物理第5章 机械能 第4节 功能关系、能量守恒定律 新人教版.ppt

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1、20172017高三一轮总高三一轮总复习复习物物 理理必修二必修二第五章机械能第五章机械能第四节功能关系能量守恒定律第四节功能关系能量守恒定律栏目导航1 12 24 4基础知识整基础知识整合合热门考点研析热门考点研析考题随堂演练考题随堂演练3 3物理模型构建物理模型构建基础知识整合能源问题是当前的热门问题，传统的能源煤和石油储量有限，使用过程中也带来污染寻找新的、无污染能源是人们努力的方向，利用潮汐发电就是一例关于潮汐，古人说：“潮者，据朝来也；汐者，言夕至也”我国大部分海区潮汐特点是海水在一日内有两涨两落，并且两次高潮位及低潮位大致接近如图表示的是利用潮汐单向发电的示意图，左方为陆地和海湾，

2、中间为水坝，其下有通道，涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道(图a)，潮落至最低点时开始放水带动发电机发电(图b)，待内外水面高度相同，再堵住通道，直到下次涨潮到最高点，又放水发电设海湾面积为5.0108 m2，高潮与低潮间高度差为3.0 m，海水密度近似取1.0103 kg/m3.求：(1)一天内水流的平均功率(两进两出)；(2)如果海水落潮后放水发电时水流做功有20%转化为电，则发电机组一个月(30天)可提供多少kWh的电能？(g10 m/s2)【思路引导】1.如何计算水的重心的变化？重力势能的变化？2如何利用能量守恒定律求解电能的产生？【解析】本题属于教材阅读材料中关于潮汐发

3、电知识的考查，关键是根据能量守恒定律得到水的重力势能的减少量(1)计算高潮与低潮之间，海湾内水的质量，mSh5.01083.01.0103 kg1.51012 kg.(2)一天时间内水做功转化成的电能：W电W20%4.51013 J91012 J2.5106 kWh，发电机组一个月可提供的电能：W总30W电302.5106 kWh7.5107 kWh.功能关系1功和能(1)功是_的量度，即做了多少功，就有多少_发生了转化(2)做功的过程一定伴随有_，而且_必须通过做功来实现知识点知识点1 能量转化能量转化能量能量能量的转化能量的转化能量的转化能量的转化2常见的功能关系(1)重力做的功等于_的减

4、少量，即WG_；(2)弹力做的功等于_的减少量，即W弹_；(3)合力做的功等于_的变化量，即W合_；(4)除了重力和弹簧弹力之外的其他力做功等于机械能的变化量，即W其他_；(5)一对滑动摩擦力做功的代数和等于系统内能的增加量，即滑动摩擦力与相对位移的乘积等于系统摩擦生热，Q_E内重力势能重力势能Ep弹性势能弹性势能Ep动能动能EkE机机Ffx 能量守恒1内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式_为另一种形式，或者从一个物体_到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变这个规律叫做能量守恒定律2表达式：_知识点知识点2转化转化转移转移E减减E增增特别提醒对于存在摩擦力做

5、功的问题，可以用动能定理和能量守恒定律求解.,1.应用动能定理求解的关键是，分析哪些力参与做功，做正功还是负功，不要漏功.,2.应用能量守恒定律求解的关键是，分析哪些能量参与变化，增加还是减少，不要漏能.热门考点研析1.几种常见的功能关系(1)重力做功引起重力势能的变化重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加(2)弹簧弹力做功引起弹性势能的变化弹力做正功，弹性势能减少，弹力做负功，弹性势能增加(3)合外力做功引起动能的变化合外力做正功，动能增加，合外力做负功，动能减少(4)除了重力、弹簧弹力以外的其他力做功引起机械能的变化其他力做正功，机械能增加，其他力做负功，机械能减少(5)一对滑

6、动摩擦力做功引起内能的变化功能关系的应用功能关系的应用考考 点点 12功能关系应用中的注意点(1)和力的独立性，运动的独立性一样，做功同样具有独立性，分析某一力做功情况，与其他力是否存在没有关系(2)运用功能关系解题时，应清楚重力做什么功，合外力做什么功，除重力、弹簧弹力以外的力做什么功，从而判断重力势能、动能和机械能的变化例例 1【思路引导】1.重力做功与重力势能具有何种关系？2哪些力做功引起动能的变化？如何求解机械能的变化？【答案】C【总结提升】功是能量转化的量度，重力做功导致重力势能变化；合力做功导致动能变化；除重力外其他力做功导致机械能变化；弹簧弹力做功导致弹性势能变化 (多选)(20

