新教材物理一轮总复习-第六章机械能守恒定律第4讲功能关系能量守恒定律学案.docx

第4讲功能关系能量守恒定律课 程 标 准1.了解自然界中存在多种形式的能量知道不同形式的能量可以相互转化，在转化过程中能量总量保持不变，能量转化是有方向性的2知道利用能量是人类生存和社会发展的必要条件之一3知道合理使用能源的重要性，具有可持续发展观念，养成节能的习惯素 养 目 标物理观念：了解常见的几种功能关系，知道能量守恒定律的内容科学思维：掌握应用功能关系或能量守恒定律解决问题的能力科学态度与责任：应用能量观念分析生产、生活中的实际问题必备知识·自主落实一、功能关系1对功能关系的理解(1)做功的过程就是_的过程，不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的(2)功是能量转化的_功和能的关系，体现在：不同的力做功，对应不同形式的能转化；具有一一对应关系是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等2常见的功能关系能量功能关系表达式势能重力做功等于重力势能减少量WEp1Ep2Ep弹力做功等于弹性势能减少量静电力做功等于电势能减少量分子力做功等于分子势能减少量动能合外力做功等于物体动能变化量WEk2Ek1机械能除重力和弹力之外的其他力做功等于机械能变化量W其他E2E1E摩擦产生的内能一对相互作用的滑动摩擦力做功之和的绝对值等于产生的内能QFf·x相对指相对路程不是相对位移电能克服安培力做功等于电能增加量W电能E2E1E二、能量守恒定律1内容：能量既不会凭空_，也不会凭空消失，它只能从一种形式_为其他形式，或者从一个物体_到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量_2表达式：E减E增走进生活在电影飞屋环游记中，主角用一簇气球使他的房子成功升空小屋从地面静止出发做匀加速运动，它加速上升到h处时，速度达到了v，不计小屋受到的浮力和空气阻力，则在这一过程中(1)绳对小屋的拉力等于小屋的重力()(2)绳对小屋的拉力做的功等于小屋动能的增量()(3)绳对小屋的拉力做的功等于小屋机械能的增量()(4)绳对小屋的拉力和小屋重力对小屋做的总功等于小屋机械能的增量()关键能力·精准突破考点一功能关系的理解和应用1功能关系的理解一是不同的力做功，对应不同形式能量的转化，具有一一对应关系；二是力做功的多少与能量转化的多少在数值上相等解题时功能关系的选用原则如下问题描述处理方法涉及动能的变化用动能定理分析涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析涉及机械能的变化用除重力和系统内弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析2.摩擦力做功的特点(1)一对静摩擦力所做功的代数和总等于零；(2)对滑动摩擦力做功的代数和总是负值，差值为机械能转化为内能的部分，也就是系统机械能的损失量考向1功能关系的理解例12023·山东枣庄模拟如图所示，用轻绳拴一物体，使物体以恒定加速度向下做减速运动，不计空气阻力，下列说法正确的是()A物体所受合力对其做正功B物体的机械能增加C重力对物体做的功小于物体克服拉力做的功D物体减少的重力势能一定等于其减少的动能教你解决问题解题心得考向2功能关系与图像结合问题例2 (多选)一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线、所示，重力加速度取10 m/s2.则()A物块下滑过程中机械能不守恒B物块与斜面间的动摩擦因数为0.5C物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2D当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J解题心得规律方法求解功能关系与图像的综合问题的关键求解功能关系与图像的综合问题时，不但要熟记常用的功能关系，而且要在“数形结合”思想的引导下，抓住图像“轴、线、斜率、截距、面积、点”六个要素的物理意义考向3摩擦力做功与能量转化例3 (多选)如图所示，质量为M2 kg、长为L2 m的木板静止放置在光滑水平面上，在其左端放置一质量为m1 kg的小木块(可视为质点)，小木块与长木板之间的动摩擦因数0.2，先相对静止，后用一水平向右的力F4 N作用在小木块上，经过一段时间小木块从木板另一端滑下，g取10 m/s2，则()A小木块在长木板上滑行的时间t2 sB在整个运动过程中由于摩擦产生的热量为8 JC小木块脱离长木板的瞬间，拉力F的瞬时功率为16 WD小木块在运动过程中获得的动能为12 J解题心得针 对 训 练1.2023·山东泰安模拟(多选)如图所示，滑块以一定的初速度冲上足够长的光滑固定斜面，取斜面底端O点为运动的起点，且滑块在O点的重力势能为零，并以滑块由O点出发时为t0时刻在滑块运动到最高点的过程中，下列描述滑块的动能Ek、重力势能Ep、机械能E随位移x、时间t变化的图像中，正确的是()22023·福建厦门检测(多选)如图甲所示，向飞机上装货时，通常用到可移动式皮带输送机如图乙所示，皮带输送机倾角为30°，顺时针匀速转动，在皮带输送机下端A点无初速度放入一件货物货物从下端A点运动到上端B点的过程中，其机械能E与位移s的关系图像(以A位置所在的水平面为重力势能零点)如图丙所示货物均可视为质点，质量均为m10 kg，重力加速度取10 m/s2.