高考物理總復(fù)習(xí)第5章機(jī)械能第3課時(shí)功能關(guān)系能量守恒定律課件教科版

第3課時(shí)功能關(guān)系能量守恒定律基礎(chǔ)回顧核心探究演練提升基礎(chǔ)回顧自主梳理·融會(huì)貫通知識(shí)梳理一、功能關(guān)系1.功是

的量度,即做了多少功就有多少

發(fā)生了轉(zhuǎn)化.2.做功的過(guò)程一定伴隨著

,而且

必須通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn).能量轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化能量能量的轉(zhuǎn)化3.常見(jiàn)的功能關(guān)系功關(guān)系式變化關(guān)系合力做功W合=

.做正功,

增加,做負(fù)功,

減少重力做功WG=

.做正功,重力勢(shì)能

.做負(fù)功,重力勢(shì)能

.彈簧彈力做功W彈=

.做正功,彈性勢(shì)能

.做負(fù)功,彈性勢(shì)能

.電場(chǎng)力做功W電=

.做正功,

減少做負(fù)功,

增加ΔEk動(dòng)能動(dòng)能-ΔEp減少增加-ΔEp減少增加-ΔEp電勢(shì)能電勢(shì)能除重力(或系統(tǒng)內(nèi)彈力)外其他力做功W其他=

.引起系統(tǒng)

變化克服滑動(dòng)摩擦力做功與內(nèi)能關(guān)系W克=f·x相對(duì)=ΔE內(nèi)引起系統(tǒng)內(nèi)能變化,產(chǎn)生

(x相對(duì)表示相對(duì)路程)ΔE機(jī)機(jī)械能熱量水平面上固定一半徑為R且圓弧部分光滑的半圓形軌道,小物體質(zhì)量為m,壓緊理想彈簧后突然釋放,彈出后經(jīng)動(dòng)摩擦因數(shù)為μ、長(zhǎng)為L(zhǎng)的粗糙水平面后恰能到軌道最高點(diǎn)A,如圖所示,則:(1)滑動(dòng)摩擦力做功:Wf=

,物體與水平面內(nèi)能:

,物體機(jī)械能將:

.(2)到達(dá)A點(diǎn)過(guò)程中,重力做功:WG=

,重力勢(shì)能:

,動(dòng)能:

.(3)恰到達(dá)最高點(diǎn)A,說(shuō)明此時(shí)物體動(dòng)能為EkA=

.(4)開(kāi)始時(shí),物體壓縮彈簧,彈力對(duì)物體做

,彈性勢(shì)能

,大小為

.-μmgL增加μmgL減少μmgL-2mgR增加2mgR減少2mgR負(fù)功增加二、能量守恒定律1.內(nèi)容:能量既不會(huì)憑空

,也不會(huì)憑空消失,它只能從一種形式

為另一種形式,或者從一個(gè)物體

到另一個(gè)物體,在

的過(guò)程中其總量

.2.表達(dá)式(1)E初=E末,初狀態(tài)各種能量的

等于末狀態(tài)各種能量的

.(2)ΔE增=ΔE減,增加的那些能量的增加量等于減少的那些能量的減少量.產(chǎn)生轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移保持不變總和總和拓展思考“神舟十號(hào)”飛船返回艙進(jìn)入地球大氣層以后,由于它的高速下落,而與空氣發(fā)生劇烈摩擦,返回艙的表面溫度達(dá)到1000攝氏度.(1)進(jìn)入大氣層很長(zhǎng)一段時(shí)間,返回艙加速下落,返回艙表面溫度逐漸升高.該過(guò)程動(dòng)能和勢(shì)能怎么變化?機(jī)械能守恒嗎?(2)返回艙表面溫度越高,內(nèi)能越大.該過(guò)程中什么能向什么能轉(zhuǎn)化?機(jī)械能和內(nèi)能的總量變化嗎?答案:

(1)動(dòng)能增加,勢(shì)能減小,機(jī)械能減小.