7、15年江苏高考)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长，圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，ACh，圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则圆环()A下滑过程中，加速度一直减小D上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度针对训练针对训练1答案：BD1.静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以做正功也可以做负功，也可以不做功；(2)静摩擦力做功的过程，是机械能从一个物体转移到另一个物体的过程，没有机械能向其他形式能的转化；(3)系统中，一对静摩擦力做功的代数和为零，不

8、涉及到热量的产生摩擦力做功与生热摩擦力做功与生热考考 点点 22滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以做正功也可以做负功，还可以不做功；(2)一对滑动摩擦力做功的过程，系统的机械能一部分由一个物体转移到另一个物体，另一部分机械能转化为内能，这部分是系统机械能的损失量；(3)一对滑动摩擦力做功的代数和等于系统内能的增加量，等于滑动摩擦力与相对位移的乘积(1)物块运动至圆轨道的下端时受到的支持力FN；(2)小车被锁定时，其右端距圆轨道的下端的距离x；(3)物块静止时，系统增加的内能Q.【思路引导】1.小车被锁定前，做什么运动？2物块静止时，相对于小车的位移是多少？如何求解增加的内能？例例 2【答

9、案】(1)30 N方向向上(2)1.5 m(3)6.5 J【总结提升】摩擦生热问题的注意点1正确分析物体的受力情况和运动情况2利用牛顿运动定律和运动学公式分析物体的速度关系和位移关系3根据公式QFfx，求解热量的产生，其中x为接触物体间的相对位移(涉及到往复运动时，指的是路程)如图所示，木块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功为W1，生热为Q1；第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，仍将A拉到B的右端，这次F做功为W2，生热为Q2.则应有()针对训练针对训练2AW1W2，Q1Q2 BW1W2，Q1Q2CW1W2，Q1Q2DW1W2，Q1Q2解析：摩擦力做功

10、等于力乘以位移，木块从木板左端滑到右端克服摩擦力所做的功WFfs，因为木板不固定时木块的位移要比固定时长，所以W1W2.摩擦产生的热量QFfs相对，两次都从木板左端滑到右端，相对位移相等，所以Q1Q2.A选项正确，B、C、D选项错误答案：A功和能的关系是高考的重中之重，用能量观点解题是高考应试的必备技巧1能量守恒定律的应用，关键是把实际情况转化为物理模型，比如水力发电，水的重力势能转化为动能，动能转化为电能，如何确定水位的变化是解题的突破口2应用能量守恒定律解题的思路(1)分清有多少种形式的能在发生变化(2)明确哪些能量在增加，哪些能量在减少(3)确定能量的增加量和减少量(4)列出能量守恒关系

11、式能量守恒定律能量守恒定律考考 点点 3 如图所示，一物体质量m2 kg，在倾角为37的斜面上的A点以初速度v03 m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB4 m当物体到达B后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC0.2 m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D点，D点距A点AD3 m挡板及弹簧质量不计，g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8，求：(计算结果小数点后保留2位有效数字)(1)物体与斜面间的动摩擦因数；(2)弹簧的最大弹性势能Epm.【思路引导】1.物体从A点下滑，到弹回D点的过程中，弹性势能是否发生变化？2弹簧处于什么位置时，弹性势能最大？例例 3【答案】(1)0.

12、52(2)24.46 J【总结提升】能量守恒定律解题的注意点1题干中出现摩擦力做功时，机械能一定不守恒，此时应用能量守恒定律来求解2应用能量守恒定律解题，关键是分清哪些能量参与变化，千万不能丢掉能量 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能到达最高点C，C、O、B三点在同一竖直线上(不计空气阻力)试求：(1)物体在A点时弹簧的弹性势能；(2)物体从B点运动至C点的过程中产生的内能针对训练针对训

13、练3物理模型构建传送带模型传送带模型涉及到的内容无非两点，一是考查物体间的相对运动问题，这和前面讲过的“板块”模型类似；二是考查摩擦生热，即一对滑动摩擦力做功的代数和等于系统内能的产生具体题型分为水平传送带和倾斜传送带两类1水平传送带(1)动力学分析：物块轻放在传送带上，受到滑动摩擦力作用，做匀加速直线运动，与传送带共速后，不再受摩擦力作用，做匀速直线运动(2)能量分析：物块受滑动摩擦力作用时摩擦生热，Qmgx.传送带对物块做功增加了物块的动能，同时产生了热量2倾斜传送带(以传送带顺时针匀速转动为例)(1)动力学分析：物块由静止开始随传送带向上运动，受到滑动摩擦力作用，做匀加速直线运动，与传送

