第五章第四節(jié)功能關(guān)系能量守恒

第五章第四節(jié)功能關(guān)系能量守恒第一頁，共五十頁，2022年，8月28日基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引一、功能關(guān)系1．功是___________的量度，即做了多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化．2．做功的過程一定伴隨著_________,而且__________必通過做功來實(shí)現(xiàn)．能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化第二頁，共五十頁，2022年，8月28日二、能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式______為別的形式，或者從一個(gè)物體_______到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,其總量____．應(yīng)從下面兩方面去理解能量守恒定律：轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移不變第三頁，共五十頁，2022年，8月28日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．這也是我們列能量守恒定律方程式的兩條基本思路．第四頁，共五十頁，2022年，8月28日要點(diǎn)透析直擊高考一、幾種常見的功與能的關(guān)系1．合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量，即W合＝ΔEk＝Ek2－Ek1，即動(dòng)能定理．2．重力做功對(duì)應(yīng)重力勢(shì)能的改變．第五頁，共五十頁，2022年，8月28日WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2重力做多少正功，重力勢(shì)能減少多少；重力做多少負(fù)功，重力勢(shì)能增加多少．3．彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能的改變相對(duì)應(yīng)．WF＝－ΔEp＝Ep1－Ep2彈力做多少正功，彈性勢(shì)能減少多少；彈力做多少負(fù)功，彈性勢(shì)能增加多少．第六頁，共五十頁，2022年，8月28日4．除重力或彈簧的彈力以外的其他力做多少功與物體機(jī)械能的增量相對(duì)應(yīng)，即W其他＝ΔE.(1)除重力或彈簧的彈力以外的其他力做多少正功,物體的機(jī)械能就增加多少．(2)除重力或彈簧的彈力以外的其他力第七頁，共五十頁，2022年，8月28日做多少負(fù)功，物體的機(jī)械能就減少多少．(3)除重力或彈簧的彈力以外的其他力不做功，物體的機(jī)械能守恒．5．電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系WAB＝－ΔEp第八頁，共五十頁，2022年，8月28日電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加．6．安培力做正功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．第九頁，共五十頁，2022年，8月28日特別提醒：在動(dòng)能定理中，合外力的功包含重力和彈力在內(nèi)的所有力所做功的代數(shù)和，所以可能包含著重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的轉(zhuǎn)化.第十頁，共五十頁，2022年，8月28日即時(shí)應(yīng)用1．(創(chuàng)新題)2011年8月22日深圳大運(yùn)會(huì)男子足球決賽中，日本隊(duì)以2∶0戰(zhàn)勝英國(guó)隊(duì)，奪得男足冠軍．假設(shè)某次罰點(diǎn)球直接射門時(shí),球恰好從橫梁下邊緣踢進(jìn)．橫梁下邊緣離地面的高度為h，足球質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)員對(duì)足球做的功第十一頁，共五十頁，2022年，8月28日為W1，足球運(yùn)動(dòng)過程中克服空氣阻力做功為W2，選地面為零勢(shì)能面，下列說法正確的是()A．足球動(dòng)能的變化量為W1＋W2－mghB．射門時(shí)的機(jī)械能為W1－W2第十二頁，共五十頁，2022年，8月28日C．重力勢(shì)能的增加量為W1－W2＋mghD．運(yùn)動(dòng)員剛踢完球的瞬間，足球的動(dòng)能為W1第十三頁，共五十頁，2022年，8月28日解析：選BD.