年高考物理二輪專題復(fù)習(xí)——功能關(guān)系和能量守恒

1、2017年高考物理二輪專題復(fù)習(xí)功能關(guān)系和能量守恒第6講功能關(guān)系和能量守恒1.機(jī)械能守恒定律(1)守恒條件只有 做功。雖受其他力，但其他力 。(2)三種表達(dá)式守恒的觀點(diǎn)：Ek1Ep1Ek2Ep2。轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)： 。轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)： 。2.幾種常見的功能轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)合力的功影響 ，關(guān)系式為 。(2)重力的功影響 ，關(guān)系式為 。(3)彈簧彈力的功影響 ，關(guān)系式為 。(4)電場力的功影響 ，關(guān)系式為 。(5)滑動摩擦力的功影響 ，關(guān)系式為 。(6)除重力和彈簧彈力之外的其他力的功影響 ，關(guān)系式為 。(7)克服安培力的功影響 ，關(guān)系式為 。解決功能關(guān)系問題應(yīng)該注意的兩個方面1.分析清楚是什么力做功，并且清楚

2、該力做正功，還是做負(fù)功；根據(jù)功能之間的一一對應(yīng)關(guān)系，判定能的轉(zhuǎn)化形式，確定能量之間轉(zhuǎn)化多少。2.也可以根據(jù)能量之間的轉(zhuǎn)化情況，確定是什么力做功，尤其可以方便計算變力做功的多少。一、典題例證1功能關(guān)系的綜合應(yīng)用,以選擇題和計算題的形式考查各種功能轉(zhuǎn)換關(guān)系。二、對功能關(guān)系的理解及應(yīng)用(1)對功能關(guān)系的理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做功的過程一定伴隨能量轉(zhuǎn)化，且做了多少功，就有多少能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。(2)運(yùn)用功能關(guān)系分析問題的基本思路選定研究對象或系統(tǒng)，弄清物理過程；分析受力情況，看有什么力在做功，弄清系統(tǒng)內(nèi)有多少種形式的能在參與轉(zhuǎn)化；仔細(xì)分析系統(tǒng)內(nèi)各種能量的變化情況、變化數(shù)量。(3)熟練掌

3、握常用的功能關(guān)系。三、12015河南八市質(zhì)檢某同學(xué)將質(zhì)量為m的一礦泉水瓶(可看成質(zhì)點(diǎn))豎直向上拋出，水瓶以g的加速度勻減速上升，上升的最大高度為H。水瓶往返過程受到的阻力大小不變，則()A上升過程中水瓶的動能減少量為mgHB上升過程中水瓶的機(jī)械能減少了mgHC水瓶落回地面時動能大小為mgHD水瓶上升過程處于超重狀態(tài)，下落過程處于失重狀態(tài)22015山西四校聯(lián)考(多選)質(zhì)量為m的帶電小球由空中某點(diǎn)A無初速度地自由下落，在t秒末加上豎直方向且范圍足夠大的勻強(qiáng)電場，再經(jīng)過t秒小球又回到A點(diǎn)。整個過程中不計空氣阻力且小球未落地，則()A勻強(qiáng)電場方向豎直向上B從加電場開始到小球運(yùn)動到最低點(diǎn)的過程中，小球動

4、能減少了mg2t2C整個過程中小球電勢能減少了2mg2t2D從A點(diǎn)到最低點(diǎn)的過程中，小球重力勢能減少了mg2t2一、典題例證2 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用一般涉及機(jī)械能守恒的判斷，單個物體或系統(tǒng)機(jī)械能守恒的應(yīng)用。a從靜止開始運(yùn)動到落地這一過程中，桿對a、b做功的代數(shù)和為多少？二、應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題時的三點(diǎn)注意(1)要注意研究對象的選取研究對象的選取是解題的首要環(huán)節(jié)，有的問題選單個物體(實(shí)為一個物體與地球組成的系統(tǒng))為研究對象機(jī)械能不守恒，但選此物體與其他幾個物體組成的系統(tǒng)為研究對象，機(jī)械能卻是守恒的。如圖所示，單獨(dú)選物體A機(jī)械能減少，但由物體A、B二者組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。(2)要注意研究過程的

5、選取有些問題研究對象的運(yùn)動過程分幾個階段，有的階段機(jī)械能守恒，而有的階段機(jī)械能不守恒。因此，在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題時要注意過程的選取。(3)要注意機(jī)械能守恒表達(dá)式的選取守恒觀點(diǎn)的表達(dá)式適用于單個或多個物體機(jī)械能守恒的問題，解題時必須選取參考平面。而后兩種表達(dá)式都是從“轉(zhuǎn)化”和“轉(zhuǎn)移”的角度來反映機(jī)械能守恒的，不必選取參考平面。三、32015汕頭一模(多選)如圖，直立彈射裝置的輕質(zhì)彈簧頂端原來在O點(diǎn)，O與管口P的距離為2x0，現(xiàn)將一個重力為mg的鋼珠置于彈簧頂端，再把彈簧壓縮至M點(diǎn)，壓縮量為x0。釋放彈簧后鋼珠被彈出，鋼珠運(yùn)動到P點(diǎn)時的動能為4mgx0，不計一切阻力，下列說法中正確的是()A彈