14、带共速后，受到静摩擦力作用(tan，为传送带倾角)，做匀速直线运动(2)能量分析：物块受滑动摩擦力作用时摩擦生热，Qmgx.传送带对物块做功增加了物块的机械能，同时产生了热量 (2015年天津高考)某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图，皮带在电动机的带动下保持v1 m/s的恒定速度向右运动，现将一质量为m2 kg的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数0.5.设皮带足够长，取g10 m/s2，在邮件与皮带发生相对滑动过程中，求：(1)邮件滑动的时间t；(2)邮件对地的位移大小x；(3)邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W.【思路引导】1.根据动量定理求解邮件滑动时间2如何求解摩擦力对皮带

15、做功，力乘以位移还是力乘以相对位移？例例 4【解析】(1)设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为F，则Fmg，取向右为正方向，对邮件应用动量定理，Ftmv0，由两式并代入数据得，t0.2 s.(3)邮件与皮带发生相对滑动的过程中，设皮带相对地面的位移为s，svt，摩擦力对皮带做的功WFs，联立各式并代入数据得，W2 J.【答案】(1)0.2 s(2)0.1 m(3)2 J针对训练针对训练5(1)物体A、B处于静止状态时物体B、C间的距离；(2)从物体B开始下落到与物体C碰撞的过程中，电场力对物体B所做的功考题随堂演练1(多选)(2016届广东省阳东广雅月考)升降机底板上放一

16、质量为100 kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到6 m/s，则此过程中(g取10 m/s2)()A升降机对物体做功1 800 JB合外力对物体做功1 800 JC物体的重力势能增加了6 800 JD物体的机械能增加了6 800 J答案：BD2(多选)(2016届杭州市西湖高级中学月考)水平地面上有两个固定的、高度相同的粗糙斜面甲和乙，底边长分别为L1、L2，且L1L2，如图所示两个完全相同的小滑块A、B(可视为质点)与两个斜面间的动摩擦因数相同，将小滑块A、B分别从甲、乙两个斜面的顶端同时由静止开始释放，取地面所在的水平面为参考平面，则()A从顶端到底端的运动过程中

17、，由于克服摩擦而产生的热量一定相同B滑块A到达底端时的动能一定比滑块B到达底端时的动能大C两个滑块从顶端运动到底端的过程中，重力对滑块A做功的平均功率比滑块B的大D两个滑块加速下滑的过程中，到达同一高度时，机械能可能相同答案：BC3(多选)(2016届保定摸底考试)如图所示，水平传送带AB两端距离l3 m，A端放置一个质量为m2 kg的物块，与传送带间动摩擦因数0.1，某时刻起，传送带以加速度a02 m/s2匀加速启动，速度达到v02 m/s时转为匀速运动，则在物块从A端传送到B端的过程中(g10 m/s2，最大静摩擦因数等于动摩擦因数)()A物块获得的动能为6 JB物块获得的动能为4 JC物

18、块与传送带摩擦生热为4 JD物块与传送带摩擦生热为2 J答案：BD4(多选)(2016届九江模拟)将一长木板静止放在光滑的水平面上，如图甲所示，一个小铅块(可视为质点)以水平初速度v0由木板左端向右滑动，到达右端时恰能与木板保持相对静止现将木板分成A和B两段，使B的长度和质量均为A的2倍，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度v0由木块A的左端开始向右滑动，如图乙所示若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变，则下列有关说法正确的是()A小铅块将从木板B的右端飞离木板B小铅块滑到木板B的右端前就与木板B保持相对静止C甲、乙两图所示的过程中产生的热量相等D图甲所示的过程产生的热量大于图乙所示的过程产生的热量5(2016届保定摸底考试)如图所示，半径为R的光滑半圆轨道在最低点C与一水平轨道连接，水平轨道右端有一固定的弹簧，弹簧压缩后被一触发装置M卡住一质量为m的小物块，从与圆心等高的B点由静止释放，沿圆轨道下滑至水平轨道，刚好能停在D点并触发M，装置M放开弹簧，把小物块弹回并恰好能通过半圆轨道最高点A，已知CDx，重力加速度g，求：(1)小物块第一次经过C点时对轨道的压力；(2)小物块与水平轨道间的动摩擦因数；(3)压缩弹簧的弹性势能课时强化作业二十一