（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復習 第五章 機械能 第4講 功能關系 能量守恒定律課件

1、大一輪復習講義 第五章機械能 第4講功能關系能量守恒定律 NEIRONGSUOYIN 內容索引 過好雙基關 研透命題點 隨堂測試 回扣基礎知識 訓練基礎題目 細研考綱和真題 分析突破命題點 隨堂檢測 檢測課堂學習效果 課時作業(yè) 限時訓練 練規(guī)范 練速度 過好雙基關 一、幾種常見的功能關系及其表達式 力做功能的變化定量關系 合力的功動能變化WEk2Ek1Ek 重力的功重力勢能變化 (1)重力做正功，重力勢能_ (2)重力做負功，重力勢能_ (3)WGEp_ 彈簧彈力的功彈性勢能變化 (1)彈力做正功，彈性勢能_ (2)彈力做負功，彈性勢能_ (3)WFEpEp1Ep2 減少 增加 Ep1Ep2

2、減少 增加 只有重力、彈簧 彈力做功 機械能_機械能守恒E_ 除重力和彈簧彈 力之外的其他力 做的功 機械能_ (1)其他力做多少正功，物體的機械能 就 多少 (2)其他力做多少負功，物體的機械能 就 多少 (3)W其他E 一對相互作用的滑 動摩擦力的總功 機械能_ 內能_ (1)作用于系統(tǒng)的一對滑動摩擦力一定 做負功，系統(tǒng)內能_ (2)摩擦生熱Q_ 0不變化 增加 變化 減少 減少 增加 增加 Ffx相對 自測1升降機底板上放一質量為100 kg的物體，物體隨升降機由靜止開始豎 直向上移動5 m時速度達到4 m/s，則此過程中(g取10 m/s2，不計空氣阻力) A.升降機對物體做功5 80

3、0 J B.合外力對物體做功5 800 J C.物體的重力勢能增加500 J D.物體的機械能增加800 J 二、能量守恒定律 1.內容 能量既不會憑空 ，也不會憑空消失，它只能從一種形式 為另一種形 式，或者從一個物體 到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量 . 2.表達式 E減 . 轉移 轉化產生 保持不變 E增 3.基本思路 (1)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)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. 自測2如圖1所示，一質量均勻的不可伸長的繩索重為G，A、B兩端固定在 天花板上，現(xiàn)在最低點C

4、施加一豎直向下的力將繩索緩慢拉到D點，在此過程 繩索AB的重心位置將 A.逐漸升高 B.逐漸降低 C.先降低后升高 D.始終不變 圖1 解析由題意知外力對繩索做正功，故機械能增加，重心升高，故選A. 研透命題點 1.靜摩擦力做功 (1)靜摩擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功. (2)相互作用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零. (3)靜摩擦力做功時，只有機械能的相互轉移，不會轉化為內能. 2.滑動摩擦力做功的特點 (1)滑動摩擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功. (2)相互間存在滑動摩擦力的系統(tǒng)內，一對滑動摩擦力做功將產生兩種可能效果： 機械能全部轉化為內能； 有一部分機械能在

5、相互摩擦的物體間轉移，另外一部分轉化為內能. 命題點一摩擦力做功與能量轉化 (3)摩擦生熱的計算：QFfx相對.其中x相對為相互摩擦的兩個物體間的相對路程. 從功的角度看，一對滑動摩擦力對系統(tǒng)做的總功的絕對值等于系統(tǒng)內能的增 加量；從能量的角度看，其他形式能量的減少量等于系統(tǒng)內能的增加量. 例1(多選)如圖2所示，一水平傳送帶以速度v勻速運動，將質量為m的小工 件輕輕放到水平傳送帶上，工件在傳送帶上滑動一段時間后與傳送帶保持相 對靜止，在上述過程中 A.工件對傳送帶做功為 mv2 B.傳送帶與工件間摩擦產生熱量為 mv2 C.傳送帶因為傳送工件需要多做的功為mv2 D.傳送帶對工件做的功為 m