(2)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機(jī)械能和內(nèi)能的總量不變.自主檢測(cè)1.思考判斷(1)力對(duì)物體做了多少功,物體就有多少能.(

)(2)物體在速度增大時(shí),其機(jī)械能可能在減小.(

)(3)滑動(dòng)摩擦力做功時(shí),一定會(huì)引起機(jī)械能的轉(zhuǎn)化.(

)(4)一個(gè)物體的能量增加,必定有別的物體能量減少.(

)(5)功可以變?yōu)槟?能可以變?yōu)楣?(

)答案:(1)×

(2)√

(3)√

(4)√

(5)×2.(多選)下列對(duì)能量守恒定律的認(rèn)識(shí),正確的是(

)A.某種形式的能量減少,一定存在其他形式的能量增加B.某個(gè)物體的能量減少,必然有其他物體的能量增加C.散失到周?chē)h(huán)境中的內(nèi)能還能回收重新利用D.石子從空中落下,最后停止在地面上,說(shuō)明機(jī)械能消失了AB解析:由能量守恒定律可知,能量既不會(huì)消滅,也不會(huì)創(chuàng)生,能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體,選項(xiàng)A,B正確,D錯(cuò)誤;散失到周?chē)h(huán)境中的內(nèi)能不能回收重新利用,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.3.(2018·河北唐山模擬)(多選)光滑水平面上靜置一質(zhì)量為M的木塊,一質(zhì)量為m的子彈以水平速度v1射入木塊,以v2速度穿出,木塊速度變?yōu)関,對(duì)這個(gè)過(guò)程,下列說(shuō)法中正確的是(

)A.子彈對(duì)木塊做的功等于Mv2B.子彈對(duì)木塊做的功等于子彈克服阻力做的功C.子彈對(duì)木塊做的功等于木塊獲得的動(dòng)能與子彈跟木塊間摩擦生熱的內(nèi)能之和D.子彈損失的動(dòng)能等于木塊的動(dòng)能跟子彈與木塊間摩擦轉(zhuǎn)化的內(nèi)能之和AD4.(2018·海南三亞模擬)如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球,開(kāi)始時(shí)繩豎直,小球與傾角θ=45°且靜止于水平面的三角形物塊剛好接觸.現(xiàn)用水平恒力F向左推動(dòng)三角形物塊,直至輕繩與斜面平行,此時(shí)小球的速度大小為v.重力加速度為g,不計(jì)所有的摩擦.下列說(shuō)法中正確的是(

)A.上述過(guò)程中,推力F做的功為FLB.上述過(guò)程中,斜面對(duì)小球做的功等于小球增加的動(dòng)能C.上述過(guò)程中,推力F做的功等于小球增加的機(jī)械能D.輕繩與斜面平行時(shí),繩對(duì)小球的拉力大小為mgsin45°A核心探究分類探究·各個(gè)擊破考點(diǎn)一功能關(guān)系的理解與應(yīng)用功是能量轉(zhuǎn)化的量度,力學(xué)中幾種常見(jiàn)的功能關(guān)系如下:【典例1】(2018·山東濰坊模擬)(多選)如圖所示,在升降機(jī)內(nèi)固定一光滑的斜面體,一輕彈簧的一端連在位于斜面體上方的固定木板B上,另一端與質(zhì)量為m的物塊A相連,彈簧與斜面平行.整個(gè)系統(tǒng)由靜止開(kāi)始加速上升高度h的過(guò)程中(

)A.物塊A的重力勢(shì)能增加量一定等于mghB.物塊A的動(dòng)能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對(duì)其做功的代數(shù)和C.物塊A的機(jī)械能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對(duì)其做功的代數(shù)和D.物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能增加量等于斜面對(duì)物塊的支持力和B對(duì)彈簧的拉力做功的代數(shù)和CD?核心點(diǎn)撥?升降機(jī)加速上升,根據(jù)牛頓第二定律,判斷彈簧彈力是否發(fā)生變化.根據(jù)除重力以外其他力做的功等于機(jī)械能的增量,判斷物體機(jī)械能的變化.解析:物塊A開(kāi)始受重力、支持力、彈簧的彈力處于平衡狀態(tài).當(dāng)具有向上的加速度時(shí),合力向上,彈簧彈力和支持力在豎直方向上的分力大于重力,所以彈簧的彈力增大,物塊A相對(duì)于斜面向下運(yùn)動(dòng).物塊A上升的高度小于h,所以重力勢(shì)能的增加量小于mgh,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;物塊A受重力、支持力、彈簧的彈力,對(duì)物塊A用動(dòng)能定理,物塊A的動(dòng)能增加量等于斜面的支持力、彈簧的拉力和重力對(duì)其做功的代數(shù)和,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;物塊A機(jī)械能的增加量等于斜面支持力和彈簧彈力做功的代數(shù)和,選項(xiàng)C正確;物塊A和彈簧組成系統(tǒng)的機(jī)械能增加量應(yīng)等于除重力和彈簧彈力以外的其他力做功的代數(shù)和,即應(yīng)等于除重力和彈簧力以外的其他力做功的代數(shù)和,即等于斜面對(duì)物塊的支持力和B對(duì)彈簧拉力做功的代數(shù)和,選項(xiàng)D正確.反思總結(jié)功能關(guān)系的選用方法對(duì)于一般的能量變化采用直接法來(lái)判斷,如重力做功是重力勢(shì)能變化的原因和量度,彈簧的彈力做功是彈性勢(shì)能變化的原因和量度,電場(chǎng)力做功是電勢(shì)能變化的原因和量度,合外力做功是動(dòng)能變化的原因和量度,除重力以外的力做功是機(jī)械能變化的原因和量度.1.[彈力和摩擦力做功時(shí)的功能關(guān)系](2018·河北唐山模擬)輕質(zhì)彈簧右端固定在墻上,左端與一質(zhì)量m=0.5kg的物塊相連,如圖(甲)所示.彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài),物塊靜止且與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2.以物塊所在處為原點(diǎn),水平向右為正方向建立x軸.現(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力F,F隨x軸坐標(biāo)變化的關(guān)系如圖(乙)所示.物塊運(yùn)動(dòng)至x=0.4m處時(shí)速度為零.則此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為(g取10m/s2)(

