高考物理大一轮总复习课件江苏专5.3机械能及其守恒定律

1、考纲解读,考点一,考点二,考点三,考点四,高考模拟,练出高分,1.知道功是能量转化的量度，掌握重力的功、弹力的功、合力的功与对应的能量转化关系. 2.知道自然界中的能量转化，理解能量守恒定律，并能用来分析有关问题,动能,重力势能,弹性势能,电势能,机械能,力学中几种常见的功能关系,例1如图所示，在升降机内固定一光滑的斜面体，一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板B上，另一端与质量为m的物块A相连，弹簧与斜面平行整个系统由静止开始加速上升高度h的过程中() A物块A的重力势能增加量一定等于mgh B物块A的动能增加量等于斜面的支持力 和弹簧的拉力对其做功的代数和 C物块A的机械能增加量等于斜

2、面的支持力和弹簧的拉力对其做功 的代数和 D物块A和弹簧组成的系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持 力和B对弹簧的拉力做功的代数和,例1如图所示，在升降机内固定一光滑的斜面体，一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板B上，另一端与质量为m的物块A相连，弹簧与斜面平行整个系统由静止开始加速上升高度h的过程中() A物块A的重力势能增加量一定等于mgh B物块A的动能增加量等于斜面的支持力 和弹簧的拉力对其做功的代数和,弹簧伸长量增加,物体上升的高度小于h,F弹,mg,FN,=WG+WFN+W弹,C物块A的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧 的拉力对其做功的代数和 D物块A和弹簧组成的系统的机

3、械能增加量等于 斜面对物块的支持力和B对弹簧的拉力做功的代数和,对物块A除重力外还受斜面的支持力和弹簧的拉力,其他力(除重力、弹力外)做功等于物体或系统机械能的变化,对物块A和弹簧组成的系统除受重力和弹簧弹力外 还受斜面对物块的支持力和B对弹簧的拉力,变式题组,1.如图所示，物体A的质量为m，置于水平地面上，A的上端连一轻弹簧，原长为L，劲度系数为k.现将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，使B点上移距离为L，此时物体A也已经离开地面，则下列说法中正确的是() A提弹簧的力对系统做功为mgL B物体A的重力势能增加mgL C系统增加的机械能小于mgL D以上说法都不正确,弹簧被拉伸,L,物体始终处于

4、平衡状态，离地之前F弹mg,a,mg,FN,Ff,mgsin 30+Ff=ma=mg,Ff0.5mg,对各种功能关系熟记于心，力学范围内，应牢固掌握以下三条功能关系： (1)重力做的功等于重力势能的变化，弹力做的功等于弹性势能的变化； (2)合外力做的功等于动能的变化； (3)除重力、弹力外，其他力做的功等于机械能的变化,规律总结,1静摩擦力做功的特点 (1)静摩擦力可以做_功，也可以做_功，还可以不做功 (2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于_ (3)静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为内能 2滑动摩擦力做功的特点 (1)滑动摩擦力可以做_功，也可以做_功，还可以不做功,

5、正,零,正,负,负,(2)相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果： 机械能全部转化为内能； 有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另外一部分转化为 内能 (3)摩擦生热的计算：QFfx相对其中x相对为相互摩擦的两个物体间的_ 深化拓展从功的角度看，一对滑动摩擦力对系统做的功等于系统内能的增加量；从能量的角度看，其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量,相对位移,例2如图所示，在光滑水平地面上放置质量M2 kg的长木板，木板上表面与固定的竖直弧形轨道相切一质量m1 kg的小滑块自A点沿弧面由静止滑下，A点距离长木板上表面高度h0.6 m滑块在木板上滑行t1 s后，和木

6、板一起以速度v1 m/s做匀速运动，取g10 m/s2.求： (1)滑块与木板间的摩擦力； (2)滑块沿弧面下滑过程中克服摩擦力做的功； (3)滑块相对木板滑行的距离,审题指导,滑块滑上木板后,滑块：匀减速,木板：匀加速,1 s后达到共速v1 m/s,x2,x1,变式题组,3.如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端下列说法中正确的是() A第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功 B第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量 C第一阶段物体和

7、传送带间的摩擦生热等于 第一阶段物体机械能的增加量 D物体从底端到顶端全过程机械能的增加量 等于全过程物体与传送带间的摩擦生热,解析全过程中Ff与v同向,Wf 0，选项A错误；,第一阶段,选项C对、B错；,第二阶段Wf 0,机械能仍然增加,物体从底端到顶端全过程机械能的增加量大于全过程物体与传送带间的摩擦生热，选项D错误。,4如图所示，木块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功为W1，生热为Q1；第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，仍将A拉到B的右端，这次F做功为W2，生热为Q2.则应有() AW1W2，Q1Q2 BW1W2，Q1Q2 CW1W2，Q1Q2