6、v2 圖2 變式1如圖3甲所示，長木板A放在光滑的水平面上，質量為m2 kg的另一 物體B(可看成質點)以水平速度v02 m/s滑上原來靜止的長木板A的上表面.由 于A、B間存在摩擦，之后A、B速度隨時間變化情況如圖乙所示，則下列說法 正確的是(g取10 m/s2) A.木板獲得的動能為2 J B.系統(tǒng)損失的機械能為4 J C.木板A的最小長度為2 m D.A、B間的動摩擦因數(shù)為0.1 圖3 解析由題圖乙可知，第1 s內A、B的加速度大小都為1 m/s2，根據(jù)牛頓第二 定律知二者質量相等，木板獲得的動能為1 J，選項A錯誤； 由vt圖象可求出二者相對位移大小為1 m，選項C錯誤； 分析B的受力

7、，根據(jù)牛頓第二定律，可求出0.1，選項D正確. 1.只涉及動能的變化用動能定理分析. 2.只涉及重力勢能的變化，用重力做功與重力勢能變化的關系分析. 3.只涉及機械能的變化，用除重力和彈簧的彈力之外的力做功與機械能變化 的關系分析. 命題點二功能關系的理解與應用 例2(2018無錫市期中)如圖4所示，楔形木塊固定在水平面上，斜面AB、 BC與水平面的夾角分別為53、37.質量分別為2m、m的兩滑塊P、Q通過不 可伸長的輕繩跨過輕質定滑輪連接，輕繩與斜面平行.已知滑塊P與AB間的動 摩擦因數(shù)為 ，其他摩擦不計，在兩滑塊運動的過程中 A.Q動能的增加量等于輕繩對Q做的功 B.Q機械能的增加量等于P

8、機械能的減少量 C.P機械能的減少量等于系統(tǒng)摩擦產生的熱量 D.P克服繩子拉力做的功等于繩子拉力對Q做的功 圖4 解析在兩滑塊運動的過程中，Q沿斜面上升，輕繩的拉力和重力都對Q做功， 由動能定理知Q動能的增加量等于輕繩對Q做的功與重力做功的代數(shù)和，故A 錯誤. 由于P下滑過程中要產生內能，所以Q機械能的增加量與系統(tǒng)摩擦產生的內能 之和等于P機械能的減少量，故B錯誤. 根據(jù)能量守恒定律知，P機械能的減少量等于系統(tǒng)摩擦產生的熱量與Q機械能 的增加量之和，故C錯誤. 由題圖可知，P與Q位移的大小是相等的，繩子對P與對Q的拉力大小也相等， 所以P克服繩子拉力做的功等于繩子拉力對Q做的功，故D正確. 變

9、式2(多選)如圖5所示，質量為m的物體(可視為質點)以某一速度從A點沖上 傾角為30的固定斜面，其減速運動的加速度為 g，此物體在斜面上能夠上升 的最大高度為h，則在這個過程中物體 A.重力勢能增加了mgh 圖5 C.動能損失了mgh 1.兩點理解 (1)某種形式的能量減少，一定有另外形式的能量增加，且減少量和增加量相 等，即E減E增. (2)某個物體的能量減少，一定有別的物體的能量增加，且減少量和增加量相 等，即EA減EB增. 2.解題思路 (1)當涉及滑動摩擦力做功，機械能不守恒時，一般應用能的轉化和守恒定律. (2)解題時，首先確定初末狀態(tài)，然后分析狀態(tài)變化過程中哪種形式的能量減 少，哪

10、種形式的能量增加，求出減少的能量總和E減和增加的能量總和E增， 最后由E減E增列式求解. 命題點三能量守恒定律的應用 例3(2018徐州市期中)如圖6所示，水平輕質彈簧一端固定在墻壁上的O點， 另一端自由伸長到A點，OA之間的水平面光滑.固定曲面在B處與水平面平滑 連接.AB之間的距離s1 m.質量m0.2 kg的小物塊開始時靜置于水平面上的B 點，物塊與AB水平面間的動摩擦因數(shù)0.4.現(xiàn)給物塊一個水平向左v05 m/s 的初速度，重力加速度g取10 m/s2. (1)求彈簧被壓縮到最短時所具有的彈性勢能Ep； 答案1.7 J 解析物塊從B向左經(jīng)過A到將彈簧壓到最短的過程，根據(jù)功能關系，有：

