高一物理春季講義 第9講 能量守恒定律與功能關(guān)系

1、應(yīng) 能守的鍵分清應(yīng) 能守的鍵分清系中多種式能發(fā)了些化轉(zhuǎn)過(guò)再用 k能量守恒定律 與功能關(guān)系* 教師版說(shuō)明：功是能量轉(zhuǎn)化的量度，功能關(guān)系和能量守恒定律一般是聯(lián)系在一起的，因此本講這些 內(nèi)容放在一個(gè)模塊中，沒(méi)有進(jìn)行拆分。 *能量守恒定律與功能關(guān)系知識(shí)點(diǎn)睛能量守恒定律 內(nèi)：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)化為另一種形式，或者 一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。 對(duì)量守恒定律的理解 某形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且增加量和減少量一定相等。 某物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且增加量和減少量一定相等。 表式： E 或 E

2、E 終 增 能守定求。功和能的區(qū)別與聯(lián)系 區(qū)：功是過(guò)程量，能量是狀態(tài)量。只能說(shuō)處于某一狀態(tài)的物體具有多少能量，而不能說(shuō)這 物體（或系統(tǒng)）具有多少功。功和能是兩個(gè)不同的概念。 聯(lián)：功是能量轉(zhuǎn)化的量度 不形式的能量之間的轉(zhuǎn)化通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)，即做功的過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程 做多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化，功的正、負(fù)表示能量的轉(zhuǎn)化方向。常用的功能關(guān)系 重做功 重勢(shì)能重做功重勢(shì)減；力負(fù)（服力功，力勢(shì)增。 彈彈力做功 彈勢(shì)能彈彈做功性能少簧力負(fù)克彈做彈勢(shì)增加 合力做功 動(dòng)（對(duì)單個(gè)質(zhì)點(diǎn)） 合力功于體能化即動(dòng)能定理。 除力和彈簧彈力之外的力做功 機(jī)能除力或有力、簧力外其所力系所的功于統(tǒng)械的量 即功能原理。即W

3、E E 。其 機(jī)能 末 初 一相互作用的滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和 內(nèi)k 末 k 以下圖所示情景為例量為 M 的板 B 靜于光滑水平面上量為 的塊 A 以速度 k 末 k 滑上木板， B 接面粗糙經(jīng)一段時(shí)間， A 、B 位移分別為 、 s 速分別為 v 、v 。 1對(duì)物塊 應(yīng)動(dòng)能定理： mv 2對(duì)木板 應(yīng)用動(dòng)能定理： fs mv 1 兩式相加可得： fs mv mv ， fd = 2 根據(jù)能量守恒定律：在此過(guò)程中損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即Q E k初 k聯(lián)立可得： fd 即對(duì)互用滑摩力功代和絕值即動(dòng)擦力相位的積等 系由擦生內(nèi)的量即 fd 如果物體在地面上滑動(dòng)，由于地面位移為零，則 fx ， 為體對(duì)地

4、位移。功率的意義W 單位時(shí)間轉(zhuǎn)化的能量，即 P t t例題精講* 例題說(shuō)明：例 1例 結(jié)合功能關(guān)系考察能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題例 3 定考察做功與能量轉(zhuǎn)化，例 4 利用功能 關(guān)系解決實(shí)際問(wèn)題；例 5 是及彈性勢(shì)能的功能關(guān)系簡(jiǎn)單計(jì)算；例 6 是涉及重力勢(shì)能的功能關(guān)系簡(jiǎn)單 計(jì)算；例 、例 8 考傳帶問(wèn)題，涉及滑動(dòng)摩擦生熱、能量守恒，其中例 涉及彈性勢(shì)能；例 9例 考板塊問(wèn)題，同樣涉及擦生熱的計(jì)算，由于板塊問(wèn)題與動(dòng)量結(jié)合的比較多，所以本沒(méi)有放過(guò) 多例題，后面動(dòng)量守恒的章節(jié)還會(huì)再涉及板塊模型；例 11 利功能關(guān)系計(jì)算做功；例 12 涉繩張緊 的能量損失問(wèn)題；例 、直通高考分的例 涉及新能源、能量轉(zhuǎn)化、功率等問(wèn)題，

