第6節(jié)能量的轉(zhuǎn)化與守恒

1、第六節(jié)能量轉(zhuǎn)化與守恒I.知識點及考查角度系統(tǒng)學(xué)習(xí)知識點1:各種各樣的能量知識解讀：.各種各樣的能量：對應(yīng)于不同的運動形式，能的形式也是多種多樣的.常見的能量形式：機(jī)械能、內(nèi)能、電能、太陽能、化學(xué)能、生物能、原子能等.具體見下表：能量形式涵義實例機(jī)械能機(jī)械能是與物體的運動或位 置的高度、形變相關(guān)的能量 ,表現(xiàn)為動能和勢能。流動的河水、被拉開的弓、聲音等內(nèi)能內(nèi)能是組成物體的分子的無 規(guī)則運動所具有的動能和勢 銀的總和一切由分子構(gòu)成的物質(zhì)電能電能是與電有關(guān)的能量電器設(shè)備所消耗的能量都是電能電磁能電磁能是以各種各樣的電磁 波的形式傳播的能量可見光、紫外線、微波和紅外線等核能核能種儲存在原子核內(nèi) 部的能

2、量，原子核發(fā)生核反 應(yīng)時，會釋放出巨大的能量核潛艇、核電站、核武器等化學(xué)能化學(xué)能是指儲存在化合物的 化學(xué)鍵里的能量巧克力、燃料等都儲存著化學(xué)能易錯提示：分子的動能、勢能與機(jī)械運動的動能、勢能不同。內(nèi)能是分子動能和分子勢能的總和。這 里的分子動能和勢能與機(jī)械能能中的動能和勢能是不一樣的，前者是組成物體的分子具有的，屬于微觀領(lǐng) 域，而機(jī)械能是宏觀物體具有的，屬于宏觀領(lǐng)域。.能量之間的轉(zhuǎn)化(1)不同形式的能之間可以在一定條件下相互轉(zhuǎn)化.(2)做功的過程是 能的轉(zhuǎn)化的過程.我們所消耗的能量，無論是食物還是電，大部分是太陽能輻射到地球后轉(zhuǎn)化而來的。如下圖所示。阻的軸洞惶赳眄華遇浮厚福成了我.水褶利用叱太

3、陽的輻射 水吸股.使 能上司潼動的水驅(qū)南水 龍舞池斯川魅強(qiáng) 現(xiàn)例，水的品窕 他換為電能水的一部耕播能 沖展制而淌降落 的動麗3例第 用*沿電能太陽能與其他形式的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系圖/形式的能量會發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,（3）大量的事實證明，自然界中各種形式的能量都不是孤立的，不同能量也會在不同的 物體間相互轉(zhuǎn)移。典例解讀考查角度1:能量及能量轉(zhuǎn)化【例1】3.汽車沿一段坡面向下行駛，通過剎車使速度逐漸減小，在剎車過程中（）A.重力勢能增加 B .動能增加C.重力做負(fù)功 D .機(jī)械能不守恒解析：向下運動，高度在降低，重力勢能在減小，選項A錯誤.向下運動，重力做正功，選項C錯誤.已 知剎車時速度在減小，所以動能減小

4、，選項B錯誤.剎車過程，摩擦力做負(fù)功，發(fā)熱了，所以機(jī)械能減小，選項D正確.答案：D舉一反三：1 .指出下列現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移情況：（1）人在跑步時，身體發(fā)熱；（2）風(fēng)吹動帆船前進(jìn)；（3）放在火爐旁的冷水變熱；（4）電流通過燈泡， 燈泡發(fā)光；（5）植物進(jìn)行光合作用.點撥：（1）化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；（2）風(fēng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)移到帆船上；（3）內(nèi)能由火爐轉(zhuǎn)移給水；（4）電能轉(zhuǎn)化為光能；（5）光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。答案：見點撥知識點2:能量守恒定律知識解讀1、內(nèi)容： 能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變.2、定律

5、的表達(dá)式： E初=終；增=減3、理解（1）能量守恒定律是最基本、最普遍、最重要的自然規(guī)律之一。任何形式的能量之間都可以轉(zhuǎn)化，但轉(zhuǎn)化過程并不減少它們的總量。(2)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律反映了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系，揭示了自然科學(xué)是相互聯(lián)系、相互統(tǒng)一的.(3)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的建立，揭示了自然界各種運動形式不僅具有多樣性，而且具有統(tǒng)一性，宣布了 “第一類永動機(jī)”是不可能制成的.(4)分析物理過程、求解實際問題時，對減少的某種能量，要追蹤它的去向；對增加的能量，要查尋它的來源。可以按照“總的減少量 =總的增加量”列出數(shù)學(xué)方程。(5)能源利用實際就是不同形式能量之間的轉(zhuǎn)換，把不便于人們利用的能量形式轉(zhuǎn)變成便

