动摩擦因数为，对于这一过程，下列说法正确的，对于这一过程，下列说法正确的是是()a摩擦力对物块做的功为摩擦力对物块做的功为0.5mv2b物块对传送带做功为物块对传送带做功为0.5mv2c系统摩擦生热为系统摩擦生热为0.5mv2d电动机多做的功为电动机多做的功为mv2【解析解析】对物块运用动能定理，摩擦力做的功等于物块对物块运用动能定理，摩擦力做的功等于物块动能的增加，

10、即动能的增加，即0.5mv2，故，故a正确；传送带的位移是物块位移正确；传送带的位移是物块位移的两倍，所以物块对传送带做功的绝对值是摩擦力对物块做功的两倍，所以物块对传送带做功的绝对值是摩擦力对物块做功的两倍，即为的两倍，即为mv2，故，故b错误；电动机多做的功就是传送带克错误；电动机多做的功就是传送带克服摩擦力做的功，也为服摩擦力做的功，也为mv2，故，故d正确；系统摩擦生热等于摩正确；系统摩擦生热等于摩擦力与相对位移的乘积，故擦力与相对位移的乘积，故c正确正确【答案答案】acd 考向二摩擦力做功与能量转化的关系考向二摩擦力做功与能量转化的关系两种摩擦力的做功情况比较两种摩擦力的做功情况比较

11、类别类别比较比较静摩擦力静摩擦力滑动摩擦力滑动摩擦力不不同同点点能量的转化能量的转化方面方面只有能量的转移，而只有能量的转移，而没有能量的转化没有能量的转化既有能量的转移，又有能既有能量的转移，又有能量的转化量的转化一对摩擦力一对摩擦力的总功方面的总功方面一对静摩擦力所做功一对静摩擦力所做功的代数和等于零的代数和等于零一对滑动摩擦力所做功的一对滑动摩擦力所做功的代数和不为零，总功代数和不为零，总功wffl相对相对，即摩擦时产生，即摩擦时产生的热量的热量相相同同点点正功、负正功、负功、不做功功、不做功方面方面两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做功

12、做功典例典例2如图所示，如图所示，ab为半径为半径r0.8 m的的1/4光滑圆弧轨光滑圆弧轨道，下端道，下端b恰与小车右端平滑对接小车质量恰与小车右端平滑对接小车质量m3 kg，车长，车长l2.06 m，车上表面距地面的高度，车上表面距地面的高度h0.2 m，现有一质，现有一质量量m1 kg的滑块，由轨道顶端无初速度释放，滑到的滑块，由轨道顶端无初速度释放，滑到b端后冲端后冲上小车已知地面光滑，滑块与小车上表面间的动摩擦因数上小车已知地面光滑，滑块与小车上表面间的动摩擦因数0.3，当车运动了，当车运动了t01.5 s时，车被地面装置锁定时，车被地面装置锁定(g10 m/s2)试求：试求：(1)

13、滑块到达滑块到达b端时，轨道对它支持力的大小；端时，轨道对它支持力的大小；(2)车被锁定时，车右端距轨道车被锁定时，车右端距轨道b端的距离；端的距离；(3)从车开始运动到被锁定的过程中，滑块与车面间由于从车开始运动到被锁定的过程中，滑块与车面间由于摩擦而产生的内能大小摩擦而产生的内能大小【解题引路解题引路】(1)如何判断车运动如何判断车运动1.5 s时，滑块是否已相对车静止了？时，滑块是否已相对车静止了？(2)如何求出因摩擦而产生的内能大小？如何求出因摩擦而产生的内能大小？【提示提示】(1)求出二者同速所用的时间，与求出二者同速所用的时间，与1.5 s进行分析进行分析比较比较(2)qmgl相对

14、相对【尝试解题尝试解题】_【名师点睛名师点睛】求解相对滑动物体的能量问题的方法求解相对滑动物体的能量问题的方法(1)正确分析物体的运动过程，做好受力情况分析正确分析物体的运动过程，做好受力情况分析(2)利用运动学公式，结合牛顿第二定律分析物体的速度利用运动学公式，结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系关系及位移关系(3)公式公式qffl相对相对中中l相对相对为两接触物体间的相对位移，若为两接触物体间的相对位移，若物体在传送带上做往复运动时，则物体在传送带上做往复运动时，则l相对相对为总的相对路程为总的相对路程针对训练针对训练2电机带动水平传送带以速度电机带动水平传送带以速度v匀速转动，一

15、质量为匀速转动，一质量为m的的小木块由静止轻放在传送带上小木块由静止轻放在传送带上(传送带足够长传送带足够长)，若小木块与传，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为送带之间的动摩擦因数为，如图所示，当木块与传送带相对，如图所示，当木块与传送带相对静止时，求：静止时，求：(1)小木块的位移；小木块的位移；(2)传送带转过的路程；传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；小木块获得的动能；(4)摩擦过程产生的摩擦热摩擦过程产生的摩擦热考向三能量守恒定律的综合应用考向三能量守恒定律的综合应用1对能量守恒定律的两点理解对能量守恒定律的两点理解(1)某种形式的能量减少，一定有另外形式的能量增加，某种形式的能

