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文檔簡介
1、功能關(guān)系、能量守恒定律 【學習目標】理解功能關(guān)系,掌握能量守恒定律。【重點難點】功能關(guān)系的應(yīng)用 【自主學習】教師評價: (等第)一、 功能關(guān)系1功能關(guān)系:做功的過程就是轉(zhuǎn)化過程,做多少功就有多少某種形式的能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。2功是能量轉(zhuǎn)化的 。3常見力做功與能量轉(zhuǎn)化的對應(yīng)關(guān)系: 重力所做的功等于 能的變化 彈簧的彈力所做的功等于 能的變化 合外力所做的功等于 能的增加 只有重力和彈簧的彈力做功, 守恒 重力和彈簧的彈力以外的力所做的功等于 能的增加 克服一對滑動摩擦力所做的凈功等于 能的增加 電場力所做的功等于 能的減少 克服安培力所做的功等于 能的增加二、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)
2、生,也不會憑空消失,它只能從一種形式 為別的形式,或從一個物體 到另一個物體在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變,這就是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律表達式: 自主測評:1、質(zhì)量為3kg的物體在空中以8m/s2的加速度豎直下降2m的過程中,物體的機械能 (填“增加”或“減少”) J,重力勢能 (“增加”或“減少”) J,動能 (“增加”或“減少”) J2、以初速度v0豎直上拋一個質(zhì)量為m的小球,小球運動過程中所受阻力F阻大小不變,上升最大高度為 h ,則拋出過程中,人手對小球做的功為( ) 3、水平地面上原來分散平放著n塊磚,每塊磚的質(zhì)量均為m,厚度均為d,某人以靠墻的一塊磚做底,將分散的磚一塊一塊的仍平放著疊
3、放起來,則在這一過程中,此人至少做功( ) 4、如圖所示輕彈簧一端固定在墻上的O點,處于自然長度狀態(tài)時,另一端在B點今將一質(zhì)量為m的物體靠在彈簧的右端,并用力向左推物體,壓縮彈簧至A點,然后由靜止釋放物體,物體在水平面上滑行到C點停止已知AC距離為S,若將物體拴接在彈簧的右側(cè),同樣將其推至A點,再由靜止釋放,彈簧與物體將振動至最后靜止,則振動的總路程L與S相比較,下列關(guān)系正確的是( )AL一定小于S BL一定等于S CL一定大于S DL小于、等于S都有可能5:一滑塊放在如圖所示的凹形斜面上,斜面固定于水平地面,用拉力F沿斜面向下拉小滑塊,小滑塊沿斜面運動了一段距離若已知在這過程中,拉力F所做的
4、功為A,斜面對滑塊的作用力所做的功為B,重力所做的功為C,空氣阻力所做的功為D,則小滑塊的動能的增量為 ,重力勢能的增量為 ,機械能的增量為 6:在離地面高為 h 處豎直上拋一質(zhì)量為 m 的物塊,拋出時的速度為v0,當它落到地面時速度為 v ,用 g 表示重力加速度,則在此過程中物塊克服空氣阻力所做的功等于( ) 7. 2020江蘇如圖所示,平直木板AB傾斜放置,板上的P點距A端較近,小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)由A到B逐漸減小,先讓物塊從A由靜止開始滑到B。然后,將A著地,抬高B,使木板的傾角與前一過程相同,再讓物塊從B由靜止開始滑到A。上述兩過程相比較,下列說法中一定正確的有A 物塊經(jīng)過P點