合力做功量度了物體動(dòng)能的變化，故動(dòng)能的變化量為W1－W2－mgh，A項(xiàng)錯(cuò)．重力以外的力做功量度了機(jī)械能的變化，故機(jī)械能的增加量為W1－W2，B項(xiàng)對(duì)．重力做功量度了重力勢(shì)能的變化，故重力勢(shì)能的增加量為mgh，C項(xiàng)錯(cuò)．運(yùn)動(dòng)員踢球過程中只有運(yùn)動(dòng)員做功，由動(dòng)能定理得D項(xiàng)對(duì)．第十四頁，共五十頁，2022年，8月28日二、摩擦力做功與機(jī)械能、內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系1．靜摩擦力做功的特點(diǎn)(1)靜摩擦力可以做正功，可以做負(fù)功，還可以不做功．(2)存在相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對(duì)靜摩擦力所做的總功為零．第十五頁，共五十頁，2022年，8月28日(3)在靜摩擦力做功的過程中,有機(jī)械能的轉(zhuǎn)移,而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．2．滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)(1)滑動(dòng)摩擦力可以對(duì)物體做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功．(2)相互間存在滑動(dòng)摩擦力的系統(tǒng)內(nèi)，一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功將產(chǎn)生兩種可能第十六頁，共五十頁，2022年，8月28日效果：①機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;②有一部分機(jī)械能在相互摩擦的物體間轉(zhuǎn)移，另外部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．(3)摩擦生熱的計(jì)算：Q＝Ffs相．第十七頁，共五十頁，2022年，8月28日即時(shí)應(yīng)用2．一木塊靜止在光滑水平面上，被水平方向飛來的子彈擊中，子彈進(jìn)入木塊的深度為2cm,木塊相對(duì)于桌面移動(dòng)了1cm，設(shè)木塊對(duì)子彈的阻力恒定，則產(chǎn)生的內(nèi)能和子彈損失的動(dòng)能之比是多少？第十八頁，共五十頁，2022年，8月28日第十九頁，共五十頁，2022年，8月28日第二十頁，共五十頁，2022年，8月28日(2)某個(gè)物體的能量減少，一定存在別的物體的能量增加，且減少量和增加量相等．2．應(yīng)用能量守恒定律解題的步驟(1)分清共有多少種形式的能(如動(dòng)能、勢(shì)能、電能、內(nèi)能等)在變化．第二十一頁，共五十頁，2022年，8月28日(2)明確哪種形式的能量增加，哪種形式的能量減少．(3)減少的總能量一定等于增加的總能量，據(jù)此列出方程：ΔE減＝ΔE增．第二十二頁，共五十頁，2022年，8月28日特別提醒：應(yīng)用能量守恒定律解決有關(guān)問題，關(guān)鍵是準(zhǔn)確分析有多少種形式的能在變化，求出減小的總能量和增加的總能量，然后再依據(jù)能量守恒列式求解.第二十三頁，共五十頁，2022年，8月28日題型探究講練互動(dòng)(2010·高考山東理綜卷)如圖5－4－1所示,傾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上,長(zhǎng)為l、質(zhì)量為m、粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的軟繩置于斜面上，其上功能關(guān)系的應(yīng)用例1第二十四頁，共五十頁，2022年，8月28日端與斜面頂端齊平．用細(xì)線將物塊與軟繩連接，物塊由靜止釋放后向下運(yùn)動(dòng)，直到軟繩剛好全部離開斜面(此時(shí)物塊未到達(dá)地面)，在此過程中()圖5－4－1第二十五頁，共五十頁，2022年，8月28日第二十六頁，共五十頁，2022年，8月28日【思路點(diǎn)撥】題中涉及多種力做的功，動(dòng)能的變化，能的轉(zhuǎn)化等問題，所以用功能關(guān)系分析．【解析】繩的拉力對(duì)物塊做負(fù)功，所以物塊的機(jī)械能減少，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；軟繩減少的重力勢(shì)能第二十七頁，共五十頁，2022年，8月28日第二十八頁，共五十頁，2022年，8月28日對(duì)軟繩應(yīng)用動(dòng)能定理，有WFT＋WG－WFf＝ΔEk，所以軟繩重力勢(shì)能的減少ΔEp＝WG＝ΔEk＋(WFf－WFT)，所以ΔEp＜ΔEk＋WFf，選項(xiàng)D正確【答案】BD【規(guī)律總結(jié)】理解做功與對(duì)應(yīng)的能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系，是解題的關(guān)鍵．第二十九頁，共五十頁，2022年，8月28日變式訓(xùn)練

