人教版福建專用高三物理一輪復習 第5章第4課時 功能關(guān)系 能的轉(zhuǎn)化和守恒課件 魯科

1、第四課時功能關(guān)系能的轉(zhuǎn)化和守恒12022/7/30 星期六22022/7/30 星期六1理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，明確各種力做功與對應能量轉(zhuǎn)化關(guān)系2知道能量守恒定律的內(nèi)容，并從能量守恒的角度分析解決相關(guān)問題3能夠用功能關(guān)系和能量守恒定律，結(jié)合牛頓運動定律、圓周運動知識等處理綜合性問題32022/7/30 星期六42022/7/30 星期六1功能關(guān)系(1)功能關(guān)系功是能量轉(zhuǎn)化的量度即物體做了多少功就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，而且能的轉(zhuǎn)化必須通過做功來實現(xiàn)(2)功和能的幾種表達形式功和動能的關(guān)系：所有外力對物體所做功的代數(shù)和等于物體動能的增加量功和勢能的關(guān)系：克服重力所做的功等于物體重力勢能的增加量；彈簧

2、彈力所做的功等于物體彈性勢能的減少量功和機械能的關(guān)系：除重力(彈簧彈力)之外的其他力所做的功等于物體機械能的增加量 研究功能關(guān)系時，要弄清力對“誰”做功，引起哪種能量形式的轉(zhuǎn)化，從而實現(xiàn)對問題的解決52022/7/30 星期六2能量轉(zhuǎn)化和守恒定律(1)內(nèi)容：能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從一個物體轉(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)可以從兩個方面來理解：某種形式的能減少，一定存在另一種形式的能增加，且減少量和增加量相等某個物體的能量減少，一定存在另一個物體的能量增加且減少量和增加量相等62022/7/30 星期六(對應學生用書第66

3、頁) 1行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的光焰；降落傘在空中勻速下降上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程是(A)A物體克服阻力做功B物體的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量C物體的重力勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量D物體的機械能增加解析：汽車制動過程，受摩擦力的作用，動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；流星在空中墜落，受空氣阻力作用，摩擦生熱產(chǎn)生光焰，動能和重力勢能不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；降落傘在空中勻速下降，受空氣阻力作用，重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能. 故選項A正確72022/7/30 星期六2(2011年福建模擬)如圖所示，一根輕彈簧下端固定，豎立在水平面上其正上方A位置有一只小球小球從靜止開始下落，在B

4、位置接觸彈簧的上端，在C位置小球所受彈力大小等于重力，在D位置小球速度減小到零小球下降階段下列說法中錯誤的是(A)A在B位置小球動能最大B在C位置小球動能最大C從AC位置小球重力勢能的減少大于小球動能的增加D從AD位置小球重力勢能的減少等于彈簧彈性勢能的增加解析：小球動能的增加用合外力做功來量度，AC小球受的合力一直向下，對小球做正功，使動能增加；CD小球受的合力一直向上，對小球做負功，使動能減小，所以B正確從AC小球重力勢能的減少等于小球動能的增加和彈性勢能之和，所以C正確A、D兩位置動能均為零，重力做的正功等于彈力做的負功，所以D正確故選A.82022/7/30 星期六3一質(zhì)量分布均勻的不

5、可伸長的繩索重為G，A、B兩端固定在水平的天花板上，如圖所示，今在繩索的最低點C施加一豎直向下的力將繩繃直在此過程中繩索的重心位置將(A)A逐漸升高 B逐漸降低C先降低后升高 D始終不變解析：做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，拉力做功的過程伴隨著能量的轉(zhuǎn)化拉力做功消耗了拉繩者的化學能使繩索的重力勢能增加，所以繩索的重心將升高故本題正確選項為A.92022/7/30 星期六102022/7/30 星期六常見幾種功能關(guān)系及摩擦力做功特點1常見幾種功能關(guān)系功和能是兩個密切聯(lián)系的物理量，做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，做多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化，做功的正、負表示能的轉(zhuǎn)化方向下面以圖表方式展示力做功和相應能