5、有一定難度。 *【例1】 一物體從某高度自由落下，落在直立于地面上的輕彈簧上，如圖所示，在 A 物體開(kāi) 始與彈簧接觸，到 B 點(diǎn)時(shí)物體速度為零，然后被彈回。下列說(shuō)法中正確的是A物體從 A 下降到 B 過(guò)程中，動(dòng)能不斷變小B物體從 B 上到 的過(guò)程中，動(dòng)能不斷變大C體從 A 下降到 B 和 上到 A 過(guò)程中，動(dòng)能都是先增大后減小 D體 A 下降到 B 過(guò)程中，動(dòng)能與重力勢(shì)能之和不斷變小【答案】 CD【例2】 如所示，手通過(guò)彈簧拉著物體沿光滑斜面上滑，下列說(shuō)法正確的是 A物體受力中只有重力和彈簧彈力做功，物體機(jī)械能守恒B彈簧彈力對(duì)物體做的功，等于物體機(jī)械能的增加量C的拉力做的功，等于物體和彈簧組成

6、的系統(tǒng)機(jī)械能的增加量D的力和物體重力做的總功等于物體動(dòng)能的增加量【答案】 BC【例3】做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體在升某一高度的過(guò)程中重力勢(shì)能的變化量為 動(dòng)的變化量為 ，克服重力做的功為 ，體克服空氣阻力做的功為 ，下列表式中正k f確的是A +W k fB k fC fD f【答案】 C【例4】 一質(zhì)量均的柔軟繩索，重為 ， A 、 B 兩端固定在天花板 上，如圖所示。今在最低點(diǎn) C 施一豎直向下的力將繩拉至 D 點(diǎn)， 在此過(guò)程中，繩索 AB 的心位置將A逐漸升高B逐漸降低C升高，后降低 D始終不變【答案】 A【例5】 如所示輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng) l 直定在水平面上質(zhì)為 的球從離水平面高為 H 處自由下落，

7、正好壓在彈簧上，下落過(guò)程中小球遇到的空氣阻力恒為 ，球壓縮彈簧的最 大壓縮量為 x 。彈簧被壓到最短時(shí)的彈性勢(shì)能為：A B C mgH fD mg 【答案】 A【例6】將質(zhì)量為 ，長(zhǎng)為 a 的質(zhì)正方體翻到，若連續(xù)翻0 次則力至少做功為 A B 5 mga C D 【答案】 C【例7】 電帶動(dòng)水傳送帶以速度 勻速傳動(dòng)，一質(zhì)量為 m 的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，小木塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，如圖所示，當(dāng)小木塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，求： 小塊的位移； 傳帶轉(zhuǎn)過(guò)的路程； 摩過(guò)程產(chǎn)生的熱量； 電帶動(dòng)傳送帶勻速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出的總能量。 v 【答案】 mv mv【例8】 工流水線采用彈射裝置把物品轉(zhuǎn)運(yùn)簡(jiǎn)化其

8、模型分析圖所示量 m 滑塊， 放在光滑的水平平臺(tái)上，平臺(tái)右端 B 水平傳送帶相接，傳送帶的運(yùn)行速度為 ，為 ；將滑塊向左壓縮固定在平臺(tái)上的輕彈簧，到達(dá)某處時(shí)由靜止釋放，若滑塊離開(kāi)彈簧時(shí)的速度小于傳送帶的速度，當(dāng)滑塊滑到傳送帶右端 ，恰好與傳送帶速度相同與送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 求： 釋滑塊時(shí)，彈簧具有的彈性勢(shì)能； 滑在傳送帶上滑行的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量。 【答案】 mgL mv ( 2 0 【例9】 在滑的水面上有一個(gè)質(zhì)量 M 長(zhǎng)板正以 的 度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)個(gè)質(zhì)量 m 2kg 小物塊以 速?gòu)拈L(zhǎng)木 板的最右端沖上長(zhǎng)木板終個(gè)物體相對(duì)靜止且物塊沒(méi)有滑下 木板，板塊之間的摩擦因數(shù) ，在此過(guò)程中產(chǎn)生的熱量；【