5、的動能,前一過程較小B 物塊從頂端滑到P點的過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量,前一過程較少C物塊滑到底端的速度,前一過程較大D物塊從頂端滑到底端的時間,前一過程較長8、如圖所示,一輕繩吊著粗細均勻的棒,棒下端離地面高,上端套著一個細環(huán)。棒和環(huán)的質(zhì)量均為m,相互間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力kmg(k1)。斷開輕繩,棒和環(huán)自由下落。假設(shè)棒足夠長,與地面發(fā)生碰撞時,觸地時間極短,無動能損失。棒在整個運動過程中始終保持豎直,空氣阻力不計。求:()棒第一次與地面碰撞彈起上升過程中,環(huán)的加速度。()從斷開輕繩到棒與地面第二次碰撞的瞬間,棒運動的路程。()從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止,摩擦力對環(huán)及棒做的總功。二、我的疑問
6、:三、【合作探究】1功能關(guān)系的應(yīng)用物體以100J的初動能從斜面底端向上運動,中途第一次通過斜面上M點時,其動能減少了80J,機械能減少了32J。則當物體沿斜面重新返回底端時,其動能為 J。hv0AB2摩擦力功與內(nèi)能關(guān)系如圖所示,繃緊的傳送帶與水平面的夾角=30,皮帶在電動機的帶動下,始終保持v0=2m/s的速率運行將一質(zhì)量m=10kg的工件(可看為質(zhì)點)輕輕放在皮帶的底端A點,工件能被傳送到頂端B點已知工件與皮帶間的動摩擦因數(shù),A點與B點的高度差h=1.4m,取g=10m/s2求:(1)工件由A點到B點經(jīng)過的時間t (2)此過程中摩擦力對工件做的功W (3)因運送此工件,電動機需多消耗的電能E
7、四【課堂檢測】1上端固定的一根細線下面懸掛一擺球,擺球在空氣中擺動,擺動的幅度越來越小,對此現(xiàn)象下列說法正確的是()A擺球機械能守恒B總能量守恒,擺球的機械能正在減少,減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C能量正在消失 D只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化2質(zhì)量為m的物體在豎直向上的恒力F作用下減速上升了H,在這個過程中,下列說法中正確的有()A物體的重力勢能增加了mgH B物體的動能減少了FHC物體的機械能增加了FH D物體重力勢能的增加小于動能的減少3如圖所示,一木塊放在光滑水平面上,一子彈水平射入木塊中,射入深度為d,平均阻力為Ff.設(shè)木塊離原點s遠時開始勻速前進,下列判斷正確的是()AFf s量度子彈損失
8、的動能BFf d量度子彈損失的動能CFf (sd)量度子彈損失的動能DFf d量度子彈、木塊系統(tǒng)總機械能的損失4如圖所示,在光滑四分之一圓弧軌道的頂端a點,質(zhì)量為m的物塊(可視為質(zhì)點)由靜止開始下滑,經(jīng)圓弧最低點b滑上粗糙水平面,圓弧軌道在b點與水平軌道平滑相接,物塊最終滑至c點停止若圓弧軌道半徑為R,物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為,下列說法正確的是()A物塊滑到b點時的速度為B物塊滑到b點時對b點的壓力是3mgCc點與b點的距離為 D整個過程中物塊機械能損失了mgR5如圖所示,木塊A放在木塊B的左端,用恒力F將A拉至B的右端,第一次將B固定在地面上,F(xiàn)做功為W1,生熱為Q1;第二次讓B可以在光