6、于利用的形式。學(xué)科思想：守恒的思想。守恒是物理學(xué)的重要思想，也是解決物理問題的重要方法和技巧，其特點是抓住物理過程的初始狀態(tài)和末狀態(tài)，不糾纏過程與細(xì)節(jié)，利用不變量建立關(guān)系式，從而簡化思路。4.第一類永動機(jī)歷史上曾有人設(shè)想制造一種不需要消耗任何能源就可以不斷做功的機(jī)器，即第一類永動機(jī)，這樣的機(jī)器能不能制成。第一類永動機(jī)不可能實現(xiàn)的原因是違反了能量守恒定律。典例解讀考查角度1:機(jī)械能守恒定律的理解例2 (2014安康高一檢測)下列關(guān)于能量守恒定律的認(rèn)識正確的是()A.某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加B.某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加C.不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機(jī)

7、械一一永動機(jī)可能制成D.石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能解析：根據(jù)能量守恒定律可知，能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生.能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，A、B、D對，永動機(jī)違背了能量守恒定律，故它不可能制造出來，C錯.答案：ABD舉一反三：2. NBA籃球賽非常精彩，吸引了眾多觀眾.經(jīng)常有這樣的場面：在終場前0.1 s,運動員把球投出且準(zhǔn)確命中，獲得比賽的勝利.如果運動員投籃過程中對籃球做功為W,出手高度(相對地面)為hl,籃筐距地面高度為 h2,球的質(zhì)量為 m,空氣阻力不計，則籃球進(jìn)筐時的動能表達(dá)式是 ( )A . W+mghi mgh2B. W

8、+mgh2mghiC. mghi + mgh2 WD . mgh2mghiW答案：A點撥：由能量守恒，人做的功 (W)轉(zhuǎn)化為球進(jìn)筐時的動能和勢能.設(shè)進(jìn)筐時球的動能為Ek.則有：W= Ek+mgh2mgh1,故 Ek= W+mgh1mgh2. A 項正確.考查角度2:第一類“永動機(jī)”例3下列說法正確的是()A.隨著科技的發(fā)展，永動機(jī)是可能制成的B.太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了C. “既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因而是不可能的D.有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量是可能憑 空產(chǎn)生的解

9、析：永動機(jī)是指不消耗或少消耗能量而可以大量對外做功的裝置，歷史上曾出現(xiàn)過各式各樣的所謂永動機(jī)的發(fā)明，結(jié)果都以失敗告終， 原因就是違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律.人類只能發(fā)現(xiàn)規(guī)律、 利用規(guī)律，但絕不可以創(chuàng)造規(guī)律、改變規(guī)律、違背規(guī)律行事，即使以后科技再發(fā)達(dá)，也要受自然規(guī)律的制約，所以永 動機(jī)是永遠(yuǎn)不可能制成的，A錯.太陽輻射大量的能量，地球只吸收了極小的一部分，就形成了風(fēng)、云、雨、雪，使萬物生長，但輻射到星際空間的能量也沒有消失，一定是轉(zhuǎn)化成了別的能量，B錯.馬和其他動物，包括人，要運動，必須消耗能量，運動的能量來源是食物中儲存的化學(xué)能，C對.所謂“全自動”手表內(nèi)部還是有能量轉(zhuǎn)化裝置的，一般是一個擺錘，

10、當(dāng)人戴著手表活動時，擺錘不停擺動，給游絲彈簧補(bǔ) 充能量，維持手表的走動，如果把這種表放在桌面上靜置多天，它一定會停擺的，D錯.答案：C舉一反三：3.下述設(shè)想中，符合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的是()A .利用永磁鐵和軟鐵的相互作用，做成一架機(jī)器，永遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)動下去B.制造一架飛機(jī)，不攜帶燃料，只需利用太陽能就能飛行C.做成一只船，利用流水的能量，逆水行駛，不用其他動力D.利用核動力使地球離開太陽系答案：BD點撥：A、C項不消耗任何其他能量，而維持轉(zhuǎn)動或行駛，違背能量守恒定律，是錯誤的.B、D利用太陽能或核能，不違背能量守恒定律，所以B、D項正確.知識點3:能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性知識解讀.能量轉(zhuǎn)化與守恒定律

11、表明各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的，且在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不 變.但實際上，能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移也不是任意的，涉及內(nèi)能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移都是有方向的.主要表現(xiàn)在以下兩 個方面：(1)機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化.(2)內(nèi)能總是自發(fā)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移，而不能自發(fā)地從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移.(3)內(nèi)能可以從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移，但會引起其他變化.第二類永動機(jī)（1）定義：能自發(fā)從低溫?zé)嵩次諢崃肯蚋邷責(zé)嵩瘁尫?，而高溫?zé)嵩磳⒌玫降哪芰客ㄟ^另一臺做功裝置對外做功，這樣，不需要任何其他動力機(jī)械，不消耗任何其他能源，整個循環(huán)可永遠(yuǎn)進(jìn)行下去.這樣的機(jī) 器稱為第二類永