8、 DW1W2，Q1Q2,固定,不固定,WFlcos ，l:物体对地的位移， 所以W1W2， EQFfl相对，l相对=LB， 所以Q1Q2.,(1)正确分析物体的运动过程，做好受力分析 (2)利用运动学公式，结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系 (3)公式QFfx相对中x相对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x相对为总的相对路程,求解相对滑动物体的能量问题的方法,规律总结,1内容 能量既不会凭空_，也不会凭空消失，它只能从一种形式_为另一种形式，或者从一个物体_到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量_ 2表达式 E减_ 3基本思路 (1)某种形式的能量减少，

9、一定存在其他形式的能量增加，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,产生,转化,转移,保持不变,E增,例3如图所示，一物体质量m2 kg，在倾角为37的斜面上的A点以初速度v03 m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB4 m当物体到达B后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC0.2 m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D点，D点距A点AD3 m挡板及弹簧质量不计，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：(计算结果小数点后保留两位有效数字) (1)物体与斜面间的动摩擦因数； (2)弹簧的最大弹性势能Epm

10、.,变式题组,5.如图所示，长木板A放在光滑的水平地面上，物体B以水平速度冲上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，则从B冲到木板A上到相对木板A静止的过程中，下述说法中正确的是() A物体B动能的减少量等于系统损失的机械能 B物体B克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量 C物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与 系统损失的机械能之和 D摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和等于系统内能的 增加量,Ff,mg,FN,对物体B:,只有Ff做负功,系统内能,系统机械能的减少,答案 CD,6.如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时

11、无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于坡道的底端O点，此时弹簧处于自然长度已知在OM段，物块A与水平面间的动摩擦因数为，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g. (1)求物块滑到O点时的速度大小； (2)求弹簧最大压缩量为d时的弹性势能 (设弹簧处于原长时弹性势能为零)； (3)当弹簧的最大压缩量为d时，若物块A能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少,(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

12、能量守恒关系式：E减 E增,应用能量守恒定律解题的基本思路,规律总结,1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：首先要正确分析物体的运动过程，做好受力分析，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 (2)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 (1)功能关系分析：WEkEpQ. (2)对W和Q的理解： 传送带做的功：WFx传； 产生的内能

13、QFfx相对,传送带模型问题的分析流程,相对运动方向,摩擦力方向,加速度方向,速度变化情况,v物初与 v传同向,v物初与 v传反向,是否返回加速,共速,匀速或变速,滑离,Ff突变,例4如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角30，传送带在电动机的带动下，始终保持v02 m/s的速率运行，现把一质量为 m10 kg的工件(可看做质点)轻轻放在传送带的底端，经过时间 t1.9 s，工件被传送到h1.5 m的高处，取g10 m/s2求： (1)工件与传送带间的动摩擦因数； (2)电动机由于传送工件多消耗的电能,初速度为0,审题指导,工件在传送带上,先加速到共速后匀速,一直加速,多消耗的电能转化为：工件的

14、机械能,系统摩擦生热,变式题组,电动机多做的功,物体的动能,系统产生的热量,物体加速过程中：,电动机增加的功率也就是电动机克服摩擦力做功的功率为mgv,答案 D,8如图所示，一质量为m1 kg的可视为质点的滑块，放在光滑的水平平台上，平台的左端与水平传送带相接，传送带以v2 m/s的速度沿顺时针方向匀速转动(传送带不打滑)，现将滑块缓慢向右压缩轻弹簧，轻弹簧的原长小于平台的长度，滑块静止时弹簧的弹性势能为Ep4.5 J，若突然释放滑块，滑块向左滑上传送带已知滑块与传送带间的动摩擦因数为0.2，传送带足够长，g10 m/s2.求： (1)滑块第一次滑上传送带到离开传送带 所经历的时间； (2)滑

15、块第一次滑上传送带到离开传送带由于摩擦产生的热量,审题指导,ag2 m/s2,滑块反向加速达到与传送带共速后匀速,滑块在传送带上总位移为0， 即正负面积刚好抵消,解析(2)滑块在传送带上向左运动x1的位移时， 传送带向右运动的位移为x1vt13 m 则x1x1x15.25 m 滑块向右运动x2时， 传送带向右运动的位移为x2vt22 m 则x2x2x21 m xx1x26.25 m 则产生的热量为Qmgx12.5 J,1(2014广东16)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中和为楔块，和为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中() A缓冲器的机械能守恒

16、 B摩擦力做功消耗机械能 C垫板的动能全部转化为内能 D弹簧的弹性势能全部转化为动能,克服摩擦力做功,垫板的动能,内能,弹簧的弹性势能,2(2014福建18)如图所示，两根相同的轻质弹簧，沿足够长的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部挡板上，斜面固定不动质量不同、形状相同的两物块分别置于两弹簧上端现用外力作用在物块上，使两弹簧具有相同的压缩量，若撤去外力后，两物块由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧，则从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程，两物块() A最大速度相同 B最大加速度相同 C上升的最大高度不同 D重力势能的变化量不同,撤去外力瞬间:am,2(2014福建18)如图所示，两根相同的轻质弹簧，