9、滑地面上自由滑動,F(xiàn)做的功為W2,生熱為Q2,則應(yīng)有()AW1W2,Q1Q2 BW1W2,Q1Q2CW1W2,Q1Q2 DW1W2,Q1Q26.( 09上海)小球由地面豎直上拋,上升的最大高度為H,設(shè)所受阻力大小恒定,地面為零勢能面在上升至離地高度h處,小球的動能是勢能的2倍,在下落至離地高度h處,小球的勢能是動能的2倍,則h等于()A. B. C. D.7如圖所示,某段滑雪雪道傾角為30,總質(zhì)量為m(包括雪具在內(nèi))的滑雪運動員從距底端高為h處的雪道上由靜止開始勻加速下滑,加速度為g.在他從上向下滑到底端的過程中,下列說法正確的是()A運動員減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能B運動員獲得的動能為mg
10、h C運動員克服摩擦力做功為mghD下滑過程中系統(tǒng)減少的機械能為mgh8滑板是現(xiàn)在非常流行的一種運動,如圖所示,一滑板運動員以7 m/s的初速度從曲面的A點下滑,運動到B點速度仍為7 m/s,若他以6 m/s的初速度仍由A點下滑,則他運動到B點時的速度()A大于6 m/s B等于6 m/sC小于6 m/s D條件不足,無法計算9滑塊以速率v1靠慣性沿固定斜面由底端向上運動,當它回到出發(fā)時速率變?yōu)関2,且v2v1,若滑塊向上運動的位移中點為A,取斜面底端重力勢能為零,則( )A.上升時機械能減小,下降時機械能增大B.上升時機械能減小,下降時機械能也減小C.上升過程中動能和勢能相等的位置在A點上方
11、D.上升過程中動能和勢能相等的位置在A點下方10. 2020全國卷如圖,MNP 為整直面內(nèi)一固定軌道,其圓弧段MN與水平段NP相切于N、P端固定一豎直擋板。M相對于N的高度為h,NP長度為s.一木塊自M端從靜止開始沿軌道下滑,與擋板發(fā)生一次完全彈性碰撞后停止在水平軌道上某處。若在MN段的摩擦可忽略不計,物塊與NP段軌道間的滑動摩擦因數(shù)為,求物塊停止的地方與N點距離的可能值。11.一質(zhì)量為M=2kg的小物塊隨足夠長的水平傳送帶一起運動,被一水平向左飛來的的子彈擊中,子彈并從物塊中穿過,如圖所示,地面觀察著記錄了小物塊被擊中后的速度隨時間的變化關(guān)系,如圖所示(圖中取向右運動的方向為正方向),已知傳
12、送帶的速度保持不變,(1)指出傳送帶的速度v的方向及大小,說明理由。(2)計算物塊與傳送帶間的動摩擦系數(shù)?(3)計算物塊對傳送帶總共做了多少功?系統(tǒng)有多少能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?【學習日記】教師評價: (等第)13.如圖所示,質(zhì)量為m的滑塊,放在光滑的水平平臺上,平臺右端B與水平傳送帶相接,傳送帶的運行速度為v0,長為L.今將滑塊緩慢向左壓縮固定在平臺上的輕彈簧,到達某處時突然釋放,當滑塊滑到傳送帶右端C時,恰好與傳送帶速度相同滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為. (1)試分析滑塊在傳送帶上的運動情況;(2)若滑塊離開彈簧時的速度大于傳送帶的速度,求釋放滑塊時,彈簧具有的彈性勢能;(3)若滑塊離開彈簧時的速
13、度大于傳送帶的速度,求滑塊在傳送帶上滑行的整個過程中產(chǎn)生的熱量圖54136(09江蘇)如圖5413所示,兩質(zhì)量相等的物塊A、B通過一輕質(zhì)彈簧連接,B足夠長、放置在水平面上,所有接觸面均光滑彈簧開始時處于原長,運動過程中始終處在彈性限度內(nèi)在物塊A上施加一個水平恒力,A、B從靜止開始運動到第一次速度相等的過程中,下列說法中正確的有()A當A、B加速度相等時,系統(tǒng)的機械能最大B當A、B加速度相等時,A、B的速度差最大C當A、B速度相等時,A的速度達到最大D當A、B速度相等時,彈簧的彈性勢能最大解析:(1)若滑塊沖上傳送帶時的速度小于帶速,則滑塊在帶上由于受到向右的滑動摩擦力而做勻加速運動;若滑塊沖上
