高中物理5-4第4講-功能關系-能量轉化和守恒定律省名師優(yōu)質課賽課獲獎課件市賽課一等獎課件

第4講功效關系能量轉化和守恒定律1/52【思維驅動】

(單項選擇)升降機底板上放一質量為100kg物體，物體隨升降機由靜止開始豎直向上移動5m時速度到達4m/s，則此過程中(g取10m/s2) (

)．

A．升降機對物體做功5800J B．合外力對物體做功5800J C．物體重力勢能增加500J D．物體機械能增加800J功效關系Ⅱ(考綱要求)

2/523/52【知識存盤】1．功效關系

(1)能概念：一個物體能對外 做功，這個物體就含有能量．

(2)功效關系 ①功是

量度，即做了多少 功就有

發(fā)生了轉化． ②做功過程一定伴伴隨

， 而且

必經(jīng)過做功來實現(xiàn)．能量轉化多少能量能量轉化能量轉化4/52

(3)功與對應能量改變關系功能量改變合外力做正功

增加重力做正功降低彈簧彈力做正功降低電場力做正功降低其它力(除重力、彈力)做正功

增加動能重力勢能彈性勢能電勢能機械能5/522．能量守恒定律

(1)內(nèi)容：能量既不會毀滅，也

．它只會從一個形式

為其它形式，或者從一個物體

到另一個物體，而在轉化和轉移過程中，能量總量 ．

(2)表示式：ΔE減＝

．不會創(chuàng)生轉化轉移保持不變ΔE增6/52常見功效關系7/528/52考點一對功效關系了解【典例1】

(多項選擇)如圖5-4-1所表示，在抗洪救災中，一架直升機經(jīng)過繩索，用恒力F豎直向上拉起一個漂在水面上木箱，使其由水面開始加速上升到某一高度，若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在此過程中，以下說法正確有 (

)．圖5-4-19/52A．力F所做功減去克服空氣阻力所做功等于重力勢能增量B．木箱克服重力所做功等于重力勢能增量C．力F、重力、空氣阻力三者協(xié)力所做功等于木箱動能增量D．力F和空氣阻力協(xié)力所做功等于木箱機械能增量10/5211/52圖5-4-212/5213/5214/52借題發(fā)揮功效關系選取技巧1．在應用功效關系處理詳細問題過程中，若只包括動能改變用動能定理分析．2．只包括重力勢能改變用重力做功與重力勢能改變關系分析．3．只包括機械能改變用除重力和彈力之外力做功與機械能改變關系分析．4．只包括電勢能改變用電場力做功與電勢能改變關系分析．15/52備課札記

16/52考點二能量轉化與守恒定律應用【典例2】

如圖5-4-3所表示在水平地面上固定一個半徑為R半圓形軌道，其中圓弧部分光滑，水平段長為L，一質量為m小物塊緊靠一根被壓縮彈簧固定在水平軌道最右端，小物塊與水平軌道間動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)突然釋放小物塊，小物塊被彈出，恰好能夠抵達圓弧軌道最高點A，取g＝10m/s2，且彈簧長度忽略不計，求：圖5-4-317/52(1)小物塊落點距O′距離；(2)小物塊釋放前彈簧含有彈性勢能．規(guī)范解答設小物塊被彈簧彈出時速度大小為v1，抵達圓弧軌道最低點時速度大小為v2，抵達圓弧軌道最高點時速度大小為v318/5219/5220/5221/52【變式跟蹤2】

如圖5-4-4所表示，光滑坡道頂端距水平面高度為h，質量為m小物塊A從坡道頂端由靜止滑下，進入水平面上滑道時無機械能損失，為使A制動，將輕彈簧一端固定在水平滑道延長線M處墻上，另一端恰位于坡道底端O點．已知在OM段，物塊A與水平面間動摩擦因數(shù)為μ，其余各處摩擦不計，重力加速度為g，求：圖5-4-422/5223/5224/52借題發(fā)揮1．滑動摩擦力做功特點

(1)滑動摩擦力能夠對物體做正功，也能夠做負功，還能夠不做功；

(2)在相互摩擦物體系統(tǒng)中，一對相互作用滑動摩擦力，對物體系統(tǒng)所做總功多少與路徑相關，其值是負值，等于摩擦力與相對位移積，即|W|＝Ffl相對，表示物體系統(tǒng)損失了機械能，克服了摩擦力做功，ΔE損＝Q＝Ffl相對(摩擦生熱)；25/52(3)一對滑動摩擦力做功過程中能量轉化和轉移情況：一是相互摩擦物體經(jīng)過摩擦力做功將部分機械能轉移到另一個物體上；二是部分機械能轉化為內(nèi)能，此部分能量就是系統(tǒng)機械能損失量．26/522．利用能量守恒定律解題基本思緒27/52備課札記