9、答案】 15J【例10】 長(zhǎng)板 A 放在光滑的平面上，質(zhì)量為 m 的塊 B 以平初速度 v 從端滑上 A 的平上表面它在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的 v 圖象如圖所示根圖中所給出已知數(shù)據(jù) t 及塊質(zhì)量 m ， 可以求出的物理量是A木板 A 獲的動(dòng)能B 、 組成的系統(tǒng)失的機(jī)械能C板 A 的小長(zhǎng)度D 、B 之的動(dòng)摩擦因數(shù)【答案】 C【例11】 如所示在水平桌面上的邊角處有一輕質(zhì)光滑的定滑輪一條不可伸 長(zhǎng)的輕繩繞過(guò)定滑輪分別與物塊 、B 相， 的質(zhì)量分別為 和 始時(shí)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)用水平恒力 F 拉物塊 使物塊 B 升。已知當(dāng) 上升距離為 時(shí)， B 的度為 ，此過(guò)程中物塊 A 服摩 擦力所做的功力速度為 g ）【答

10、案】 Fh gh * 教師版說(shuō)明：下面再補(bǔ)充一道利用功能關(guān)系求做功的問(wèn)題，老師可以選用【補(bǔ)充】圖所示，豎直平面內(nèi)放一直角桿 ，的水平部分粗糙，動(dòng)摩擦因數(shù) ，的直部分光滑。兩部分各套有質(zhì)量均kg 的球 和 B ， A 、B 球用細(xì)繩相連。初始 A B 均于靜止?fàn)顟B(tài)，已知 3m ， 。若 球在水平拉力的作用下向右緩慢地移動(dòng) 1m （ 中拉力 做功為么過(guò)程A B C 6JD 【答案】 A *【例12】 質(zhì)為 的球用長(zhǎng)為 的線系于 點(diǎn)將小球拉至 點(diǎn)上方與水平面成 角 B 位置，此時(shí)細(xì)繩恰好伸直，并以豎直向的初速度 v 將小球拋出求球從 B 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中線拉力對(duì)小球做的功?！敬鸢浮?sin *

11、 教師版說(shuō)明：下面再補(bǔ)充一道繩子伸直有能量損失的問(wèn)題，老師可以選用【補(bǔ)充】質(zhì)量為 m 質(zhì)點(diǎn)，系于長(zhǎng)為 的繩一端，繩的另一端固定在 O ，假定繩是不可伸長(zhǎng)的、柔軟且無(wú)彈性的。今把質(zhì)點(diǎn)從 的正上方離 點(diǎn) 3的距離為 R 的 平的速度 v 拋，如圖。試求： 0 輕即將伸直時(shí)，繩與豎直方向的夾角； 當(dāng)點(diǎn)到達(dá) O 點(diǎn)正方時(shí)，繩對(duì)質(zhì)點(diǎn)的拉力。 【答案】 9*【例13】 如所示是利用潮汐發(fā)電示意圖，左方為陸地和海灣，中間的水壩下有通道，水經(jīng)通道 可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。漲潮時(shí)，水進(jìn)入海灣，待內(nèi)外水面高度相同，堵住通道，如圖甲。潮落至最 低點(diǎn)時(shí)放水發(fā)電，如圖乙。待內(nèi)外水面高度相同，再堵住通道，直至下次漲潮至最高點(diǎn)，又放水發(fā)電，如圖丙。設(shè)海灣平均面積 5.0 m，高潮與低潮間高度差為 h 3.0m ，一天內(nèi)水流的平均功率g 取 ）【答案】 【例14】直通高考某輛以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量 kg 。它在水平路面上以v h 的度勻速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率為 W ，在此行駛狀態(tài)下。電 若動(dòng)電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实?90% 轉(zhuǎn)為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率 P ，汽車所受阻力與車重的比值（ g