14、傳送帶時的速度大于帶速,則滑塊由于受到向左的滑動摩擦力而做勻減速運動(2)設(shè)滑塊沖上傳送帶時的速度為v,由機械能守恒Epmv2.設(shè)滑塊在傳送帶上做勻減速運動的加速度大小為a,由牛頓第二定律:mgma.由運動學公式v2v022aL.解得Epmv02mgL.(3)設(shè)滑塊在傳送帶上運動的時間為t,則t時間內(nèi)傳送帶的位移sv0tv0vat滑塊相對傳送帶滑動的位移sLs相對滑動生成的熱量Qmgs解得QmgLmv0(v0)答案:(1)見解析(2)mv02mgL(3)mgLmv0(v0)運用能的轉(zhuǎn)化與守恒定律解題時應(yīng)首先弄清楚各種能量間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,這種轉(zhuǎn)化是靠做功實現(xiàn)的。因此,物體運動過程中各個力的功是解題
15、的關(guān)鍵,抓住能量轉(zhuǎn)化和各個力的功是解決這種問題的基礎(chǔ)。舉一反三如圖所示,由理想電動機帶動的傳送帶以速度v保持水平方向的勻速傳動,傳送帶把A處的無初速度放人的一個工件(其質(zhì)量為m)運送到B處。A,B之間的距離為L(L足夠長)。那么該電動機每傳送完這樣一個工件多消耗的電能為( )AmgL BmgL+ mv2/2Cmv2/2 Dm v2成功體驗1(07年4月蘇州中學調(diào)研卷)如圖所示,彈簧下面掛一質(zhì)量為m的物體,物體在豎直方向上作振幅為A的簡諧運動,當物體振動到最高點時,彈簧正好為原長。則物體在振動過程中( A C )A物體在最低點時的彈力大小應(yīng)為2mgB彈簧的彈性勢能和物體動能總和不變C彈簧的最大彈
16、性勢能等于2mgAD物體的最大動能應(yīng)等于mgA2(南平一中2020學年段階段考試)如圖所示,滑塊以某一速率沿固定斜面由底端A向上運動,到達最高點B時離地面的高度為H,然后又沿斜面返回,回到出發(fā)點A時的速率為原來速率的一半若取斜面底端重力勢能為零,求上升過程中滑塊動能等于重力勢能時的位置離地面的高度 3(上海市建虹高級中學2020學年月考試卷)BAF如圖所示,水平桌面AB長L=1.5m,B端連接一個光滑斜面使一個質(zhì)量為m0.5kg的小木塊在F=1.5N的水平拉力作用下,從桌面上A端由靜止開始向右運動,木塊到達B端時撤去拉力F,木塊由于慣性沖上斜面,而后又沿斜面滑下,最后停在AB的中點忽略在連接處
17、由于碰撞損失的能量,取g=10m/s2求:(1)木塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù);(2)木塊沿斜面上升的最大高度h4如圖是建筑工地常用的一種“深穴打夯機”,電動機帶動兩個滾輪勻速轉(zhuǎn)動將夯桿從深坑提上來,當夯桿底端剛到達坑口時,兩個滾輪彼此分開,將夯桿釋放,夯桿只在重力作用下運動,落回深坑,夯實坑底,且不反彈。然后兩個滾輪再次壓緊,夯桿被提到坑口,如此周而復始。已知兩個滾輪邊緣的線速度恒為v=4m/s,滾輪對夯桿的正壓力FN=2104N,滾輪與夯桿間的動摩擦因數(shù)=0.3,夯桿質(zhì)量m=1103kg,坑深h=6.4m,假定在打夯的過程中坑的深度變化不大可以忽略,g=10m/s2。求:(1)夯桿被滾輪壓緊,加速上升至與滾輪速度相同時離底的高度;(2)每個打夯周期中,滾輪將夯桿提起的過程中,電動機對夯桿所做的功;(3)每個打夯周期中滾輪與夯桿間因摩擦產(chǎn)生的熱量;(4)打夯周期。參考答案1AC 28H/13 3 h=0.15mv0、amgf1N導示: (1)工件相對傳送帶滑動時,受力如圖,由牛頓第二定律有 由上式代入
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