)A.3.1J B.3.5J C.1.8J D.2.0JA多維訓(xùn)練解析:物塊與水平面間的摩擦力為f=μmg=1N.現(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力F,由F-x圖像面積表示外力F做的功,可知F做功W=3.5J,克服摩擦力做功Wff=Ep,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep=3.1J,選項(xiàng)A正確.2.

[重力、摩擦力做功時(shí)的功能關(guān)系](多選)如圖,一固定斜面傾角為30°,一質(zhì)量為m的小物塊自斜面底端以一定的初速度,沿斜面向上做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度的大小等于重力加速度的大小g.若物塊上升的最大高度為H,則此過(guò)程中,物塊的()C.機(jī)械能損失了mgHD.機(jī)械能損失了mgHAC考點(diǎn)二摩擦力做功與能量的關(guān)系兩種摩擦力做功情況比較類別比較靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力能量的轉(zhuǎn)化方面在靜摩擦力做功的過(guò)程中,只有機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,而沒(méi)有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量(1)相互摩擦的物體通過(guò)滑動(dòng)摩擦力做功,將部分機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體(2)部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能一對(duì)摩擦力的總功方面靜摩擦力所做總功的代數(shù)和等于零一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體系統(tǒng)所做的總功,大小等于摩擦力與兩個(gè)物體相對(duì)路程的乘積,即Wf=-f·x相對(duì)做功情況兩種摩擦力對(duì)物體都可以做正功、負(fù)功,還都可以不做功【典例2】(2018·江西南昌模擬)(多選)在大型物流貨場(chǎng),廣泛應(yīng)用著傳送帶搬運(yùn)貨物.如圖(甲)所示,與水平面傾斜的傳送帶以恒定速率運(yùn)動(dòng),皮帶始終是繃緊的,將m=1kg的貨物放在傳送帶上的A處,經(jīng)過(guò)1.2s到達(dá)傳送帶的B端.用速度傳感器測(cè)得貨物與傳送帶的速度v隨時(shí)間t變化圖像如圖(乙)所示,已知重力加速度g=10m/s2,由v-t圖可知(

)A.A,B兩點(diǎn)的距離為2.4mB.貨物與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為C.貨物從A運(yùn)動(dòng)到B過(guò)程中,傳送帶對(duì)貨物做功大小為12.8JD.貨物從A運(yùn)動(dòng)到B過(guò)程中,貨物與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量為4.8JBD?核心點(diǎn)撥?(1)前后兩段時(shí)間,傳送帶對(duì)貨物的摩擦力方向斜向下與斜向上,對(duì)貨物做正功,做負(fù)功.(2)前后兩段時(shí)間,貨物與傳送帶間的相對(duì)位移,Δx1=vt1-x1,Δx2=x2-vt2.反思總結(jié)摩擦生熱掌握“三點(diǎn)”(1)大小:系統(tǒng)內(nèi)因滑動(dòng)摩擦力做功產(chǎn)生的熱量Q=fx相對(duì).(2)原因:有滑動(dòng)摩擦力的系統(tǒng)內(nèi)存在相對(duì)位移.摩擦生熱Q=fx相對(duì)中,x相對(duì)是兩物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位移,即同向相加、反向相減.(3)能量轉(zhuǎn)化有兩種形式:一是相互摩擦的物體之間機(jī)械能轉(zhuǎn)移;二是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(即熱量).多維訓(xùn)練1.