16、量减少，一定有另外形式的能量增加，且减少量和增加量相等，即且减少量和增加量相等，即e减减e增增(2)某个物体的能量减少，一定有别的物体的能量增加，某个物体的能量减少，一定有别的物体的能量增加，且减少量和增加量相等，即且减少量和增加量相等，即ea减减eb增增2应用能量守恒定律的一般步骤：应用能量守恒定律的一般步骤：(1)分清有多少种形式的能分清有多少种形式的能(如动能、势能、内能、电能等如动能、势能、内能、电能等)在变化在变化(2)分别列出减少的能量分别列出减少的能量e减减和增加的能量和增加的能量e增增的表达式的表达式(3)列恒等式：列恒等式：e减减e增增典例典例3(2013北京高考北京高考)蹦

17、床比赛分成预备运动和比赛动蹦床比赛分成预备运动和比赛动作两个阶段最初，运动员静止站在蹦床上；在预备运动阶作两个阶段最初，运动员静止站在蹦床上；在预备运动阶段，他经过若干次蹦跳，逐渐增加上升高度，最终达到完成比段，他经过若干次蹦跳，逐渐增加上升高度，最终达到完成比赛动作所需的高度；此后，进入比赛动作阶段赛动作所需的高度；此后，进入比赛动作阶段把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧，弹力大小把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧，弹力大小fkx(x为床面下沉的距离，为床面下沉的距离，k为常量为常量)质量质量m50 kg的运动员静止站的运动员静止站在蹦床上，床面下沉在蹦床上，床面下沉x00.10 m；在预备运动

18、中，假定运动员；在预备运动中，假定运动员所做的总功所做的总功w全部用于增加其机械能；在比赛动作中，把该运全部用于增加其机械能；在比赛动作中，把该运动员视作质点，其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均动员视作质点，其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为为t2.0 s，设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为，设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为x1.取重力加速度取重力加速度g10 m/s2，忽略空气阻力的影响，忽略空气阻力的影响【解题引路解题引路】(1)运动员静止在蹦床上时，求解运动员静止在蹦床上时，求解k值的思路；值的思路；选用规律：选用规律：_；方程式：方程式：_.(2)运动员上升

19、的最大高度的求解思路：运动员上升的最大高度的求解思路：物理规律：物理规律：_；_.(3)在在fx图像上图像与坐标轴所围面积的含义是什么？图像上图像与坐标轴所围面积的含义是什么？如何计算如何计算x1和和w的值？的值？【名师点睛名师点睛】(1)涉及能量转化问题的解题方法涉及能量转化问题的解题方法当涉及滑动摩擦力做功，机械能不守恒时，一般应用能当涉及滑动摩擦力做功，机械能不守恒时，一般应用能的转化和守恒定律的转化和守恒定律解题时，首先确定初末状态，然后分析状态变化过程中解题时，首先确定初末状态，然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量哪种形式的能量减少，哪种形式的

20、能量增加，求出减少的能量总和总和e减减和增加的能量总和和增加的能量总和e增增，最后由，最后由e减减e增增列式求列式求解解(2)涉及弹簧类问题的能量问题的解题方法涉及弹簧类问题的能量问题的解题方法两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统相互作用的过两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统相互作用的过程，具有以下特点：程，具有以下特点：能量变化上，如果只有重力和系统内弹簧弹力做功，系能量变化上，如果只有重力和系统内弹簧弹力做功，系统机械能守恒统机械能守恒如果系统每个物体除弹簧弹力外所受合外力为零，则当如果系统每个物体除弹簧弹力外所受合外力为零，则当弹簧伸长或压缩到最大程度时两物体速度相同弹簧伸长或压缩到最

21、大程度时两物体速度相同当弹簧为自然状态时系统内某一端的物体具有最大速当弹簧为自然状态时系统内某一端的物体具有最大速度度a小物块再运动到小物块再运动到a处时速度变为零处时速度变为零b小物块每次经过圆弧槽最低点时对槽的压力不同小物块每次经过圆弧槽最低点时对槽的压力不同c小物块不仅能再运动到小物块不仅能再运动到a处，还能沿斜坡处，还能沿斜坡aa向上滑向上滑行，上升的最大高度为行，上升的最大高度为hd小物块不仅能再运动到小物块不仅能再运动到a处，还能沿斜坡处，还能沿斜坡aa向上滑向上滑行，上升的最大高度小于行，上升的最大高度小于h针对训练针对训练3一圆弧形的槽，槽底放在水平地面上，槽的两侧与光一圆弧形