12、動機(jī).（2）第二類永動機(jī)違背了能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的不可逆性（即方向性），所以第二類永動機(jī)不可能制成.易錯提示：.自發(fā)進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化都具有方向性.熱機(jī)的效率都小于 100 %.與溫度有關(guān)的現(xiàn)象叫熱現(xiàn)象.凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程都是有方向的，不可逆。典例解讀考查角度1:能量轉(zhuǎn)化的方向性第二類“永動機(jī)”例4設(shè)想在一間與外界絕熱的房間里，有一臺正在工作的電冰箱，如果電冰箱的門是開著的，那 么室內(nèi)的溫度將（）A.升高B,降低C.不變D.都有可能審題：（1）能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中守恒；（2）電流做功的過程是把電能轉(zhuǎn)化為壓縮機(jī)的機(jī)械能和內(nèi)能.解析：電冰箱是利用制冷劑如氟利昂從箱內(nèi)蒸發(fā)器處吸熱而汽化后，到

13、箱外冷凝器中放熱液化，然后 又到蒸發(fā)器中吸熱汽化,如此循環(huán)而制冷的.由于蒸發(fā)器溫度低，冷凝器溫度高，制冷過程中，全靠壓 縮機(jī)將蒸發(fā)器中的氟利昂抽出再壓縮到冷凝器中，以實現(xiàn)熱量從低溫物體傳遞到高溫物體.其中壓縮機(jī)對 氟利昂蒸汽做了功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以制冷劑從蒸發(fā)器吸收的熱量比整臺冰箱放出的熱量要少，故室 內(nèi)溫度升高.故A正確，B、C、D均錯.答案：A舉一反三：4-1.下列說法正確的是（）A.熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體B.熱量不能從低溫物體傳給高溫物體C.熱傳導(dǎo)是具有方向的D.能量耗散說明能量是不守恒的答案：AC點撥：熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物

14、體.能量可以從低溫物體傳給高溫物體，但要引起其他變化，故選項A、C正確，選項B錯誤.能量耗散是有部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但能量是守恒的，選項D錯誤.舉一反三：4-2.對于“第二類永動機(jī)”，下列說法正確的是（）A.違背了能量轉(zhuǎn)化與守恒定律及熱現(xiàn)象宏觀過程的方向性B.違背了能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，不違背熱現(xiàn)象宏觀過程的方向性C.不違背能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，違背了熱現(xiàn)象宏觀過程的方向性D.不違背能能轉(zhuǎn)化與守恒定律及熱現(xiàn)象宏觀過程的方向的性答案：C點撥：第二類永動機(jī)不違背能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，但是違背了能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的不可逆性（即方向性）.n .綜合 應(yīng)用探究培優(yōu)拔尖典例解讀拔尖角度1：功能關(guān)系的理解與應(yīng)用（拓展

15、）培優(yōu)精析：自然界中有許多不同形式的能量，如機(jī)械能、內(nèi)能、光能、化學(xué)能、原子能等，各種形式的能之間是相互轉(zhuǎn)化的。各種能相互轉(zhuǎn)化是通過做功來實現(xiàn)的，并且能轉(zhuǎn)化的多少通過做功的多少來量度，物體對外做多少功，它就等量地轉(zhuǎn)化多少能量，即W= A E.能在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，總量不變。.功是能量轉(zhuǎn)化的量度不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的.做功的過程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移）的過程.且做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移），因此，功是能量轉(zhuǎn)化的量度。.功與能的關(guān)系由于功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉(zhuǎn)化相聯(lián)系，即功能關(guān)系。.搞清不同的力做功對應(yīng)不同形式的能的改

16、變/、同的力做功對應(yīng)不同形式能 的變化定量的關(guān)系合外力的功（所有 外力的功）動能變化合外力對物體做功等于物體動能的增量W合=Ek2 Eki重力的功重力勢能變化重力做正功，重力勢能減少；重力做負(fù)功，重力勢能增加 WG=- AEp=Epi-Ep2彈簧彈力的功彈性勢能變化彈力做正功，彈性勢能減少；彈力做負(fù)功，彈性勢能增加亞彈=一AEp = Epi-Ep2摩擦生熱”機(jī)械能減小機(jī)械能 維包=Q= Wfi+Wf2= f滑S相對除重力和彈力之外的力做的功機(jī)械能變化除重力和彈力之外的力做多少正功，物體的機(jī)械能 就增加多少；除重力和彈力之外的力做多少負(fù)功，物體的機(jī)械能就減少多少 W除G、彈力外=AE4.應(yīng)用功能

