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

1、第四課時(shí)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(duì)應(yīng)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(wèn)題3能夠用功能關(guān)系和能量守恒定律，結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)等處理綜合性問(wèn)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(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)(2)功和能的幾種表達(dá)形式功和動(dòng)能的關(guān)系：所有外力對(duì)物體所做功的代數(shù)和等于物體動(dòng)能的增加量功和勢(shì)能的關(guān)系：克服重力所做的功等于物體重力勢(shì)能的增加量；彈簧

2、彈力所做的功等于物體彈性勢(shì)能的減少量功和機(jī)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(jī)械能的增加量 研究功能關(guān)系時(shí)，要弄清力對(duì)“誰(shuí)”做功，引起哪種能量形式的轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量保持不變(2)可以從兩個(gè)方面來(lái)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(gè)物體的能量減少，一定存在另一個(gè)物體的能量增加且減少量和增加量相等62022/7/30 星期六(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第66

3、頁(yè)) 1行駛中的汽車制動(dòng)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(guò)程是(A)A物體克服阻力做功B物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量C物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量D物體的機(jī)械能增加解析：汽車制動(dòng)過(guò)程，受摩擦力的作用，動(dòng)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(dòng)能和重力勢(shì)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(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能. 故選項(xiàng)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(shuō)法中錯(cuò)誤的是(A)A在B位置小球動(dòng)能最大B在C位置小球動(dòng)能最大C從AC位置小球重力勢(shì)能的減少大于小球動(dòng)能的增加D從AD位置小球重力勢(shì)能的減少等于彈簧彈性勢(shì)能的增加解析：小球動(dòng)能的增加用合外力做功來(lái)量度，AC小球受的合力一直向下，對(duì)小球做正功，使動(dòng)能增加；CD小球受的合力一直向上，對(duì)小球做負(fù)功，使動(dòng)能減小，所以B正確從AC小球重力勢(shì)能的減少等于小球動(dòng)能的增加和彈性勢(shì)能之和，所以C正確A、D兩位置動(dòng)能均為零，重力做的正功等于彈力做的負(fù)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(zhǎng)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(diǎn)C施加一豎直向下的力將繩繃直在此過(guò)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(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，拉力做功的過(guò)程伴隨著能量的轉(zhuǎn)化拉力做功消耗了拉繩者的化學(xué)能使繩索的重力勢(shì)能增加，所以繩索的重心將升高故本題正確選項(xiàng)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(diǎn)1常見幾種功能關(guān)系功和能是兩個(gè)密切聯(lián)系的物理量，做功的過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，做多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化，做功的正、負(fù)表示能的轉(zhuǎn)化方向下面以圖表方式展示力做功和相應(yīng)能

6、的轉(zhuǎn)化關(guān)系112022/7/30 星期六2摩擦力做功特點(diǎn)122022/7/30 星期六132022/7/30 星期六選項(xiàng)診斷結(jié)論A由動(dòng)能定理，貨物動(dòng)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(jī)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(shì)能的增量對(duì)應(yīng)貨物重力做的負(fù)功大小mghD由功能關(guān)系，貨物機(jī)械能的增量為起重機(jī)拉力做的功m(ga)h【例1】 已知貨物的質(zhì)量為m，在某段時(shí)間內(nèi)起重機(jī)將貨物以a的加速度加速升高h(yuǎn)，則在這段時(shí)間內(nèi)敘述正確的是(重力加速度為g)()A貨物的動(dòng)能一定增加mahmghB貨物的機(jī)械能一定增加mahC貨物的重力勢(shì)能一定增加mahD貨物的