22、的槽，槽底放在水平地面上，槽的两侧与光滑斜坡滑斜坡aa、bb相切，相切处相切，相切处a、b位于同一水平面内，槽与位于同一水平面内，槽与斜坡在竖直平面内的截面如图所示，一小物块从斜坡斜坡在竖直平面内的截面如图所示，一小物块从斜坡aa上距上距水平面水平面ab的高度为的高度为2h处沿斜坡自由滑下，并自处沿斜坡自由滑下，并自a处进入槽内，处进入槽内，到达到达b后沿斜坡后沿斜坡bb向上滑行，已知到达的最高处距水平面向上滑行，已知到达的最高处距水平面ab的高度为的高度为h；接着小物块沿斜坡；接着小物块沿斜坡bb滑下并从滑下并从b处进入槽内反向处进入槽内反向运动，若不考虑空气阻力，则运动，若不考虑空气阻力，

23、则()特色专题之特色专题之“传送带模型中的能量转化问题传送带模型中的能量转化问题”1模型概述模型概述传送带模型是高中物理中比较成熟的模型，典型的有水平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：和倾斜两种情况一般设问的角度有两个：(1)动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程，做好动力学角度：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移关系(

24、2)能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带能量角度：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，常依据功能关系或能量守恒定律求解电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解2传送带模型问题中的功能关系分析传送带模型问题中的功能关系分析(1)功能关系分析：功能关系分析：wfekepq.(2)对对wf和和q的理解：的理解：传送带的功：传送带的功：wf fx传传；产生的内能产生的内能q ffx相对相对，传送带模型问题的分析流程传送带模型问题的分析流程例如图所示，是利用电力传送带装运麻袋包的

25、示意例如图所示，是利用电力传送带装运麻袋包的示意图传送带长图传送带长l20 m，倾角，倾角37，麻袋包与传送带间的动，麻袋包与传送带间的动摩擦因数摩擦因数0.8，传送带的主动轮和从动轮半径，传送带的主动轮和从动轮半径r相等，传送相等，传送带不打滑，主动轮顶端与货车车箱底板间的高度差为带不打滑，主动轮顶端与货车车箱底板间的高度差为h1.8 m，传送带匀速运动的速度为，传送带匀速运动的速度为v2 m/s.现在传送带底端现在传送带底端(传送传送带与从动轮相切位置带与从动轮相切位置)由静止释放一只麻袋包由静止释放一只麻袋包(可视为质点可视为质点)，其，其质量为质量为100 kg，麻袋包最终与传送带一起

26、做匀速运动，到达，麻袋包最终与传送带一起做匀速运动，到达主动轮时随轮一起匀速转动如果麻袋包到达主动轮的最高点主动轮时随轮一起匀速转动如果麻袋包到达主动轮的最高点时，恰好水平抛出并落在货车车箱底板中心，重力加速度时，恰好水平抛出并落在货车车箱底板中心，重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：，求：(1)主动轮轴与货车车箱底板中心的水平距离主动轮轴与货车车箱底板中心的水平距离x及主动轮的及主动轮的半径半径r；(2)麻袋包在传送带上运动的时间麻袋包在传送带上运动的时间t；(3)该装运系统每传送一只麻袋包需额外消耗的电能该装运系统每传送一只麻袋包需额外消耗的电能【解题引

27、路解题引路】迁移训练迁移训练如图所示，质量为如图所示，质量为m的滑块放在光滑的水平平台上，平台的滑块放在光滑的水平平台上，平台右端右端b与水平传送带相接，传送带的运行速度为与水平传送带相接，传送带的运行速度为v0，长为，长为l.现现将滑块缓慢向左移动压缩固定在平台上的轻弹簧，到达某处时将滑块缓慢向左移动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；试分析滑块在传送带上的运动情况；(2)若滑块离开弹簧时

28、的速度大于传送带的速度，求释放若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度，求释放滑动时弹簧具有的弹性势能；滑动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在传送带上滑行的整个过程中产生的热量【解析解析】(1)若滑块冲上传送带时的速度小于带速，则若滑块冲上传送带时的速度小于带速，则滑块由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动；若滑块冲上滑块由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动；若滑块冲上传送带时的速度大于带速，则滑块由于受到向左的滑动摩擦力传送带时的速度大于带速，则滑块由于受到向左的滑动摩

29、擦力而做匀减速运动而做匀减速运动 名校模题名校模题1(2015华东师大附中模拟华东师大附中模拟)水流在推动水轮机的过程中水流在推动水轮机的过程中做了做了3108 j的功，这句话应理解为的功，这句话应理解为()a水流在推动水轮机前具有水流在推动水轮机前具有3108 j的能量的能量b水流在推动水轮机的过程中具有水流在推动水轮机的过程中具有3108 j的能量的能量c水流在推动水轮机后具有水流在推动水轮机后具有3108 j的能量的能量d水流在推动水轮机的过程中能量减少了水流在推动水轮机的过程中能量减少了3108 j【解析解析】根据功能关系，水流在推动水轮机的过程中做根据功能关系，水流在推动水轮机的过程中做了了3108 j的功，水流在推动水轮机的过程中能量减少