2019版高考物理大一輪復習-專題五-機械能-第4講-功能關(guān)系-能量轉(zhuǎn)化與守恒定律課件

第4講功能關(guān)系能量轉(zhuǎn)化與守恒定律一、功和能的關(guān)系1．內(nèi)容(1)功是____________的量度，即做了多少功就有多少________發(fā)生了轉(zhuǎn)化．能量轉(zhuǎn)化能量

(2)做功的過程一定伴隨著_____________，而且____________必須通過做功來實現(xiàn)．能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化2．做功對應變化的能量形式動能(1)合外力的功影響物體的________的變化．(2)重力的功影響物體__________的變化．(3)彈簧彈力的功影響__________的變化．重力勢能彈性勢能(4)除重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的力做功影響物體_________的變化．機械能系統(tǒng)內(nèi)能電勢能(5)滑動摩擦力的功影響___________的變化．(6)電場力的功影響________的變化．(7)分子力的功影響__________的變化．分子勢能【基礎(chǔ)檢測】1．自然現(xiàn)象中蘊藏著許多物理知識，如圖5-4-1所示為一)個盛水袋，某人從側(cè)面緩慢推袋壁使它變形，則水的勢能(

圖5-4-1A．增大B．變小C．不變D．不能確定答案：A

二、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律

1．內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體________到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持________．轉(zhuǎn)移不變

2．能量轉(zhuǎn)化與守恒的兩種表述

(1)某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量等于增加量．

(2)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量等于增加量．相互轉(zhuǎn)化

3．對能量轉(zhuǎn)化與守恒的理解：每一種運動形式都對應一種能量形式，通過力做功，不同形式的能可以____________．

【基礎(chǔ)檢測】

2．足夠長的傳送帶以速度v勻速傳動，一質(zhì)量為m的小物體A由靜止輕放于傳送帶上，若小物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ，如圖5-4-2所示，當物體與傳送帶相對靜止時，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能量為()圖5-4-2考點1功能關(guān)系的理解及應用⊙重點歸納幾種常見的功能關(guān)系及其表達式（續(xù)表）各種力做功對應能的變化定量的關(guān)系只有重力、彈簧彈力的功不引起機械能變化機械能守恒ΔE＝0非重力和彈力的功機械能變化除重力和彈力之外的其他力做正功，物體的機械能增加，做負功，機械能減少，且W其他＝ΔE電場力的功電勢能變化電場力做正功，電勢能減少，電場力做負功，電勢能增加，且W電＝－ΔEp滑動摩擦力的功內(nèi)能變化滑動摩擦力做功引起系統(tǒng)內(nèi)能增加ΔE內(nèi)＝Ffl相對

【考題題組】

1．如圖5-4-3所示，木板質(zhì)量為M，長度為L，小木塊質(zhì)量為m，水平地面光滑，一根不計質(zhì)量的輕繩通過定滑輪分別與M和m連接，小木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ.開始時木塊靜止在木板左端，現(xiàn)用水平向右的拉力F將m拉至右端，則拉)力F做功至少為(

圖5-4-3答案：B

2．(多選)如圖5-4-4所示，在傾角為θ的固定光滑斜面上有兩個用輕彈簧相連接的物塊A、B，它們的質(zhì)量分別為m1、m2，彈簧勁度系數(shù)為k，C為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)用一平行于斜面向上的恒力F拉物塊A使之向上運動，當物塊B)剛要離開擋板C時，物塊A運動的距離為d，速度為v，則(

圖5-4-4項目靜摩擦力滑動摩擦力不同點能量的轉(zhuǎn)化方面只有能量的轉(zhuǎn)移，沒有能量的轉(zhuǎn)化既有能量的轉(zhuǎn)移，又有能量的轉(zhuǎn)化一對摩擦力的總功方面一對靜摩擦力所做功的代數(shù)和等于零一對滑動摩擦力所做功的代數(shù)和為負值，總功W＝－Ff·l相對，即摩擦時產(chǎn)生的熱量相同點正功、負功、不做功方面①兩種摩擦力對物體可以做正功、負功，還可以不做功②靜摩擦力做正功時，它的反作用力一定做負功③滑動摩擦力做負功時，它的反作用力可能做正功，可能做負功，還可能不做功；但滑動摩擦力做正功或不做功時，它的反作用力一定做負功考點2摩擦力做功與能量的關(guān)系⊙重點歸納1．兩種摩擦力做功的比較2.求解相對滑動物體的能量問題的方法(1)正確分析物體的運動過程，做好受力分析．(2)利用運動學公式，結(jié)合牛頓第二定律分析物體的速度關(guān)系及位移關(guān)系．

(3)公式W＝Ff·l

相對中l(wèi)相對為兩接觸物體間的相對位移，若物體在傳送帶上做往復運動時，則l相對為總的相對路程．

【考題題組】

3．如圖5-4-5所示，質(zhì)量為M、長度為L的小車靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的小物塊放在小車的最左端，現(xiàn)用一水平力F作用在小物塊上，小物塊與小車之間的摩擦力為Ff，經(jīng)過一段時間小車運動的位移為x，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說法正確的是(