7、機(jī)械能一定增加mahmgh解析：逐項(xiàng)分析如下答案：D.142022/7/30 星期六針對(duì)訓(xùn)練11：質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)水對(duì)他的阻力大小恒為f，那么在他減速下降高度為h的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?()A他的動(dòng)能減少了fhB他的重力勢(shì)能增加了mghC他的機(jī)械能減少了fhD他的機(jī)械能減少了(fmg)h解析：動(dòng)能減少量等于克服合外力所做的功，即(fmg)h，A選項(xiàng)錯(cuò)；重力勢(shì)能減少了mgh，B選項(xiàng)錯(cuò)；機(jī)械能的減少量等于動(dòng)能減少量和重力勢(shì)能減少量之和，即fh，C選項(xiàng)對(duì)，D選項(xiàng)錯(cuò)答案：C.152022/7/30 星期六應(yīng)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(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(yīng)用定律解題的思路(1)分清有多少形式的能如動(dòng)能、勢(shì)能(包括重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、電勢(shì)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(dá)式(3)列出能量守恒關(guān)系式：E減E增162022/7/30 星期六 應(yīng)用能量守恒定律解決有關(guān)問(wèn)題，關(guān)鍵是準(zhǔn)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(diǎn)與圓弧相切，圓弧的半徑為R.一個(gè)質(zhì)量為m的物體(可以看做質(zhì)點(diǎn))從直軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放，結(jié)果它能在兩軌道間做往返運(yùn)動(dòng)已知P點(diǎn)與圓弧的圓心O等高，物體與軌道AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.求：(1)物體做往返運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中在AB軌道上通過(guò)的總路程；(2)最終當(dāng)物體通過(guò)圓弧軌道最低點(diǎn)E時(shí)，對(duì)圓弧軌道的壓力大小；(3)為使物體能順利到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)D，釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的距離L應(yīng)滿足什么條件？182022/7/30 星期六思路點(diǎn)撥：因?yàn)槟Σ亮κ冀K對(duì)物體做負(fù)功，所以物體最終在對(duì)應(yīng)圓心

10、角為2的圓弧上往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)第(1)問(wèn)可考慮對(duì)全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理物體恰好能到達(dá)D點(diǎn)時(shí)，重力提供向心力解析導(dǎo)引：(1)問(wèn)：物體在P點(diǎn)的初速度為零，當(dāng)它在兩軌道間往返運(yùn)動(dòng)時(shí)，只要能進(jìn)入B點(diǎn)以上的粗糙直軌道，滑動(dòng)摩擦力就始終做負(fù)功，物體的機(jī)械能減少，這樣導(dǎo)致物體最終能上升的最高點(diǎn)為B點(diǎn)試由動(dòng)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(dòng)力學(xué)問(wèn)題，動(dòng)能定理比牛頓運(yùn)動(dòng)定律更具普遍性，而且更簡(jiǎn)捷方便對(duì)全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理，往往能使問(wèn)題得到簡(jiǎn)單求解222022/7/30 星期六針對(duì)訓(xùn)練21：小物塊A的質(zhì)量為m，物塊與坡道間的動(dòng)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(jìn)入水平滑道時(shí)，在底端O點(diǎn)處無(wú)機(jī)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(diǎn)，如圖所示物塊A從坡頂由靜止滑下，求：(1)物塊滑到O點(diǎn)時(shí)的速度大小；(2)彈簧為最大壓縮量時(shí)的彈性勢(shì)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(diǎn)一：考查摩擦力做功的特點(diǎn)【例1】 (基礎(chǔ)題)一子彈水平射入原來(lái)靜止在光滑水平桌面上的木塊中，如圖，當(dāng)子彈深入木塊2 cm時(shí)，木塊相對(duì)桌面滑行了1 cm，設(shè)木塊對(duì)子彈的阻力恒定此過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能

12、與子彈損失的動(dòng)能之比為()A11 B23 C12 D13252022/7/30 星期六答案：B.262022/7/30 星期六考點(diǎn)二：考查能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的應(yīng)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(diǎn)以初速度v03 m/s下滑，A點(diǎn)距彈簧上端B的距離lAB4 m當(dāng)物體到達(dá)B后將彈簧壓縮到C點(diǎn)，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(diǎn)，D點(diǎn)距A點(diǎn)的距離lAD3 m擋板及彈簧質(zhì)量不計(jì)，g取10 m/s2，sin 370.6，求：(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)彈簧的最大彈性勢(shì)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(wèn)題時(shí)，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(fù)綜合運(yùn)用功能關(guān)系求解322022/7/30 星期六332022/7/30 星期六【測(cè)控導(dǎo)航】 考點(diǎn)題號(hào)1.做功與相應(yīng)能的轉(zhuǎn)化1、2、3、6、82.摩擦力做功的特點(diǎn)及能的轉(zhuǎn)化4、53.能量守恒定律的綜合應(yīng)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(diǎn)向上移動(dòng)的距離為h，則(C)A木塊的重力勢(shì)能增加了mghB木塊的機(jī)械能增加了FhC拉力所做的功為FhD木塊的動(dòng)能增加了Fh解析：力F的作用點(diǎn)向上移動(dòng)h距離，故力做功為Fh，彈簧、木塊系統(tǒng)機(jī)械能增加Fh，因彈簧形變，彈性勢(shì)能增加，木塊的動(dòng)能、重力勢(shì)能增加，即：Ep彈Ep重EkFh，所以選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)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(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，受一個(gè)恒定的沿斜面向上的拉力F作用，這時(shí)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中，g取10 m/s2正確的說(shuō)法是(A)A物塊的機(jī)械能一定增加B物塊的機(jī)械能一定減小C物塊的機(jī)械能可能不變D物塊的機(jī)械能可能增加也可能減小解析：物塊向上運(yùn)動(dòng)，滑動(dòng)摩擦力f向下，由牛頓第二定律知：mgsin fFma因?yàn)閍4 m/s2，而gsin 5 m/s2故Ff，F(xiàn)與f的合力做正功，機(jī)械能增加，選項(xiàng)A正確372022/7/30 星期六4(2011年湖北模擬)如圖所示有三個(gè)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(gè)斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，當(dāng)它分別沿三個(gè)斜面從頂端由靜止下滑到底端時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(B)A三種情況下物體損失的機(jī)械能E3E2E1B三