11、圖6 (2)求物塊返回B點時的速度大小； 答案3 m/s 解析物塊從B向左開始到向右返回B的過程，根據(jù)動能定理，有： (3)若物塊能沖上曲面的最大高度h0.2 m，求物塊沿曲面上滑過程所產生的 熱量. 答案0.5 J 解析對物塊從向右經(jīng)過B到最高點過程，根據(jù)能量守恒定律，有： 代入數(shù)據(jù)解得：Q0.5 J. 變式3(2018揚州市一模)如圖7所示，在某電視臺舉辦的沖關游戲中，AB是 處于豎直平面內的光滑圓弧軌道.半徑R1.6 m，BC是長度為L13 m的水平 傳送帶，CD是長度為L23.6 m的水平粗糙軌道，AB、CD軌道與傳送帶平滑 連接，參賽者抱緊滑板從A處由靜止下滑.參賽者和滑板可視為質點

12、，參賽者 質量m60 kg，滑板質量可忽略，已知滑板與傳送帶、水平軌道的動摩擦因 數(shù)分別為10.4、20.5，g取10 m/s2，求： (1)參賽者運動到圓弧軌道B處對 軌道的壓力大小； 圖7 答案1 200 N 代入數(shù)據(jù)得：vB4 m/s 在B點，對參賽者，由牛頓第二定律得： 代入數(shù)據(jù)得：FN1 200 N 由牛頓第三定律知參賽者運動到圓弧軌道B處對軌道的壓力大小為：FNFN 1 200 N (2)若參賽者恰好能運動至D點，求傳送帶運轉速率及方向； 答案6 m/s順時針轉動 解析參賽者由C到D的過程，由動能定理得： 所以傳送帶運轉方向為順時針方向. 假設參賽者在傳送帶上一直加速，設到達C點的

13、速度為v， 故假設不成立，參賽者在傳送帶上先勻加速到6 m/s，再做勻速運動，所以傳 送帶速率為6 m/s. (3)在第(2)問中，傳送帶由于傳送參賽者多消耗的電能. 答案720 J 解析參賽者在傳送帶上做勻加速運動的時間為： 此過程中參賽者與傳送帶間的相對位移大小為： 代入數(shù)據(jù)解得E720 J. 隨堂測試 1.(2018泰州中學期中)如圖8，跳傘員跳傘后最初一段時間降落傘并不張開， 跳傘員在重力和空氣阻力作用下做加速運動，下落一定高度后，降落傘張開， 跳傘員做減速運動，速度降至一定值后便不再降低，跳傘員以這一速度勻速 下降.在跳傘過程中，下列說法中正確的是 A.降落傘張開后到落地的過程中，跳

14、傘員始終處 于超重狀態(tài) B.跳傘員在整個下落過程中機械能一直減小 C.跳傘員在整個下落過程中機械能先增大后減小 D.如果在下落過程中，受到水平吹來的風，跳傘 員將做平拋運動 1234 圖8 2.(2018揚州中學月考)如圖9所示，圖甲為水平傳送帶，圖乙為傾斜傳送帶， 兩者長度相同，均沿順時針方向轉動，轉動速度大小相等，將兩個完全相同 的物塊分別輕放在圖甲、乙傳送帶上的A端，兩物塊均由靜止開始做勻加速 運動，到B端時均恰好與傳送帶速度相同，則下列說法正確的是 C.圖甲、乙中傳送帶對物塊做的功都等于物塊動能的增加量 D.圖甲、乙中傳送帶對物塊做的功都等于物塊機械能的增加量 1234 圖9 A.圖甲