6、的轉(zhuǎn)化關(guān)系112022/7/30 星期六2摩擦力做功特點122022/7/30 星期六132022/7/30 星期六選項診斷結(jié)論A由動能定理，貨物動能的增加量等于貨物合外力做的功mahB由功能關(guān)系，貨物機械能的增量等于除重力以外的力做的功而不等于合外力做的功C由功能關(guān)系，重力勢能的增量對應貨物重力做的負功大小mghD由功能關(guān)系，貨物機械能的增量為起重機拉力做的功m(ga)h【例1】 已知貨物的質(zhì)量為m，在某段時間內(nèi)起重機將貨物以a的加速度加速升高h，則在這段時間內(nèi)敘述正確的是(重力加速度為g)()A貨物的動能一定增加mahmghB貨物的機械能一定增加mahC貨物的重力勢能一定增加mahD貨物的

7、機械能一定增加mahmgh解析：逐項分析如下答案：D.142022/7/30 星期六針對訓練11：質(zhì)量為m的跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速運動，設水對他的阻力大小恒為f，那么在他減速下降高度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當?shù)刂亓铀俣?()A他的動能減少了fhB他的重力勢能增加了mghC他的機械能減少了fhD他的機械能減少了(fmg)h解析：動能減少量等于克服合外力所做的功，即(fmg)h，A選項錯；重力勢能減少了mgh，B選項錯；機械能的減少量等于動能減少量和重力勢能減少量之和，即fh，C選項對，D選項錯答案：C.152022/7/30 星期六應用能量守恒定律的基本思路和步驟

8、1基本思路(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2應用定律解題的思路(1)分清有多少形式的能如動能、勢能(包括重力勢能、彈性勢能、電勢能)、內(nèi)能等在變化(2)明確哪種形式的能量增加，哪種形式的能量減少，并且列出減少的能量E減和增加的能量E增的表達式(3)列出能量守恒關(guān)系式：E減E增162022/7/30 星期六 應用能量守恒定律解決有關(guān)問題，關(guān)鍵是準確分析有多少種形式的能量在變化，求出減少的總能量E減和增加的總能量E增，然后再依據(jù)能量守

9、恒定律列式求解172022/7/30 星期六【例2】 如圖所示，AB是傾角為的粗糙直軌道，BCD是光滑的圓弧軌道，AB恰好在B點與圓弧相切，圓弧的半徑為R.一個質(zhì)量為m的物體(可以看做質(zhì)點)從直軌道上的P點由靜止釋放，結(jié)果它能在兩軌道間做往返運動已知P點與圓弧的圓心O等高，物體與軌道AB間的動摩擦因數(shù)為.求：(1)物體做往返運動的整個過程中在AB軌道上通過的總路程；(2)最終當物體通過圓弧軌道最低點E時，對圓弧軌道的壓力大?。?3)為使物體能順利到達圓弧軌道的最高點D，釋放點距B點的距離L應滿足什么條件？182022/7/30 星期六思路點撥：因為摩擦力始終對物體做負功，所以物體最終在對應圓心

10、角為2的圓弧上往復運動對第(1)問可考慮對全過程應用動能定理物體恰好能到達D點時，重力提供向心力解析導引：(1)問：物體在P點的初速度為零，當它在兩軌道間往返運動時，只要能進入B點以上的粗糙直軌道，滑動摩擦力就始終做負功，物體的機械能減少，這樣導致物體最終能上升的最高點為B點試由動能定理求出物體在AB軌道上的總路程192022/7/30 星期六202022/7/30 星期六212022/7/30 星期六 處理動力學問題，動能定理比牛頓運動定律更具普遍性，而且更簡捷方便對全過程應用動能定理，往往能使問題得到簡單求解222022/7/30 星期六針對訓練21：小物塊A的質(zhì)量為m，物塊與坡道間的動摩