16、種情況下摩擦產(chǎn)生的熱量Q1Q2Q3C到達(dá)底端的速度v1v2v3D運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(jī)械能相同，A錯(cuò)；斜面2的水平位移小于3的水平位移，故從斜面3下滑時(shí)產(chǎn)生熱量較多，B對(duì)；斜面1、2比較，損失能量相同，但斜面1下滑時(shí)重力勢(shì)能較大，到底端時(shí)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(shì)能相同，故從斜面3下滑到底端時(shí)速率最小，C錯(cuò)；由于動(dòng)摩擦因數(shù)和斜面1、2的傾角關(guān)系未知，無(wú)法確定t1和t2，但顯然t2小于t3，D錯(cuò)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(duì)于這一過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是(D)A子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B子彈減少的機(jī)械能等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量C子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能和內(nèi)能之和D子彈減少的動(dòng)能等于木塊增加的動(dòng)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(guò)木塊的過(guò)程中與木塊有相對(duì)位移，所以子彈減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為木塊的動(dòng)能和子彈與木塊系統(tǒng)增加的內(nèi)能，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)，D正確392022/7/30 星期六6如圖所示，一輕彈簧固定在長(zhǎng)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(shí)，m與M均靜止，現(xiàn)同時(shí)對(duì)m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2.在兩物體開始運(yùn)動(dòng)后的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，

18、對(duì)m、M和彈簧組成的系統(tǒng)(整個(gè)過(guò)程彈簧形變不超過(guò)其彈性限度)，下列說(shuō)法正確的是(D)A由于F1、F2等大反向，故系統(tǒng)的機(jī)械能守恒B由于F1、F2分別對(duì)m、M做正功，故系統(tǒng)的動(dòng)能不斷增加C由于F1、F2分別對(duì)m、M做正功，故系統(tǒng)的機(jī)械能不斷增加D當(dāng)彈簧彈力大小與F1、F2大小相等時(shí)，m、M的動(dòng)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(shí)拉力大于彈力，m向右加速運(yùn)動(dòng)，M向左加速運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)1、F2對(duì)兩物體均做正功，所以系統(tǒng)的機(jī)械能增加當(dāng)拉力等于彈簧彈力時(shí)，物體速度最大，故動(dòng)能最大；當(dāng)拉力小于彈力時(shí)，物體做減速運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)的動(dòng)能又開始減小，但此階段系統(tǒng)的機(jī)械能繼續(xù)增大當(dāng)速度減小到零

19、以后，兩物體反向加速運(yùn)動(dòng)，拉力F1、F2均做負(fù)功，系統(tǒng)的機(jī)械能又開始減小本題正確選項(xiàng)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(diǎn)，已知物體的質(zhì)量為m2.0 kg，物體與水平面間的動(dòng)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(diǎn)由靜止開始向左移動(dòng)10 cm，這時(shí)彈簧具有彈性勢(shì)能Ep1.0 J，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)若取g10 m/s2，則撤去外力F后(B)A物體向右滑動(dòng)的距離可以達(dá)到12.5 cmB物體向右滑動(dòng)的距離一定小于12.5 cmC物體回到O點(diǎn)時(shí)速度最大D物體到達(dá)最右端時(shí)動(dòng)能為零，系統(tǒng)機(jī)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(dòng)木塊A，使木塊A向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，如圖(b)所示從木塊A開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)到木塊B將要離開地面的這一過(guò)程，設(shè)此過(guò)程彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，則下列說(shuō)法