17、關(guān)系的解題步驟：（1）認(rèn)真審題，明確研究對象和物理情景.（2）分析研究對象的受力情況和運動情況.（3）選定過程及確定過程中力做功和能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系.（4）根據(jù)功能關(guān)系列方程求解.【例5】如圖所示，質(zhì)量為 m的物體，從半徑為 R的豎直半圓形軌道的邊緣由靜止開始下滑，滑至最低點時速度為 v,則物體沿軌道下滑的過程中， 產(chǎn)生的熱能是多少？若摩擦力大小不變，則摩擦力多大?審題：物體下滑時受重力、軌道對它的彈力和摩擦力，我們分析一下這幾個力的做功情況以及發(fā)生了哪些能量的變化，再對應(yīng)功和能的關(guān)系列方程即可解題.解析：物體由軌道邊緣到最低點的過程中，重力勢能減少了一一一 12mgR動能增加了 ,mv,廣生熱重

18、 Q由系統(tǒng)總能量守恒得2即 2mv+Q= mgR12解得 Q= mgIR- ,mv因為功是能量轉(zhuǎn)化的量度，所以克服摩擦力做的功數(shù)值上等于產(chǎn)生的熱能，即其中1cs=- 2 兀 R 42石，口 r 2mgR- mv 解得f兀R_ 12答案：mgR- 2mv；22mgR- mv規(guī)律總結(jié)：1 .功是過程量，能是狀態(tài)量，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，能量的轉(zhuǎn)化需通過做功過程來實現(xiàn).2 .些是能量轉(zhuǎn)化的量度，有什么樣的力做功，就對應(yīng)有什么能量發(fā)生轉(zhuǎn)化.鏈接高考：1-2.（廣東省中山市2013屆高三上學(xué)期期末試題物理，10） 質(zhì)量為m的小物塊在大小為 F的水平恒力作用下，貼著粗糙軌道從B處由靜止往下滑到 A處，克服摩

19、擦力做功為 W。 B、A兩點間的高度差為h,水平距離為So重力加速度為g,則以下說法正確的是（）A.小物塊到達(dá)A處的動能為FS-WB.全過程小物塊的重力勢能減少了mghC.恒力F對小物塊做的功的大小與小物塊的動能增量在數(shù)值上相等D.全過程中小物塊械能增加量為-FS- Wf答案：BD點撥：由動能定理可知小物塊到達(dá)A處的動能為 mgh-FS-W,A、C兩項錯；根據(jù)功能關(guān)系可知全過程小物塊的重力勢能減少了 mgh, B項正確；除了重力以外的其他力對物體做功等于全過程中小車機(jī)械能增加量， 故全過程中小車機(jī)械能增加量為-FS- Wf, D項正確。鏈接高考：1-2. (2012,安徽高考)如圖7-10-4

20、所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個質(zhì)量為 m的小球自A的正上方P點由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點B時恰好對軌道沒有壓力.已知AP = 2R,重力加速度為g,則小球從P到B的運動過程中()圖 7-10-4A .重力做功2mgRB .機(jī)械能減少mgRC.合外力做功mgR1D.克服摩擦力做功2mgR答案：D點撥：小球到達(dá)B點時，恰好對軌道沒有壓力，故只受重力作用，根據(jù)mg =應(yīng)得，小球在B點的速R度v=qgR.小球從P點到B點的過程中，重力做功 W= mgR,故選項A錯誤；減少的機(jī)械能 AE a=mgR-mv2= mgR,故選項B錯誤；合外力做功 W合=

21、：mv2 = ；mgR,故選項C錯誤；根據(jù)動能定理得，mgR2121. 一 .Wf=2mv0,所以 Wf= mgRmv =mgR,故選項 D 正確.教你一招：解決功能問題首先要正確受力分析，判斷各力的做功情況，特別是在使用動能定理時，要正確判斷書寫各個力做功的正負(fù)情況。拔尖角度2:利用能量守恒定律解題的方法(拓展)培優(yōu)精析1.利用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律解題步驟：(1)分清哪些形式的能在轉(zhuǎn)化及其轉(zhuǎn)化方向.(2)分別列出減少的能量 A E減和增加的能量 AE增.(3)列出方程AE減=AE增，代入數(shù)據(jù)計算.2.列能量守恒表達(dá)式時的兩條基本思路：某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量一定和增

22、加量相等；(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.【例6】(2013 海口一中檢測長為l置于光滑水平面 C上的木板)如圖所示，質(zhì)量為 m的小鐵塊A以水平速度V0從左側(cè)沖上質(zhì)量為 MB,剛好不從木板上掉下，已知 A B間的動摩擦因數(shù)為 科，此時木板對地位移為s,求這一過程中：(1)木板增加的動能；(2)小鐵塊減少的動能；(3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量.77777777777777777777777777 C審題：(1)木板增加的動能等于它受到的合力做的功.(2)鐵塊減少的動能等于它克服合外力做的功.(3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量等于系統(tǒng)克服摩擦力做的總功.12解析：(