15、中物塊運動時間小于圖乙中物塊 運動時間 B.圖甲、乙中傳送帶和物塊間因摩擦產 生的熱量相等 間t相等，故A錯誤； 物塊與傳送帶間的相對位移xvtLL，可知相對位移大小相等，由a ，知 加速度大小相等.根據(jù)牛頓第二定律得：題圖甲中有Ff1ma，題圖乙中有Ff2 mgsin ma，可得Ff1v2，已知傳送帶的速度 保持不變，則 C.0t2內，傳送帶對物塊做功為W D.0t2內物塊動能變化量大小一定小于物塊與傳送帶間摩擦而產生的熱量 1234567891011 圖7 A.物塊在0t1內運動的位移比在t1t2 內運動的位移小 B.若物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為， 那么tan 12 9.(2018如皋市

16、模擬四)以一定的初速度從地面豎直向上拋出一小球，小球上 升到最高點之后，又落回到拋出點，假設小球所受空氣阻力與速度大小成正 比，則小球在運動過程中的機械能E隨離地高度h變化關系可能正確的是 1234567891011 綜合提升練 12 12345678910 解析由于Ffkv，由能量關系可知：上升過程中，速度減小，故Eh圖象 的斜率隨h的增大而減?。幌陆颠^程中，速度增大，故Eh圖象的斜率隨h的 減小而增大；上升過程中平均阻力大于下降過程中的平均阻力，故上升過程 中機械能的減少量比下降過程中機械能的減少量大，則圖象D正確，A、B、 C錯誤. 1112 10.(多選)(2018江蘇百校大聯(lián)考)如圖

17、8所示，輕質彈簧一端固定在水平面上的 轉軸O上，另一端與套在粗糙固定直桿A處質量為m的小球(可視為質點)相連， A點到水平面的高度為h，直桿的傾角為30，OAOC，B為AC的中點，OB等 于彈簧原長，小球從A處由靜止開始下滑，第一次經(jīng)過B處的速度為v，運動 到C處速度為零；然后小球獲得一初動能Ek由C處沿直桿向上滑行，恰好能到 達出發(fā)點A，已知重力加速度為g，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，下列說 法正確的是 A.Ek2mgh B.小球下滑過程中，AB段與BC段摩擦力做功相等 C.彈簧具有的最大彈性勢能為 mv2 D.撤去彈簧，小球可以在直桿上處于靜止狀態(tài) 圖8 1234567891011 12

18、 11.(2018無錫市期中)如圖9所示，水平地面上有質量分別為1 kg和4 kg的物體A 和B，兩者與地面間的動摩擦因數(shù)均為0.5，非彈性輕繩的一端固定且離B足夠 遠，另一端跨過光滑輕質滑輪與A相連，滑輪與B相連，初始時，輕繩水平，若 物體A在水平向右的恒力F31 N作用下運動了4 m，重力加速度g10 m/s2，求： (1)物體B因摩擦而產生的熱量； 圖9 1234567891011 答案40 J 解析A運動位移為：xA4 m， B受到的摩擦力為：FfBmBg0.5410 N20 N 由功能關系有：QFfBxB202 J40 J 12 (2)物體A運動4 m時的速度大小； 12345678

19、91011 解析A運動4 m時速度達到最大，設A、B的速度、加速度大小分別為vA、vB、 aA、aB. 則有：vA2vB、aA2aB. 答案8 m/s 其中FfAmAg5 N 代入數(shù)據(jù)解得A的速度為：vA8 m/s 12 (3)物體A、B間輕繩拉力的大小. 1234567891011 解析設輕繩拉力為FT，由牛頓第二定律 對A物體有：FFTFfAmAaA 對B物體有：2FTFfBmBaB 且aA2aB 代入數(shù)據(jù)解得：FT18 N. 答案18 N 12 12.(2019運河中學調研)如圖10甲所示，半徑R0.45 m的光滑 圓弧軌道固定 在豎直平面內，B為軌道的最低點，B點右側的光滑的水平面上緊挨B點有一 靜止的小平板車，平板車質量M1 kg，長度l1 m，小車的上表面與B點等 高，距地面高度h0.2 m.質量m1 kg的物塊(可視為質點)從圓弧最高點A由 靜止釋放.取g10 m/s2.試求： (1)物塊滑到軌道上的B點時對 軌道的壓力大??； 圖10 1234567891011 答案30 N 12 解析物塊從A點到B點的過程中