(2012·濟(jì)南市高三質(zhì)量調(diào)研)如圖5－4－2所示，小球從A點(diǎn)以初速度v0沿粗糙斜面向上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)B后返回A，C為AB的中點(diǎn)，下列說法中正確的是(

)圖5－4－2第三十頁，共五十頁，2022年，8月28日A．小球從A出發(fā)到返回A的過程中，位移為零，外力做功為零B．小球從A到C與從C到B的過程，減少的動(dòng)能相等C．小球從A到C與從C到B的過程，速度的變化率相等D．小球從A到C與從C到B的過程，損失的機(jī)械能相等第三十一頁，共五十頁，2022年，8月28日解析：選BCD.重力做功只與初末位置的高度差有關(guān)，小球從A出發(fā)又返回到A的過程中重力不做功，但整個(gè)過程摩擦力一直與運(yùn)動(dòng)方向相反，故摩擦力始終做負(fù)功，合力做負(fù)功，A項(xiàng)錯(cuò)誤;小球從A到C與從C到B的過程，合力做功相等，由動(dòng)能定理知，減小第三十二頁，共五十頁，2022年，8月28日的動(dòng)能相等，故B項(xiàng)正確；速度的變化率表示加速度,物體運(yùn)動(dòng)的加速度不變，故速度變化率不變，C項(xiàng)正確；重力以外的力做功量度了機(jī)械能的變化，小球從A到C與從C到B的過程，摩擦力做功相等，故損失的機(jī)械能相等，D項(xiàng)正確．第三十三頁，共五十頁，2022年，8月28日(2012·河北石家莊模擬)如圖5－4－3所示，物體A、B通過細(xì)繩及輕質(zhì)彈簧連接在輕滑輪兩側(cè)，物體A、B的質(zhì)量分別為m、2m.開始時(shí)細(xì)繩伸直，用手托著物體A使彈簧處于原長(zhǎng)且A與地面的距離為h,物體B靜止在地面上．能量守恒定律的應(yīng)用例2第三十四頁，共五十頁，2022年，8月28日放手后物體A下落，與地面即將接觸時(shí)速度為v，此時(shí)物體B對(duì)地面恰好無壓力(彈簧形變始終在彈性限度內(nèi))．則下列說法正確的是()圖5－4－3第三十五頁，共五十頁，2022年，8月28日第三十六頁，共五十頁，2022年，8月28日【解析】A即將接觸地面時(shí)，B對(duì)地面恰好無壓力，此時(shí)彈簧彈力F等于B的重力，故F＝2mg，B受合力為0，B對(duì)；此時(shí)A由牛頓第二定律F－mg＝ma，a＝g，方向向上，A錯(cuò)；圖5－4－4第三十七頁，共五十頁，2022年，8月28日第三十八頁，共五十頁，2022年，8月28日【答案】B【規(guī)律總結(jié)】在應(yīng)用能量守恒定律分析問題時(shí)，首先應(yīng)抓住有幾種形式的能量參與了轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，然后再利用能量守恒定律列式求解．第三十九頁，共五十頁，2022年，8月28日(滿分樣板16分)(創(chuàng)新題)利用皮帶運(yùn)輸機(jī)可以將物體由地面運(yùn)送到高出水平地面的C平臺(tái)上，已知C平臺(tái)離地面的豎直高度為5m，皮帶與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.75，運(yùn)輸機(jī)的皮帶以2m/s的速度勻速順時(shí)針運(yùn)動(dòng)且皮帶和輪子之間不打滑(取g＝10m/s2，sin37°＝0.6)．傳送帶問題分析例3第四十頁，共五十頁，2022年，8月28日(1)如圖5－4－5所示，若兩個(gè)皮帶輪相同，半徑都是25cm，則此時(shí)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度多大？圖5－4－5第四十一頁，共五十頁，2022年，8月28日(2)假設(shè)皮帶在運(yùn)送物體的過程中始終是張緊的，為了將地面上的物體能夠運(yùn)送到平臺(tái)上，皮帶的傾角θ最大不能超過多少？(3)皮帶運(yùn)輸機(jī)架設(shè)好之后，皮帶與水平面間的夾角為θ＝30°.現(xiàn)將質(zhì)量為1kg的小物體輕輕放在皮帶上的A處，第四十二頁，共五十頁，2022年，8月28日運(yùn)送到C處，試求由于運(yùn)送此物體，運(yùn)輸機(jī)比空載時(shí)多消耗的能量．第四十三頁，共五十頁，2022年，8月28日第四十四頁，共五十頁，2022年，8月28日第四十五頁，共五十頁，202