23、1)對B根據(jù)動能定理得：mgs= /V0,從上式可知： A EkB=mgs(2)滑動摩擦力對小鐵塊 A做負(fù)功，根據(jù)功能關(guān)系可知：A EkA= mgs+ l).即小鐵塊減少的動能為1212 A EkA= ,mv mv=科 mgj s+ l).(3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量為系統(tǒng)克服摩擦力做的總功，即 二減=mgl.答案：(1)科 mgs (2) mgs+l) (3)科 mgl規(guī)律總結(jié)：兩個相互作用的物體有相對運動時，例如一個物體在另一個物體上滑動，子彈打木塊等.此時兩物體所受的作用力大小相等，方向相反，求解做功時應(yīng)分別對應(yīng)相應(yīng)的位移.系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能，等于 摩擦力與相對位移的乘積.連接高考：2. (20

24、14惠州高一期末檢測)如圖所示，光滑坡道頂端距水平面高度為h,質(zhì)量為m的小物塊A從坡道頂端由靜止滑下，進(jìn)入水平面上的滑道時無機(jī)械能損失，為使 A制動，將輕彈簧的一端固定 在水平滑道延長線 M處的墻上，另一端恰位于滑道的末端 O點.已知在OM段，物塊A與水平面間的動 摩擦因數(shù)均為 的其余各處的摩擦不計， 重力加速度為g,求：物塊滑到O點時的速度大??；(2)彈簧為最大壓縮量d時的彈性勢能；(設(shè)彈簧處于原長時彈性勢能為零 )若物塊能夠被彈回到坡道上，則它能夠上升的最大高度是多少?12.解析：(1)由機(jī)械能寸恒th律得 mgh= /mv解得v=gh 1C. 一(2)在水平滑道上物塊 A克服摩擦力所做的

25、功為 W=科mgd由能量守，值定律得-m/=E)+科mgd解得：5 = mgh-科 mgd(3)物塊A被彈回的過程中，克服摩擦力所做的功仍為 W=科mgd由能量守恒定律得 mgh=日一科mgd 解得物塊A能夠上升的最大高度為：h =h2d.答案：(1) V2gh (2) mgh-科 mgd (3) h 2 d d拔尖角度3:與圖像有關(guān)的功能問題(拓展點)培優(yōu)精析功能很多問題與圖像聯(lián)系起來，以考查學(xué)生的綜合分析能力，這些圖像由動能(勢能和機(jī)械能)隨時 間變化圖，還有動能(勢能和機(jī)械能)隨距離變化圖，甚至還有動能(勢能和機(jī)械能)隨速度變化圖等等， 總體來說，圖像問題林林總總。【例7】將一物體從地面

26、以一定的初速度豎直上拋，從拋出到落回原地的過程中，空氣阻力恒定。以地面為零重力勢能參考平面，則下列反映物體的機(jī)械能E、動能Ek、重力勢能Ep及克服阻力所做的功 W審題：物體上拋中受到的重力和阻力都做負(fù)功，下降過程中重力做正功，阻力做負(fù)功。圖中哼坐標(biāo)為高度，所以要找出這些量與高度的關(guān)系。解析：物體上拋后由于受到空氣阻力作用，機(jī)械能減小，減小的機(jī)械能為阻力做功，表達(dá)式為E = EK0 fh , A項錯誤；根據(jù)動能定理有 Ek = EKo - mgh - fh , B項正確；EP = mgh-c h, c項正確；克服阻力做功 W = fh和W = f (h0 - h),對應(yīng)圖像D正確。答案：BCD解

27、題規(guī)律：解決此類問題不僅要理解圖像的斜率、截距、面積、拐點等數(shù)學(xué)語言，還要找到縱橫坐標(biāo)量的關(guān)系，所以圖像問題就是找縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)物理量的關(guān)系式，然后比對圖像判斷。t= 0時高考鏈接：3. (2010,福建高考)如圖7-10-6甲所示，質(zhì)量不計的彈簧豎直固定在水平面上, TOC o 1-5 h z 刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點，然后又被彈 起離開彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復(fù).通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出這一過程彈 簧彈力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示，則()o /IT。八八八桂川即切“ 長右1甲乙圖 7-10-6A . ti時