6、射過程，彈簧和鋼珠組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B彈簧恢復(fù)原長時，彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為鋼珠的動能C鋼珠彈射所到達(dá)的最高點(diǎn)距管口P的距離為7x0D彈簧被壓縮至M點(diǎn)時的彈性勢能為7mgx042015河南期中有一個固定的光滑直桿，該直桿與水平面的夾角為53，桿上套著一個質(zhì)量為m2 kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))。(sin530.8，cos530.6，g取10 m/s2)(1)如圖甲所示，滑塊從O點(diǎn)由靜止釋放，下滑了位移x1 m后到達(dá)P點(diǎn)，求滑塊此時的速率。(2)如果用不可伸長的細(xì)繩將滑塊m與另一個質(zhì)量為M2.7 kg的物塊通過光滑的定滑輪相連接，細(xì)繩因懸掛M而繃緊，此時滑輪左側(cè)繩恰好水平，其長度l m(如圖乙所

7、示)。再次將滑塊從O點(diǎn)由靜止釋放，求滑塊再次滑至x1 m的P點(diǎn)時的速率？(整個運(yùn)動過程中M不會觸地)一、典題例證3 能量守恒觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用常以計算題形式考查，一般涉及到力與運(yùn)動的分析，也涉及到做功及能量轉(zhuǎn)化的分析。二、應(yīng)用能量守恒解決問題的一般步驟(1)分清有多少種形式的能(如動能、勢能、內(nèi)能、電能等)在變化。(2)分別列出減少的能量E減和增加的能量E增的表達(dá)式。(3)列恒等式：E減E增。三、52015江蘇高考(多選) 如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長。圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過B處的速度最大，到達(dá)C處的速度為零，ACh。

8、圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g。則圓環(huán)()A下滑過程中，加速度一直減小B下滑過程中，克服摩擦力做的功為mv2C在C處，彈簧的彈性勢能為mv2mghD上滑經(jīng)過B的速度大于下滑經(jīng)過B的速度62015濟(jì)南一模(多選)如圖所示，絕緣粗糙斜面體固定在水平地面上，斜面所在空間存在平行于斜面向上的勻強(qiáng)電場E，輕彈簧一端固定在斜面頂端，另一端拴接一不計質(zhì)量的絕緣薄板。一帶正電的小滑塊，從斜面上的P點(diǎn)處由靜止釋放后，沿斜面向上運(yùn)動，并能壓縮彈簧至R點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，然后返回，則()A滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動到R點(diǎn)的過程中，其機(jī)械能增量等于電場力與彈簧彈力做功之和B滑塊

9、從P點(diǎn)運(yùn)動到R點(diǎn)的過程中，電勢能的減小量大于重力勢能和彈簧彈性勢能的增加量之和C滑塊返回能到達(dá)的最低位置在P點(diǎn)的上方D滑塊最終停下時，克服摩擦力所做的功等于電勢能的減小量與重力勢能增加量之差用能量的觀點(diǎn)解答力學(xué)問題(13分)如圖所示，在豎直方向上，A、B兩物體通過勁度系數(shù)為k16 N/m的輕質(zhì)彈簧相連，A放在水平地面上，B、C兩物體通過細(xì)線繞過輕質(zhì)定滑輪相連，C放在傾角30的固定光滑斜面上。用手拿住C，使細(xì)線剛剛拉直但無拉力作用，并保證ab段的細(xì)線豎直、cd段的細(xì)線與斜面平行。已知A、B的質(zhì)量均為m0.2 kg，重力加速度取g10 m/s2，細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計，開始時整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)

10、。釋放C后它沿斜面下滑，A剛離開地面時，B獲得最大速度，求：(1)從釋放C到物體A剛離開地面時，物體C沿斜面下滑的距離；(2)物體C的質(zhì)量；(3)釋放C到A剛離開地面的過程中細(xì)線的拉力對物體C做的功。(1)怎樣分析物體C沿斜面下滑的距離？提示物體C下滑的距離與物體B上升的距離相等。(2)如何理解物體B獲得最大速度？提示物體B此時加速度為零。(3)怎樣求拉力對物體C做的功？提示由于拉力是變力，應(yīng)用動能定理。解析(1)設(shè)開始時彈簧的壓縮量為xB，得：kxBmg(1分)設(shè)物體A剛離開地面時，彈簧的伸長量為xA，得：kxAmg(1分)當(dāng)物體A剛離開地面時，物體C沿斜面下滑的距離為：hxAxB(1分)由