17、沿足够长的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部挡板上，斜面固定不动质量不同、形状相同的两物块分别置于两弹簧上端现用外力作用在物块上，使两弹簧具有相同的压缩量，若撤去外力后，两物块由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧，则从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程，两物块() A最大速度相同 B最大加速度相同 C上升的最大高度不同 D重力势能的变化量不同,m大,m大的物块的vm较小,x大,形变量的变化较小,根据能量守恒定律可知,2(2014福建18)如图所示，两根相同的轻质弹簧，沿足够长的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部挡板上，斜面固定不动质量不同、形状相同的两物块分别置于两弹簧上端现用外力作用在物块上，使两弹

18、簧具有相同的压缩量，若撤去外力后，两物块由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧，则从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程，两物块() A最大速度相同 B最大加速度相同 C上升的最大高度不同 D重力势能的变化量不同,整个过程中,弹簧的弹性势能EP弹,物块的重力势能mgh,上升的最大高度不同,全部,相同,相同,BC,靠近B,4.如图所示，小球从A点以初速度v0沿粗糙斜面向上运动，到达最高点B后返回A，C为AB的中点.下列说法中正确的是() A.小球从A出发到返回A的过程中，位移为零， 外力做功为零 B.小球从A到C过程与从C到B过程，减少的动能相等 C.小球从A到C过程与从C到B过程，损失的机械能相等 D

19、.小球从A到C过程与从C到B过程，速度的变化量相等,BC,5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，C、O、B三点在同一竖直线上(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,一、单项选择题 1. 如图所示,A、B、C三个一样的滑块从粗糙斜面上的同一高度同时开始运动,A由静止释放,B的初速度方向沿斜面向下,大小为v0,C的

20、初速度方向沿斜面水平向左,大小也为v0.下列说法中正确的是() AA和C将同时滑到斜面底端 B滑到斜面底端时，B的机械能减少最多 C滑到斜面底端时，B的动能最大 DC的重力势能减少最多,解析滑块A和C通过的路程不同，在沿斜面方向的加速度大小也不相同，故A错；滑块A和B滑到底端时经过的位移相等，克服摩擦力做功相等，而滑块C的路程较大，机械能减少得较多，故B错，C对；三个滑块滑到底端时重力势能减少量相同，故D错,3,4,5,6,7,8,9,1,2,2. 如图所示，竖立在水平面上的轻弹簧，下端固定，将一个金属球放在弹簧顶端(球与弹簧不连接)，用力向下压球，使弹簧被压缩，并用细线把小球和地面拴牢(图甲

21、)烧断细线后，发现球被弹起且脱离弹簧后还能继续向上运动(图乙)那么该球从细线被烧断到刚脱离弹簧的运动过程中，下列说法正确的是() A弹簧的弹性势能先减小后增大 B球刚脱离弹簧时动能最大 C球在最低点所受的弹力等于重力 D在某一阶段内，小球的动能减小而小球的机械能增加,3,4,5,6,7,8,9,1,2,解析从细线被烧断到球刚脱离弹簧的运动过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的机械能，弹性势能逐渐减小，选项A错误；当弹簧弹力与小球重力相等时，小球的动能最大，此后弹簧继续对球做正功，但球的动能减小，而球的机械能却增大，所以选项B错误，D正确；小球能继续上升，说明在细线烧断瞬间小球在最低点时受到的弹力大

22、于球的重力，选项C错误,答案 D,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,AD,3,4,5,6,7,8,9,1,2,5. (2013山东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处安装一定滑质量分别为M、m(Mm)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

23、统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功,3,4,5,6,7,8,9,1,2,解析两滑块释放后，M下滑、m上滑，摩擦力对M做负功，系统的机械能减小，减小的机械能等于M克服摩擦力做的功，选项A错误，D正确除重力对滑块M做正功外，还有摩擦力和绳的拉力对滑块M做负功，选项B错误绳的拉力对滑块m做正功，滑块m机械能增加，且增加的机械能等于拉力做的功，选项C正确 答案 CD,3,4,5,6,7,8,9,1,2,6. 如图所示，倾斜传送带沿逆时针方向匀速转动，在传送带的A端无初速度放置一物块选择B端所在的水平面为参考平面，物块从A端运动到B端的过程中，其机械能E与位移x的关系图象可能正确的是(),3,4,5,6,7,8,9,1,2,解析选择B端所在的水平面为参考平面，可知初始状态下物块的机械能不为0，A错误由于物块初速度为0，在物块速度达到与传送带速度相等之前，物块相对传送带向上运动，受到向下的摩擦力，除重力外只有此摩擦力对物块做正功，其机械能增大若传送带不是足够长时，物块速度与传送带达到共速前已到B端，则对应于图象B，否则达到共速后物块所受摩擦力方向突变为向上，摩擦力开始对物块做负功，物块的机械能开始减少，故C错误，D正确 答案 BD,3,4,5,6,7,8,9,1