28/521．處理力學問題方法選取

(1)牛頓第二定律揭示了力瞬時效應，在研究某一物體所受力瞬時作用與物體運動關系時，優(yōu)選運動學公式和牛頓第二定律．

(2)動能定理反應了力對空間累積效應，對于不包括物體運動過程中加速度和時間，優(yōu)選動能定理．

(3)假如物體只有重力和彈簧彈力做功而又不包括物體運動過程中加速度和時間，這類問題優(yōu)選取機械能守恒定律求解.

解題技法2力學規(guī)律優(yōu)選法29/52(4)在包括相對滑動問題時則優(yōu)先考慮能量守恒定律，即系統(tǒng)動能轉化為系統(tǒng)內(nèi)能．(5)在包括摩擦力、電場力、磁場力(安培力)做功時優(yōu)先考慮能量守恒定律．30/522．“傳送帶”模型中解題方法

傳送帶模型是高中物理中比較成熟模型，普通設問角度有兩個： ①動力學角度，如求物體在傳送帶上運動時間、物體在傳送帶上能到達速度、物體相對傳送帶滑過位移，依據(jù)牛頓第二定律結合運動學規(guī)律求解．31/5232/52典例

(·山東德州模擬)如圖5-4-5所表示，一質量為m＝2kg滑塊從半徑為R＝0.2m光滑四分之一圓弧軌道頂端A處由靜止滑下，A點和圓弧對應圓心O點等高，圓弧底端B與水平傳送帶平滑相接．已知傳送帶勻速運行速度為v0＝4m/s，B點到傳送帶右端C點距離為L＝2m．當滑塊滑到傳送帶右端C點時，其速度恰好與傳送帶速度相同．(g＝10m/s2)求：圖5-4-533/5234/5235/5236/52【應用】如圖5-4-6所表示，繃緊傳送帶與水平面夾角θ＝30°，皮帶在電動機帶動下，一直保持v0＝2m/s速率運行，現(xiàn)把一質量為m＝10kg工件(可看做質點)輕輕放在皮帶底端，經(jīng)過時間1.9s，工件被傳送到h＝1.5m高處，取g＝10m/s2，求：

(1)工件與傳送帶間動摩擦因數(shù)；

(2)電動機因為傳送工件多消耗電能．圖5-4-637/5238/5239/52一、對功效關系了解1．(·天門模擬)(單項選擇)如圖5-4-7所表示，質量為m跳高運動員先后用背越式和跨越式兩種跳高方式跳過某一高度，該高度比他起跳時重心高出h，則他從起跳后至越過橫桿過程中克服重力所做功 (

)．圖5-4-740/5241/522．(·海南卷，7)(多項選擇)下列關于功和機械能說法，正確是

(

)．

A．在有阻力作用情況下，物體重力勢能降低不等于重力對物體所做功

B．協(xié)力對物體所做功等于物體動能改變量

C．物體重力勢能是物體與地球之間相互作用能，其大小與勢能零點選取相關

D．運動物體動能降低許一定等于其重力勢能增加量42/52解析物體重力勢能降低一直等于重力對物體所做功，A項錯誤；運動物體動能降低許等于合外力對物體做功，D項錯誤．答案BC43/52圖5-4-844/5245/524．(·四川模擬)(單項選擇)如圖5－4－9所表示，一個可視為質點質量為m＝1kg小球從高H＝12m處A點由靜止沿光滑圓弧軌道AB滑下，進入半徑為r＝4m豎直圓環(huán)，圓環(huán)圖5－4－9軌道動摩擦因數(shù)處處相同，當?shù)诌_圓環(huán)頂點C時，小球對軌道壓力恰好為零，小球繼續(xù)沿CFB滑下，進入光滑軌道BD，且抵達高度為hD點速度為零，則h值可能為(g＝10m/s2) (

)．A．8m B．9m C．10m D．11m46/52答案

B47/525．如圖5-4-10所表示，一水平方向傳送帶以恒定速度v＝2m/s沿順時針方向勻速轉動，傳送帶右端固定著一光滑四分之一圓弧面軌道，并與弧面下端相切．一質量為m＝1kg物體自圓弧面軌道最高點由靜止滑下，圓弧面軌