28、刻小球動能最大t2時刻小球動能最大t2t3這段時間內(nèi)，小球的動能先增加后減少t2t3這段時間內(nèi)，小球增加的動能等于彈簧減少的彈性勢能答案：C點撥：0ti時間內(nèi)，小球做自由落體運動，故彈簧彈力為零.tit2時間內(nèi)，小球壓縮彈簧，當(dāng)彈力等于重力時，小球速度最大，在此時刻之前，小球做加速度減小的加速運動，之后做加速度增加的減速運 動，t2時刻減速到零.t2t3時間內(nèi)，小球向上先加速運動后減速運動.故A、B、C三選項中，只有 C項正確.t2t3時間內(nèi)彈簧減少的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球增加的動能和重力勢能之和，故D項錯誤.拔尖角度4:傳送帶中的功能問題(拓展點)培優(yōu)精析傳送帶模型是高中物理中比較成熟的模型，典

29、型的有水平和傾斜兩種情況.一般設(shè)問的角度有兩個： (1)動力學(xué)角度：首先要正確分析物體的運動過程，做好受力情況分析，然后利用運動學(xué)公式結(jié)合 牛頓第二定律，求物體及傳送帶在相應(yīng)時間內(nèi)的位移，找出物體和傳送帶之間的位移關(guān)系.(2)能量角度：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(jī)多消耗的電能等，常依據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律求解.例8如圖7-10-9所示，皮帶的速度是 3 m/s,兩皮帶輪圓心距離l=4.5 m,現(xiàn)將m = 1 kg的小物體 輕放到左輪正上方的皮帶上，物體與皮帶間的動摩擦因數(shù)為尸0.15,電動機(jī)帶動皮帶將物體從左輪運送到右輪正上方時，電動機(jī)

30、消耗的電能是多少？圖 7-10-9解析：物體在相對滑動過程中，在摩擦力作用下做勻加速運動，則a = m= =5 m/s2相對滑動時間：1=1.52 s物體對地面的位移：h =理f=21.5 22 m= 3 m因為h9 J= 4.5 J物體與皮帶間的相對位移l= vt 11=3X2 m-3 m=3 m產(chǎn)生的內(nèi)能 W2=mg 1=0.15MM0X3 J=4.5 J由能量守恒得電動機(jī)消耗的電能為E= Wi +W2=9 J.答案：9 J解題規(guī)律：1 .傳送帶模型問題中的功能關(guān)系分析(1)功能關(guān)系分析：Wf= AEk+ AEp+ Q.(2)對Wf和Q的理解：傳送帶的功：WF=Fs傳；產(chǎn)生的內(nèi)能Q = f

31、s相對.2 .傳送帶模型問題的分析流程對動刖 相運方接方 凈力向速勺速或 塞速度化況 速交情速方 加搜向高考鏈接：4. (2014東三省高一聯(lián)考) 如圖7-10-10所示，質(zhì)量為 m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機(jī)帶動，始終保持以速度v勻速運動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為的物體在滑下傳送帶之前能保持與傳送帶相對靜止，對于物體從靜止釋放到與傳送帶相對靜止這一過程，下列說法中正確的是 ()圖 7-10-1012A .電動機(jī)多做的功為2mv2B.物體在傳送帶上的劃痕長 a g12C .傳送帶克服摩擦力做的功為 2mv2D .電動機(jī)增加的功率為科mgvvs物=2t,傳送田做勻速運答案：

32、D點撥：小物塊與傳送帶相對靜止之前，物體做勻加速運動，由運動學(xué)公式知動，由運動學(xué)公式知 s傳=譏，對物塊根據(jù)動能定理 （img+ = 2mv2,摩擦產(chǎn)生的熱量 Q =科mgs曰=科mg（s傳 -s物），四式聯(lián)立得摩擦產(chǎn)生的熱量Q = 1mv2,根據(jù)能量守恒定律，電動機(jī)多做的功一部分轉(zhuǎn)化為物塊的動能，一部分轉(zhuǎn)化為熱量，故電動機(jī)多做的功等于mv2, A項錯誤；物體在傳送帶上的劃痕長等于s傳-s物=s-v, B項錯誤；傳送帶克服摩擦力做的功為mg寮=2mgs = mv2, C項錯誤；電動機(jī)增加的功2科g率也就是電動機(jī)克服摩擦力做功的功率為科mgv D項正確.易錯點歸類總結(jié)： TOC o 1-5 h

33、z .分子的動能、勢能與機(jī)械運動的動能、勢能不同?！局?】.自發(fā)進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化都具有方向性.【知3】.熱機(jī)的效率都小于 100 %.【知3】.與溫度有關(guān)的現(xiàn)象叫熱現(xiàn)象.凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程都是有方向的，不可逆?！局?】拓展點歸類總結(jié)：.功能關(guān)系的理解與應(yīng)用.【拔1】.利用能量守恒定律解題的方法。【拔2】.與圖像有關(guān)的功能問題。【拔3】.傳送帶中的功能問?！景?】m.基礎(chǔ)演練提升訓(xùn)練拓展巧練A組：學(xué)業(yè)水平訓(xùn)練（2013廣州白云中學(xué)期中）下列說法中正確的是（）A.重力做功不引起物體機(jī)械能的變化B.重力做功大小等于重力勢能的變化的大小C.除重力和彈簧的彈力外，其他力對物體做的總功等于物體