11、解得：h0.25 m(1分)(2)物體A剛離開地面時，物體B獲得最大速度vm，加速度為零，設(shè)C的質(zhì)量為M，對B有：TmgkxA0(1分)對C有：MgsinT0(1分)由得：Mgsin2mg0(1分)解得：M4m0.8 kg。(1分)(3)由于xAxB，物體B開始運(yùn)動到速度最大的過程中，彈簧彈力做功為零，且B、C兩物體速度大小相等，由能量守恒有：Mghsinmgh(mM)v解得：vm1 m/s(3分)對C由動能定理可得：MghsinWTMv解得：WT0.6 J。(2分)與能量有關(guān)的力學(xué)綜合題的特點(diǎn)(1)與能量有關(guān)的力學(xué)綜合題常見的有單一物體多過程和多個物體多過程兩大類型；(2)聯(lián)系前后兩個過程的

12、關(guān)鍵物理量是速度，前一個過程的末速度是后一個過程的初速度；(3)當(dāng)涉及功、能和位移時，一般選用動能定理、機(jī)械能守恒定律、功能關(guān)系或能量守恒定律，題目中出現(xiàn)相對位移時，應(yīng)優(yōu)先選擇能量守恒定律。解答與能量有關(guān)的力學(xué)綜合題的易錯點(diǎn)(1)沒有分析物體所經(jīng)歷的各個運(yùn)動過程受力情況以及做功情況的變化，導(dǎo)致規(guī)律運(yùn)用出現(xiàn)錯誤；(2)不能把復(fù)雜的物理過程分解為幾個簡單的物理過程，挖掘不出隱含條件，找不出聯(lián)系不同階段的“橋梁”導(dǎo)致無從下手。與能量有關(guān)的力學(xué)綜合題的分析思路(1)受力與運(yùn)動分析：根據(jù)物體的運(yùn)動過程分析物體的受力情況，以及不同運(yùn)動過程中力的變化情況；(2)做功分析：根據(jù)各種力做功的不同特點(diǎn)，分析各種力

13、在不同的運(yùn)動過程中的做功情況；(3)功能關(guān)系分析：運(yùn)用動能定理、功能關(guān)系或能量守恒定律進(jìn)行分析，選擇合適的規(guī)律求解。 12015鄭州質(zhì)量預(yù)測如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球以初速度v0從光滑斜面底端向上滑，恰能到達(dá)高度為h的斜面頂端。下圖中有四種運(yùn)動：A圖中小球滑入軌道半徑等于h的光滑管道；B圖中小球系在半徑大于h而小于h的輕繩下端；C圖中小球滑入半徑大于h的光滑軌道；D圖中小球固定在長為h的輕桿下端。在這四種情況中，小球在最低點(diǎn)的水平初速度都為v0不計空氣阻力，小球不能到達(dá)高度h的是()22015長春質(zhì)監(jiān)(多選)如圖甲所示，一物體懸掛在細(xì)繩下端，由靜止開始沿豎直方向運(yùn)動，運(yùn)動過程中物體的機(jī)械能E與

14、物體通過路程x的關(guān)系圖象如圖乙所示，其中0x1過程的圖象為曲線，x1x2過程的圖象為直線(忽略空氣阻力)。則下列說法正確的是()A0x1過程中物體所受拉力是變力，且一定不斷減小B0x1過程中物體的動能一定先增加后減小，最后為零Cx1x2過程中物體一定做勻速直線運(yùn)動Dx1x2過程中物體可能做勻加速直線運(yùn)動，也可能做勻減速直線運(yùn)動32015唐山二模質(zhì)量均為m、半徑均為R的兩個完全相同的小球A、B，在水平軌道上以某一初速度向右沖上傾角為的傾斜軌道，兩軌道通過一小段圓弧平滑連接。若兩小球運(yùn)動過程中始終接觸，不計摩擦阻力及彎道處的能量損失，在傾斜軌道上運(yùn)動到最高點(diǎn)時兩球機(jī)械能的差值為()A0 BmgRs

15、inC2mgRsin D2mgR42015廈門質(zhì)監(jiān)如圖所示，水平傳送帶在電動機(jī)帶動下以速度v12 m/s勻速運(yùn)動，小物體P、Q質(zhì)量分別為0.2 kg和0.3 kg，由通過定滑輪且不可伸長的輕繩相連，t0時刻P放在傳送帶中點(diǎn)處由靜止釋放。已知P與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5，傳送帶水平部分兩端點(diǎn)間的距離為4 m，不計定滑輪質(zhì)量及摩擦，P與定滑輪間的繩水平，取g10 m/s2。(1)判斷P在傳送帶上的運(yùn)動方向并求其加速度大??；(2)求P從開始到離開傳送帶水平端點(diǎn)的過程中，與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量；(3)求P從開始到離開傳送帶水平端點(diǎn)的過程中，電動機(jī)多消耗的電能。52015南昌二模傾角為37的足夠長光滑斜面上固定一個槽，勁度系數(shù)k20 N/m的輕彈簧上端與輕桿相連，下端與一質(zhì)量m1 kg的小車相連，開始時，彈簧處于