[動(dòng)能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化](多選)如圖所示,水平傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),并始終保持以速度v勻速運(yùn)動(dòng).現(xiàn)將質(zhì)量為m的某物塊無(wú)初速地放在傳送帶的左端,經(jīng)過(guò)時(shí)間t物塊保持與傳送帶相對(duì)靜止.設(shè)物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,對(duì)于這一過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是(

)ACD2.[彈性勢(shì)能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化]如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧一端固定在墻上,—個(gè)小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)以初速度v0向左運(yùn)動(dòng)、接觸彈簧后運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)速度恰好為零,彈簧始終在彈性限度內(nèi).A,C兩點(diǎn)間距離為L(zhǎng),物塊與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,則物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(

)A.彈簧和物塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B.物塊克服摩擦力做的功為mC.彈簧的彈性勢(shì)能增加量為μmgLD.物塊的初動(dòng)能等于彈簧的彈性勢(shì)能增加量與摩擦產(chǎn)生的熱量之和D考點(diǎn)三能量守恒定律的理解與應(yīng)用1.對(duì)能量守恒定律的理解(1)轉(zhuǎn)化: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)轉(zhuǎn)移:某個(gè)物體的能量減少,一定存在其他物體的能量增加,且減少量和增加量相等.2.運(yùn)用能量守恒定律解題的基本思路【典例3】(2018·山東泰安模擬)如圖所示,一物體質(zhì)量m=2kg,在傾角θ=37°的斜面上的A點(diǎn)以初速度v0=3m/s下滑,A點(diǎn)距彈簧上端B的距離AB=4m.當(dāng)物體到達(dá)B點(diǎn)后將彈簧壓縮到C點(diǎn),最大壓縮量BC=0.2m,然后物體又被彈簧彈上去,彈到的最高位置為D點(diǎn),D點(diǎn)距A點(diǎn)的距離AD=3m.擋板及彈簧質(zhì)量不計(jì),g取10m/s2,sin37°=0.6,求:(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;(2)彈簧的最大彈性勢(shì)能Epm.?審題指導(dǎo)?題干關(guān)鍵獲取信息物體從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)最后彈回到D彈力做功為零,克服摩擦力做功等于物體機(jī)械能的減少量,摩擦力做功與路程有關(guān)滑塊從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到將彈簧壓縮最大的C點(diǎn)彈簧的彈力做功和摩擦力做功的和等于物體機(jī)械能的減少量,彈力做負(fù)功,彈性勢(shì)能增加答案:

(2)24.46J反思總結(jié)能量的轉(zhuǎn)化問(wèn)題小結(jié)涉及滑動(dòng)摩擦力做功,機(jī)械能不守恒,機(jī)械能要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(熱量);若涉及彈簧類問(wèn)題,研究系統(tǒng)包含彈簧,則彈力做功不影響系統(tǒng)的機(jī)械能,若研究對(duì)象不包含彈簧,則部分能量轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能,當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)或縮短到最大限度時(shí)彈性勢(shì)能最大,當(dāng)彈簧為自然狀態(tài)時(shí),系統(tǒng)內(nèi)某一端的物體具有最大速度.C演練提升真題體驗(yàn)·強(qiáng)化提升1.[動(dòng)能定理、重力做功與重力勢(shì)能關(guān)系](2016·四川卷,1)韓曉鵬是我國(guó)首位在冬奧會(huì)雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動(dòng)員.他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離,重力對(duì)他做功1900J,他克服阻力做功100J,韓曉鵬在此過(guò)程中(

)A.動(dòng)能增加了1900JB.動(dòng)能增加了2000JC.重力勢(shì)能減小了1900JD.重力勢(shì)能減小了2000JC解析:由題可得,重力做功1900J,則重力勢(shì)能減少1900J,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理WG-Wf=ΔEk可得動(dòng)能增加1800J,選項(xiàng)A,B錯(cuò)誤.2.[系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化綜合問(wèn)題](2014·海南卷)(多選)如圖所示,質(zhì)量相同的兩物體a,b,用不可伸長(zhǎng)的輕繩跨接在同一光滑的輕質(zhì)定滑輪兩側(cè),a