34、機(jī)械能的增加D.外力對物體做功的代數(shù)和等于物體機(jī)械能的增量點撥：只有重力做功情形下，物體機(jī)械能守恒，故 A項中說法正確；根據(jù)功能關(guān)系知， B項說法也正 確；除重力和彈簧的彈力外，如果其他力做功不為零，則做的功等于物體機(jī)械能增量，即C項說法正確，而D項說法錯誤.答案：ABC（2013大連高一檢測）下列過程中，可能發(fā)生的是 （）A.某工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次?20 kJ的熱量，全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而沒有引起其他變化B .打開一高壓密閉容器，其內(nèi)氣體自發(fā)溢出后又自發(fā)進(jìn)去，恢復(fù)原狀C.利用其他手段，使低溫物體的溫度更低，高溫物體的溫度更高D.將兩瓶不同液體混合，不會自發(fā)地各自分開點撥：根據(jù)能量轉(zhuǎn)化的方向性

35、可知，機(jī)械能可以完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能夠完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能而不引起其他變化，內(nèi)能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能需要彳t助其他條件，引起其他變化，選項A錯誤；高壓密閉容器內(nèi)氣體可以自由地溢出變?yōu)榈蛪簹怏w，但低壓氣體要變?yōu)楦邏簹怏w，再返回到容器內(nèi)需要外力作用才能完 成，選項B錯誤；利用空調(diào)和冰箱，通過消耗電能可以使物體的溫度變得更低，利用電爐可以使物體的溫 度變得更高.選項 C正確；兩瓶不同液體混合，分子間擴(kuò)散，但擴(kuò)散過程不可逆，選項 D正確.答案：CD短跑比賽時，運動員采用蹲踞式起跑，如圖所示，發(fā)令槍響后，左腳迅速蹬離起跑器，在向前加速的同時提升身體重心.假設(shè)質(zhì)量為m的運動員，在起跑時前進(jìn)距離 s內(nèi)，重心升

36、高了 h,獲得的速度為 TOC o 1-5 h z v,空氣阻力做功為 W且，則在此過程中（） 1 2A.運動員的機(jī)械能增加了 mV12B.運動貝的機(jī)械能增加了 2mv+ mghC.運動員的重力做功為 Wk=mgh2D,運動貝自身做功 M=2mv+mgh- W!點撥：機(jī)械能包括動能和勢能， 故選項B正確，A錯誤；重心升高h(yuǎn),運動員的重力做功為 Wt= mgh, 12選項C錯誤；由功能關(guān)系可得，運動貝自身做功W=2mv+mghW而 W= W且，即人克服阻力做的功，故選項D正確.答案：BD.下列對于能量轉(zhuǎn)化具有方向性的理解正確的是（）A.若甲種形式的能可以轉(zhuǎn)化為乙種形式的能，則乙種形式的能不可以轉(zhuǎn)

37、化為甲種形式的能B .雖然能量轉(zhuǎn)化具有方向性，但方向可以改變C.所謂方向性指能量的自發(fā)轉(zhuǎn)化方向D.反方向的轉(zhuǎn)化在一定條件下是可以進(jìn)行的點撥：能量轉(zhuǎn)化的方向性指在自發(fā)條件下的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，具有不可逆性，反向轉(zhuǎn)化是可以進(jìn)行的，但必須具有一定條件.答案：CD. （2013西北工大附中檢測）豎直向上的恒力 F作用在質(zhì)量為 m的物體上，使物體從靜止開始運動，升高h(yuǎn)時速度達(dá)到v,在這個過程中，設(shè)阻力恒為Ff.則下列表述正確的是（）A.恒力F對物體做的功等于物體動能的增量，即Fh=；mv2B.恒力F對物體做的功等于物體機(jī)械能的增量，即Fh = mv2+mgh1 OC.恒力F與阻力Ff對物體做功之和等

38、于物體機(jī)械能的增量，即（F Ff）h=mv2 + mgh12D.物體所受合力做的功，等于物體動能的增量，即（F-Ff- mg）h=-mv2點撥：先明確有幾個力做功， 再明確動能的變化，最后根據(jù)機(jī)械能變化與什么力做功相對應(yīng)來判斷.由212動能定理得Fh- Ffhmg、mv，D正確.由上式得Fh= mgmv+Ffh,由此得出F做的功等于物體機(jī)1 2械能的增量與克服阻力做功之和，A、B錯，由式得（FFf）h = 2mV+mgh即，f1力F與阻力F對物體做功之和等于機(jī)械能的增加量，C對.答案：CD.質(zhì)量為m的小球由高為h的曲面頂端以V0的初速度滑下并沿水平面又運動了s停止下來，求在該過程中產(chǎn)生的熱量.

