教科版物理必修2 第四章 第5節(jié)機(jī)械能守恒定律6 能量轉(zhuǎn)化和守恒定律（講義）

1、.高中物理能量轉(zhuǎn)化和守恒定律一、考點(diǎn)打破知識(shí)點(diǎn)考綱要求題型說(shuō)明能量轉(zhuǎn)化和守恒定律1. 掌握能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律；2. 純熟掌握能量守恒定律的表達(dá)式并能解決實(shí)際問(wèn)題；3. 掌握摩擦力做功和產(chǎn)熱的計(jì)算。選擇題解答題本知識(shí)點(diǎn)是高考考察重點(diǎn)，每年必考，屬于動(dòng)力學(xué)中較于綜合的內(nèi)容，涉及知識(shí)多，對(duì)各知識(shí)點(diǎn)能起到串聯(lián)的作用。在考試中常以綜合計(jì)算題出現(xiàn)。二、重難點(diǎn)提示重點(diǎn)：1. 純熟掌握守恒定律的表達(dá)式并能解決實(shí)際問(wèn)題； 2. 理解能量守恒的物理思想。難點(diǎn)：1. 摩擦力做功與摩擦力產(chǎn)熱的區(qū)別； 2. 功和能量變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系。一、能量守恒定律1. 內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為

2、另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。2. 表達(dá)式：EE3. 列能量守恒定律方程的兩條根本思路：1某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等；2某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。4. 應(yīng)用能量守恒定律解題的步驟：1分清有多少形式的能如動(dòng)能、勢(shì)能包括重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、電勢(shì)能、內(nèi)能等在變化；2明確哪種形式的能量增加，哪種形式的能量減少，并且列出減少的能量E和增加的能量E的表達(dá)式；3列出能量守恒關(guān)系式：EE。二、摩擦力做功的特點(diǎn)及應(yīng)用1. 靜摩擦力做功的特點(diǎn)：1靜摩擦力可以做正功，也

3、可以做負(fù)功，還可以不做功。2互相作用的一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零。3靜摩擦力做功時(shí)，只有機(jī)械能的互相轉(zhuǎn)移，不會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2. 滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)：1滑動(dòng)摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功。2互相間存在滑動(dòng)摩擦力的系統(tǒng)內(nèi)，一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功將產(chǎn)生兩種可能效果：機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；有一部分機(jī)械能在互相摩擦的物體間轉(zhuǎn)移，另外一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。3摩擦生熱的計(jì)算：QFfx，其中x為互相摩擦的兩個(gè)物體間的相對(duì)位移。從功的角度看，一對(duì)滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量；從能量的角度看，其他形式能量的減少量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量。例題1 一圓弧形的槽，槽底放在程度地面上，槽的兩側(cè)與

4、光滑斜坡aa、bb相切，相切處a、b位于同一程度面內(nèi)，槽與斜坡在豎直平面內(nèi)的截面如下圖。一小物塊從斜坡aa上距程度面ab的高度為2h處沿斜坡自由滑下，并自a處進(jìn)入槽內(nèi)，到達(dá)b后沿斜坡bb向上滑行，到達(dá)的最高處距程度面ab的高度為h；接著小物塊沿斜坡bb滑下并從b處進(jìn)入槽內(nèi)反向運(yùn)動(dòng)，假設(shè)不考慮空氣阻力，那么A. 小物塊再運(yùn)動(dòng)到a處時(shí)速度變?yōu)榱鉈. 小物塊每次經(jīng)過(guò)圓弧槽最低點(diǎn)時(shí)對(duì)槽的壓力不同C. 小物塊不僅能再運(yùn)動(dòng)到a處，還能沿斜坡aa向上滑行，上升的最大高度為hD. 小物塊不僅能再運(yùn)動(dòng)到a處，還能沿斜坡aa向上滑行，上升的最大高度小于h思路分析：從a上方高2h處滑到b上方高h(yuǎn)處時(shí)，由動(dòng)能定理得0

5、0mghFfx，在圓槽的任意一點(diǎn)處有FN，從b點(diǎn)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度比第一次經(jīng)過(guò)槽時(shí)小，所以所需向心力減小，即FN減小，那么Ff會(huì)減小，所以x<mgh，所以到達(dá)a處時(shí)速度不會(huì)減為0，A錯(cuò)誤；反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，由動(dòng)能定理得00mghhx，所以h>h，所以沿a向上滑的高度小于h，C錯(cuò)誤，D正確；在最低點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)Nmgm，每次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)，速度都比前一次小，所以FN都比前一次小，B正確。答案：BD例題2 如下圖，足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定速率順時(shí)針運(yùn)行。將一個(gè)物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有一樣的速度，第二階段與傳送帶相對(duì)靜止，勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)傳送帶頂端。以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A. 第一

6、階段摩擦力對(duì)物體做正功，第二階段摩擦力對(duì)物體不做功B. 第一階段摩擦力對(duì)物體做的功等于第一階段物體動(dòng)能的增加C. 第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體機(jī)械能的增加量D. 物體從底端到頂端全過(guò)程機(jī)械能的增加量等于全過(guò)程物體與傳送帶間的摩擦生熱思路分析：第一階段物體與傳送帶間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，物體所受的摩擦力方向沿斜面向上，物體同時(shí)也向上運(yùn)動(dòng)，故摩擦力對(duì)物體做正功，第二階段段物體與傳送帶間的摩擦力為靜摩擦力，同樣對(duì)物體物體做正功，設(shè)傳送帶的速度為v，第一階段小物塊的位移為，傳送帶的位移為，故第一階段小物塊機(jī)械能的增加量等于 ，滑動(dòng)摩擦力做功，即第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第

7、一階段物體機(jī)械能的增加量，C正確，A錯(cuò)誤；第一階段摩擦力對(duì)物體做的功等于第一階段物體動(dòng)能的增加量與重力勢(shì)能的增加量之和，B錯(cuò)誤；除重力外其它力做的功是機(jī)械能變化的量度，由于支持力不做功，故物體從底端到頂端全過(guò)程機(jī)械能的增加量等于全過(guò)程摩擦力對(duì)物體所做的功，大于全過(guò)程物體與傳送帶間的摩擦生熱，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：C【易錯(cuò)警示】滑動(dòng)摩擦力做功，摩擦生熱是兩個(gè)不同的概念，滑動(dòng)摩擦力做功不一定等于產(chǎn)生的熱量?？偡种涤?xùn)練：如下圖，質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為l的小車靜止在光滑程度面上，質(zhì)量為m的小物塊放在小車的最左端?，F(xiàn)用一程度恒力F作用在小物塊上，使它從靜止開(kāi)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，物塊和小車之間摩擦力的大小為Ff，當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)的位移為x時(shí)，物塊剛好滑到小車的最右端。假設(shè)小物塊可視為質(zhì)點(diǎn)，那么A. 物塊受到的摩擦力對(duì)物塊做的功與小車受到的摩擦力對(duì)小車做功的代數(shù)和為零B. 整個(gè)過(guò)程物塊和小車間摩擦產(chǎn)生的熱量為FflC. 小車的末動(dòng)能為FfxD. 整個(gè)過(guò)程，物塊和小車增加的機(jī)械