11、擦因數(shù)為，水平面光滑；坡道頂端距水平面高度為h，傾角為；物塊從坡道進入水平滑道時，在底端O點處無機械能損失，重力加速度為g.將輕彈簧的一端連接在水平滑道M處并固定在墻上，另一自由端恰位于坡道的底端O點，如圖所示物塊A從坡頂由靜止滑下，求：(1)物塊滑到O點時的速度大?。?2)彈簧為最大壓縮量時的彈性勢能；(3)物塊A被彈回到坡道上升的最大高度232022/7/30 星期六242022/7/30 星期六考點一：考查摩擦力做功的特點【例1】 (基礎題)一子彈水平射入原來靜止在光滑水平桌面上的木塊中，如圖，當子彈深入木塊2 cm時，木塊相對桌面滑行了1 cm，設木塊對子彈的阻力恒定此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能

12、與子彈損失的動能之比為()A11 B23 C12 D13252022/7/30 星期六答案：B.262022/7/30 星期六考點二：考查能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的應用【例2】 (能力題)如圖所示，一物體質(zhì)量m2 kg，在傾角為37的斜面上的A點以初速度v03 m/s下滑，A點距彈簧上端B的距離lAB4 m當物體到達B后將彈簧壓縮到C點，最大壓縮量lBC0.2 m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為D點，D點距A點的距離lAD3 m擋板及彈簧質(zhì)量不計，g取10 m/s2，sin 370.6，求：(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)；(2)彈簧的最大彈性勢能Epm.272022/7/30 星期六282

13、022/7/30 星期六答案：(1)0.52(2)24.4 J 解決此類問題時，緊抓“能量”這條線索，分析出現(xiàn)幾種能量形式，分別是多少，根據(jù)能量守恒定律列方程求解292022/7/30 星期六302022/7/30 星期六312022/7/30 星期六 解決此題的關(guān)鍵是分清各種形式能的變化情況和各力的做功正負綜合運用功能關(guān)系求解322022/7/30 星期六332022/7/30 星期六【測控導航】 考點題號1.做功與相應能的轉(zhuǎn)化1、2、3、6、82.摩擦力做功的特點及能的轉(zhuǎn)化4、53.能量守恒定律的綜合應用7、9、10342022/7/30 星期六1一塊質(zhì)量為m的木塊放在地面上，用一根彈簧連

14、著木塊，如圖所示，用恒力F拉彈簧，使木塊離開地面，如果力F的作用點向上移動的距離為h，則(C)A木塊的重力勢能增加了mghB木塊的機械能增加了FhC拉力所做的功為FhD木塊的動能增加了Fh解析：力F的作用點向上移動h距離，故力做功為Fh，彈簧、木塊系統(tǒng)機械能增加Fh，因彈簧形變，彈性勢能增加，木塊的動能、重力勢能增加，即：Ep彈Ep重EkFh，所以選項C正確，A、B、D錯誤352022/7/30 星期六362022/7/30 星期六3如圖所示，具有一定初速度的物塊，沿傾角為30的粗糙斜面向上運動的過程中，受一個恒定的沿斜面向上的拉力F作用，這時物塊的加速度大小為4 m/s2，方向沿斜面向下，那

15、么，在物塊向上運動過程中，g取10 m/s2正確的說法是(A)A物塊的機械能一定增加B物塊的機械能一定減小C物塊的機械能可能不變D物塊的機械能可能增加也可能減小解析：物塊向上運動，滑動摩擦力f向下，由牛頓第二定律知：mgsin fFma因為a4 m/s2，而gsin 5 m/s2故Ff，F(xiàn)與f的合力做正功，機械能增加，選項A正確372022/7/30 星期六4(2011年湖北模擬)如圖所示有三個斜面1、2、3，斜面1與2底邊相同，斜面2和3高度相同，同一物體與三個斜面的動摩擦因數(shù)相同，當它分別沿三個斜面從頂端由靜止下滑到底端時，下列說法正確的是(B)A三種情況下物體損失的機械能E3E2E1B三