则()A皮带输送机A、B两端点间的距离为4.9 mB货物与皮带输送机间的动摩擦因数为C货物从下端A点运动到上端B点的时间为10 sD货物从下端A点运动到上端B点的过程，皮带输送机多消耗的能量为510 J考点二能量守恒定律的理解和应用1能量守恒定律的两点理解(1)某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等2应用能量守恒定律解题的基本步骤例4 (多选)如图所示，一轻弹簧下端固定在倾角为37°的固定斜面底端，弹簧处于原长时上端位于斜面上的B点，可视为质点的物体质量为m.从A点由静止释放，将弹簧压缩到最短后恰好能被弹回到B点已知A、B间的距离为L，物体与斜面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g，sin 37°0.6，cos 37°0.8，不计空气阻力，此过程中，下列说法正确的是()A物体克服摩擦力做的功为mgLB轻弹簧的最大压缩量为LC物体的最大速度等于2D轻弹簧弹性势能的最大值为mgL解题心得针 对 训 练3.如图所示，在光滑水平地面上放置质量M2 kg的长木板，木板上表面与固定的竖直弧形轨道相切一质量m1 kg的小滑块自A点沿弧面由静止滑下，A点距离长木板上表面高度h0.6 m滑块在木板上滑行t1 s后，和木板一起以速度v1 m/s做匀速运动，g取10 m/s2.求：(1)滑块与木板间的摩擦力；(2)滑块沿弧面下滑过程中克服摩擦力做的功；(3)滑块相对木板滑行的距离第4讲功能关系能量守恒定律必备知识·自主落实一、1(1)能量转化(2)量度二、1产生转化转移保持不变走进生活答案：(1)×(2)×(3)(4)×关键能力·精准突破考点一例1解析：物体在拉力作用下，竖直向下做匀减速直线运动受力分析可知物体受两个力，重力G及拉力FT，且拉力FT大于重力G，合力F合 FTG，方向竖直向上由功的定义式W Fl cos 可知，合力对其做负功，W合<0，A错误物体以恒定加速度向下做减速运动的过程中，“其他力”即拉力FT对物体做负功，物体的机械能减小，B错误因G<FT，易知WG<|WFT|，即重力对物体做的功小于物体克服拉力做的功，C正确物体减小的重力势能等于重力所做的功，而减小的动能等于克服合力所做的功由于物体的加速度未知，合力与重力的大小关系无法确定，所以物体减小的重力势能与减小的动能间的大小关系无法确定，D错误答案：C例2解析：由题图可得Ep0mgh30 J，其中h3 m，则m1 kg，动能和重力势能之和减小，机械能不守恒，故A正确；由题图可知，物块到达底端时动能为10 J，由Ek，可得v2 m/s，由m/s2，故C错误；设斜面倾角为，有sin 0.6，cos 0.8，由牛顿第二定律有mg sin mg cos ma，解得0.5，故B正确；下滑2.0 m时，动能、重力势能之和为22 J，故机械能损失8 J，故D错误故选AB.答案：AB例3解析：小木块和长木板之间发生相对滑动，滑动摩擦力大小为2 N，根据牛顿第二定律可知长木板以加速度a11 m/s2向右做匀加速运动，位移x1a1t2.小木块以加速度a22 m/s2向右做匀加速运动，位移x2a2t2，x2x1L，解得t2 s，故选项A正确由功能关系得因摩擦而产生的热量为QWfFmgL4 J，故选项B错误小木块脱离长木板瞬间的速度v4 m/s，根据PFv16 W，可知选项C正确小木块获得的动能Ekmv28 J，故选项D错误答案：AC1解析：对滑块从开始向上运动的过程，根据动能定理有EkEk0mgx sin ，可知Ek与位移x呈线性关系，A正确；滑块的重力势能为Epmgx sin ，可知Ep与位移成正比，B正确；由A项的动能表达式可得EkEk0mgx sin Ek0mg(v0tg sin ·t2)sin ，图像为抛物线，C错误；滑块上滑过程中，只有重力做功，机械能守恒，D正确答案：ABD2解析：由图丙可知，货物沿皮带输送机向上运动s10.2 m后与皮带输送机相对静止，此后货物的动能不变，重力势能增加，由功能关系有mgs2sin 30°E495 J15 J480 J，解得s29.6 m，则皮带输送机A、B两端点间的距离为ss1s29.8 m，选项A错误；由图丙可知，货物从开始运动到与皮带输送机相对静止的过程，由功能关系有E1mg cos 30°·s1，解得，选项B正确；根据牛顿第二定律，可得货物加速阶段的加速度a2.5 m/s2，则货物的最终速度为v1 m/s，加速的时间为t10.4 s，匀速的时间为t29.6 s，故货物从下端A点运动到上端B点的时间为tt1t210 s，选项C正确；货物从下端A点运动到上端B点的过程，皮带输送机多消耗的能量为Emg cos 30°(vt1vt1)mv2mgs sin 30°510 J，选项D正确答案：BCD考点二例4解析：设弹簧最大压缩量为x，物体第一次经过B点到再回到B点过程，由动能定理得mg cos ·2x，从A点由静止释放至第一次到B点过程中，由动能定理得mg sin ·Lmg cos ·L，解得xL，vB2，物体克服摩擦力做的功Wmg cos (2xL)mgL，故A正确，B错误；物体向下经过B点会继续加速，最大速度大于2，故C错误；由最低点到B点过程中，由能量守恒定律得Epmg cos ·xmg sin ·x，解得轻弹簧弹性势能的最大值EpmgL，故D正确答案：AD3解析：(1)对木板，据vv0at得其运动的加速度a m/s21 m/s2根据牛顿第二定律得，滑块与木板间的摩擦力FfMa2 N.(2)由牛顿第二定律知，滑块在长木板上运动的加速度大小a22 m/s2，则滑块离开弧形轨道的速度v0va2t3 m/s滑块沿弧面下滑的过程中，据动能定理有mghWf0，代入数据计算得Wf1.5 J.(3)根据能量守恒定律有Ffx(Mm)v2.计算得滑块相对木板滑行的距离x1.5 m.答案：(1)2 N(2)1.5 J(3)1.5 m