39、圖 431解析：分別選定開始和停止時為初末狀態(tài)整個過程中共有重力勢能、動能、內(nèi)能三種形式的能參與了轉(zhuǎn)化，且重力勢能減少，動能減少、內(nèi)能 增加.根據(jù)能量守恒定律可知，減少的總能量等于增加的總能量.AE勢減+ AE動減=AE內(nèi)增即 mgh+ -mv0= Q、1c答案：mgh + mvo. （2014順德期末檢測）如圖所示，傳送帶保持以 v=4 m/s的速度水平勻速運動，將質(zhì)量為 1 kg的 物塊無初速地放在 A端，若物塊與皮帶間動摩擦因數(shù)為 0.2, A、B兩端相距6 m,則物塊從A到B的過程 中，皮帶對物塊摩擦力所做的功為多少？產(chǎn)生的摩擦熱又是多少？（g= 10 m/s2）解析：木塊與皮帶間的摩

40、擦力Ff=mg=2 N ,木塊滑動的加速度為a,則由牛頓第二定律得Ff= ma,所以 a= 2 m/s2.設(shè)木塊位移為l1時速度達(dá)到4 m/s則由v2 = 2al1,得 l1= 4 m答案：AC1點撥：對木塊由動能定理得fL = 2Mv2,即木塊的機(jī)械能增量為 fL, A正確；對子彈由動能定理得一f(L+d) = 2mv22mv0，即子彈的機(jī)械能減少量為 f(l + d), B錯誤；由以上兩式相加得，系統(tǒng)減少的1 C 1動能為2mv02(M + m)v = fd,故C正確，D錯反.在光滑水平面上，子彈 m水平射入木塊后留在木塊內(nèi)，如圖所示，現(xiàn)將子彈、彈簧、木塊合在一起作為研究對象，則此系統(tǒng)從子

41、彈開始射入木塊到彈簧壓縮到最短的整個過程中，則下列說法正確的是()皆A.子彈與木塊有摩擦阻力，能量不守恒，機(jī)械能不守恒B.子彈與木塊有摩擦阻力，但能量守恒，機(jī)械能不守恒C.子彈與木塊有摩擦阻力，但能量和機(jī)械能均守恒D.能量不守恒，機(jī)械能守恒答案：B點撥：子彈與木塊間的摩擦阻力做功機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能不守恒，但總能量不變，B選項正確.（2013新課標(biāo)全國卷H ）目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道 可近似為圓，且軌道半徑逐漸變小.若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻 力的作用，則下列判斷正確的是（）A.衛(wèi)星的動能逐漸減小B .由于地球引力做

42、正功，引力勢能一定減小C.由于氣體阻力做負(fù)功，地球引力做正功，機(jī)械能保持不變D.衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小答案：BD點撥：衛(wèi)星半徑減小時，分析各力做功情況可判斷衛(wèi)星能量的變化.M 2衛(wèi)星運轉(zhuǎn)過程中，地球的引力提供向心力，畔 =mv,受稀薄氣體阻力的作用時，軌道半徑逐漸變小，地球的引力對衛(wèi)星做正功，勢能逐漸減小，動能逐漸變大，由于氣體阻力做負(fù)功，衛(wèi)星的機(jī)械能減小，選 項B、D正確.（2013開封高一檢測）在最近幾年的夏季家電市場上出現(xiàn)一個新寵“變頻空調(diào)”，據(jù)專家介紹變頻空調(diào)比定頻的要節(jié)能，因為定頻空調(diào)開機(jī)時就等同于汽車啟動時，很耗能，是正常運行的5至7倍.空調(diào)在工作時達(dá)到設(shè)定溫度就停機(jī)，等溫度高了再繼續(xù)啟動.這樣會頻繁啟動，耗電多，而變頻空調(diào)啟動時有 一個由低到高的過程，而運行過程中自動變速來保持室內(nèi)溫度，從開機(jī)到關(guān)機(jī)中間不停機(jī).而是達(dá)到設(shè)定 溫度后就降到最小功率運行，所以比較省電.閱讀上述介紹后，探究以下說法中合理的是（）A.變頻空調(diào)節(jié)能，運行中仍遵守能量守恒定律B.變頻空調(diào)運行中做功少，轉(zhuǎn)化能量多C.變頻空調(diào)在同樣工作條件下運行效率高，省電D.變頻空調(diào)和定頻空調(diào)做同樣功時，消耗同樣電能答案：ACD點撥：自然界的一切過程都遵守能量守恒定律，A對.功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做同樣功，消耗