16、種情況下摩擦產(chǎn)生的熱量Q1Q2Q3C到達底端的速度v1v2v3D運動的時間t1t2t3解析：斜面上克服摩擦力做的功大小為mgs水平，斜面1、2的水平位移相同，故產(chǎn)生熱量和損失機械能相同，A錯；斜面2的水平位移小于3的水平位移，故從斜面3下滑時產(chǎn)生熱量較多，B對；斜面1、2比較，損失能量相同，但斜面1下滑時重力勢能較大，到底端時速率較大，斜面2和3比較，斜面3損失能量較多，初始重力勢能相同，故從斜面3下滑到底端時速率最小，C錯；由于動摩擦因數(shù)和斜面1、2的傾角關(guān)系未知，無法確定t1和t2，但顯然t2小于t3，D錯382022/7/30 星期六5一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊

17、，并從中穿出，對于這一過程，下列說法正確的是(D)A子彈減少的機械能等于木塊增加的機械能B子彈減少的機械能等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量C子彈減少的機械能等于木塊增加的動能和內(nèi)能之和D子彈減少的動能等于木塊增加的動能與子彈和木塊系統(tǒng)增加的內(nèi)能之和解析：由于子彈穿過木塊的過程中與木塊有相對位移，所以子彈減少的動能轉(zhuǎn)化為木塊的動能和子彈與木塊系統(tǒng)增加的內(nèi)能，選項A、B、C錯，D正確392022/7/30 星期六6如圖所示，一輕彈簧固定在長木板M的左端，右端與小木塊m相連，且m與M及M與地面間接觸面均光滑開始時，m與M均靜止，現(xiàn)同時對m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2.在兩物體開始運動后的整個運動過程中，

18、對m、M和彈簧組成的系統(tǒng)(整個過程彈簧形變不超過其彈性限度)，下列說法正確的是(D)A由于F1、F2等大反向，故系統(tǒng)的機械能守恒B由于F1、F2分別對m、M做正功，故系統(tǒng)的動能不斷增加C由于F1、F2分別對m、M做正功，故系統(tǒng)的機械能不斷增加D當彈簧彈力大小與F1、F2大小相等時，m、M的動能最大解析：m、M分別受到水平拉力F1、F2及彈簧彈力的作用，開始時拉力大于彈力，m向右加速運動，M向左加速運動，F(xiàn)1、F2對兩物體均做正功，所以系統(tǒng)的機械能增加當拉力等于彈簧彈力時，物體速度最大，故動能最大；當拉力小于彈力時，物體做減速運動，系統(tǒng)的動能又開始減小，但此階段系統(tǒng)的機械能繼續(xù)增大當速度減小到零

19、以后，兩物體反向加速運動，拉力F1、F2均做負功，系統(tǒng)的機械能又開始減小本題正確選項為D.402022/7/30 星期六7如圖所示，水平面上的輕彈簧一端與物體相連，另一端固定在墻上的P點，已知物體的質(zhì)量為m2.0 kg，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)0.4，彈簧的勁度系數(shù)k200 N/m.現(xiàn)用力F拉物體，使彈簧從處于自然狀態(tài)的O點由靜止開始向左移動10 cm，這時彈簧具有彈性勢能Ep1.0 J，物體處于靜止狀態(tài)若取g10 m/s2，則撤去外力F后(B)A物體向右滑動的距離可以達到12.5 cmB物體向右滑動的距離一定小于12.5 cmC物體回到O點時速度最大D物體到達最右端時動能為零，系統(tǒng)機械能也為零412022/7/30 星期六8(2010年福建省聯(lián)考)質(zhì)量相等的兩木塊A、B用一輕彈簧栓接，靜置于水平地面上，如圖(a)所示現(xiàn)用一豎直向上的力F拉動木塊A，使木塊A向上做勻加速直線運動，如圖(b)所示從木塊A開始做勻加速直線運動到木塊B將要離開地面的這一過程，設此過程彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，則下列說法