)圖5-4-5A．此時小物塊的動能為F(x＋L)B．此時小車的動能為FfxC．這一過程中，小物塊和小車增加的機械能為Fx－FfLD．這一過程中，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為Ff(L＋x)答案：B

4．(2016年新課標Ⅱ卷)輕質(zhì)彈簧原長為

2l，將彈簧豎直放置在地面上，在其頂端將一質(zhì)量為5m的物體由靜止釋放，當彈簧被壓縮到最短時，彈簧長度為l.現(xiàn)將該彈簧水平放置，一端固定在A點，另一端與物塊P接觸但不連接．AB是長度為5l的水平軌道，B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，如圖5-4-6所示．物塊P與AB間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5.用外力推動物塊P，將彈簧壓縮至長度l，然后放開P開始沿軌道運動，重力加速度大小為g.

(1)若P的質(zhì)量為m，求P到達B點時速度的大小，以及它離開圓軌道后落回到AB上的位置與B點之間的距離．

(2)若P能滑上圓軌道，且仍能沿圓軌道滑下，求P的質(zhì)量的取值范圍．圖5-4-6

解：(1)依題意，當彈簧豎直放置，長度被壓縮至l時，質(zhì)量為5m的物體的動能為零，其重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能．由機械能守恒定律知，彈簧長度為l時的彈性勢能為考點3能量守恒定律的理解及應用

⊙重點歸納

1．對能量守恒定律的兩點理解

(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．2．能量轉(zhuǎn)化問題的解題思路(1)當涉及摩擦力做功，機械能不守恒時，一般應用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律．

(2)解題時，首先確定初末狀態(tài)，然后分析狀態(tài)變化過程中哪種形式的能量減少，哪種形式的能量增加，求出減少的能量總和ΔE減與增加的能量總和ΔE增，最后由ΔE減＝ΔE增列式求解．3．涉及彈簧的能量問題兩個或兩個以上的物體與彈簧組成的系統(tǒng)相互作用的過程，具有以下特點：(1)能量轉(zhuǎn)化方面，如果只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功，系統(tǒng)機械能守恒．(2)如果系統(tǒng)內(nèi)每個物體除彈簧彈力外所受合力為零，則當彈簧伸長或壓縮到最大程度時兩物體速度相同．

【考題題組】

5．(多選)如圖

5-4-7所示，水平桌面上的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與小物塊相連，彈簧處于自然長度時物塊位于O點(圖中未標出)．物塊的質(zhì)量為m，AB＝a，物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)用水平向右的力將物塊從O點拉至A點，拉力做的功為W.撤去拉力后物塊由靜止向左運動，經(jīng)O點到達B)點時速度為零，重力加速度為g.則上述過程中(

圖5-4-7

6．如圖5-4-8甲所示，在傾角為37°足夠長的粗糙斜面底端，一質(zhì)量m＝1kg的滑塊壓縮著一輕彈簧且鎖定，但它們并不相連，滑塊可視為質(zhì)點．t＝0時解除鎖定，計算機通過傳感器描繪出滑塊的v-t圖象如圖乙所示，其中Oab段為曲線，bc段為直線，在t1＝0.1s時滑塊已上滑s＝0.2m的距離(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．求：

(1)滑塊離開彈簧后在圖中bc段對應的加速度a及動摩擦因數(shù)μ的大?。?/p>

(2)t2＝0.3s和t3＝0.4s時滑塊的速度v1、v2

的大小．

(3)彈簧鎖定時具有的彈性勢能Ep.甲乙圖5-4-8模型用功能關(guān)系分析傳送帶模型

傳送帶模型是高中物理中比較典型的模型，有水平和傾斜兩種情況．一般設問的角度有兩個：一是動力學角度，求物體在傳送帶上運動的時間、物體在傳送帶上能達到的速度、物體相對傳送帶滑過的位移等，運用牛頓第二定律結(jié)合運動學規(guī)律求解；二是能量的角度，求傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶由于相對滑動而產(chǎn)生的熱量、因放上物體而使電動機多消耗的電能等．

解決傳送帶系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化問題的方法是：明確傳送帶和物體的運動情況——求出物體在傳送帶上的相對位移，進而求出摩擦力對系統(tǒng)所做的總功——明確能量分配關(guān)系，由能量守恒定律建立方程求解．1．物體與傳送帶相對滑動時摩擦力的總功(1)摩擦力對系統(tǒng)做的總功等于摩擦力對物體和傳送帶做結(jié)論：滑動摩擦力對系統(tǒng)總是做負功，這個功的數(shù)值等于摩擦力與相對位移的積．(2)摩擦力對系統(tǒng)做的總功的物理意義是：物體與傳送帶相對運動過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，即Q＝fΔx.2．傳送帶系統(tǒng)能量的分配

傳送帶克服外力做的功W等于外界注入到傳送帶系統(tǒng)的能量E，通常情況下，這部分能量一部分轉(zhuǎn)化為被傳送物體的機械能E機，一部分由于相互摩擦轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律得：E＝E機＋Q或W＝ΔEk＋ΔEp＋Q.(1)