【志鴻優(yōu)化設計】（重慶專用）高考物理第一輪復習 （梳理自測+理解深化+鞏固提升）第五章功和能 機械能及其守恒定律第四節(jié)功能關(guān)系　能量守恒定律教學案.doc

第四節(jié)功能關(guān)系能量守恒定律一、功能關(guān)系1內(nèi)容(1)功是_的量度，即做了多少功，就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。(2)做功的過程一定伴隨有能量的轉(zhuǎn)化，而且能量的轉(zhuǎn)化必須通過做功來實現(xiàn)。2幾種常見的功能關(guān)系表達式(1)合外力做功等于物體動能的改變，即_。(動能定理)(2)重力做功等于物體重力勢能的減少，即_。(3)彈簧彈力做功等于彈性勢能的減少，即_。(4)除了重力和彈簧彈力之外的其他力所做的總功，等于物體機械能的改變，即_。(功能原理)(5)電場力做功等于電荷電勢能的減少，即_。3摩擦力做功的特點二、能量守恒定律1內(nèi)容能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量_。2表達式_。3對定律的理解(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。1(2012浙江紹興一中模擬)上端固定的一根細線下面懸掛一擺球，擺球在空氣中擺動，擺動的幅度越來越小，對此現(xiàn)象下列說法正確的是( )a擺球機械能守恒b總能量守恒，擺球的機械能正在減少，減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能c能量正在消失d只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化2兩個質(zhì)量不同的物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)相同，它們以相同的初速度開始沿水平面滑動，以下說法中正確的是( )a質(zhì)量小的物體滑行的距離較長b質(zhì)量大的物體滑行的距離較長c在整個滑動過程中，兩物體克服摩擦阻力做功一樣多d在整個滑動過程中，兩物體的運動時間一樣長3(2013重慶一中月考)在奧運比賽項目中，高臺跳水是我國運動員的強項。質(zhì)量為m的跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速運動，設水對他的阻力大小恒為f，那么在他減速下降高度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當?shù)氐闹亓铀俣?( )。a他的動能減少了fhb他的重力勢能增加了mghc他的機械能減少了(fmg)hd他的機械能減少了fh4.(2012江蘇蘇北四星級中學聯(lián)考)如圖所示，長為l的小車置于光滑的水平面上，小車前端放一小物塊，用大小為f的水平力將小車向右拉動一段距離s，物塊剛好滑到小車的左端。物塊與小車間的摩擦力為ff，在此過程中( )a摩擦力對小物塊做的功為ffsb摩擦力對系統(tǒng)做的總功為0c力f對小車做的功為ffld小車克服摩擦力所做的功為ffs一、對功能關(guān)系的理解自主探究1各力做功與能量轉(zhuǎn)化關(guān)系如下表所示，請完成。不同的力做功對應不同形式能的變化定量關(guān)系合外力的功_變化w合_重力的功_變化重力做正功，重力勢能_；重力做負功，重力勢能_wg_ep1ep2彈簧彈力的功_變化彈力做正功，彈性勢能_；彈簧做負功，彈性勢能_wfepep1ep2只有重力、彈簧彈力的功不引起_變化機械能守恒e0除重力和彈力之外的力做的功機械能_除重力和彈力之外的力做多少正功，物體的機械能就_多少；除重力和彈力之外的力做多少負功，物體的機械能就_多少we電場力的功_變化電場力做正功，電勢能_；電場力做負功，電勢能_w電ep歸納要點1一對靜摩擦力所做的總功等于零。在靜摩擦力做功的過程中，只有機械能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體(靜摩擦力起著傳遞機械能的作用)而沒有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。2一對相互作用的滑動摩擦力對物體系統(tǒng)所做的總功總是負值，其絕對值等于滑動摩擦力與相對路程的乘積(與參考系的選擇無關(guān)，其中某個摩擦力做功的大小與參考系的選擇有關(guān))恰等于系統(tǒng)損失的機械能，這部分機械能轉(zhuǎn)化成了系統(tǒng)的內(nèi)能。即wffffsq。二、對能量守恒定律的理解自主探究2如圖所示，在升降機內(nèi)固定一光滑的斜面體，一輕彈簧的一端連在位于斜面體上方的固定木板b上，另一端與質(zhì)量為m的物塊a相連，彈簧與斜面平行。整個系統(tǒng)由靜止開始加速上升高度h的過程中( )a物塊a的重力勢能增加量一定等于mghb物塊a的動能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的和c物塊a的機械能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的和d物塊a和彈簧組成系統(tǒng)的機械能增加量等于斜面對物塊的支持力和b對彈簧拉力做功的和思考1：升降機加速上升過程中，物塊a上升高度為h嗎？思考2：物塊a受幾個力的作用？各力做功的代數(shù)和滿足什么關(guān)系？思考3：物塊a和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒嗎？命題研究一、功能關(guān)系的應用【題例1】 (2012廣東深圳一模)在奧運比賽項目中，高臺跳水是我國運動員的強項。質(zhì)量為m的跳水運動員入水后受到水的阻力而豎直向下做減速運動，設水對他的阻力大小恒為f。那么在他減速下降深度為h的過程中，下列說法不正確的是(g為當?shù)氐闹亓铀俣?( )a他的動能減少了fhb他的重力勢能減少了mghc他的動能減少了(fmg)hd他的機械能減少了fh思路點撥：對人做減速運動過程受力分析，明確各力做功與能的轉(zhuǎn)化關(guān)系可判斷。解題要點：規(guī)律總結(jié)對于考查概念或規(guī)律理解的選擇題，一般可用直接判斷的方法進行選擇，但這應建立在對概念和規(guī)律正確理解的基礎上，否則就會把握不準。針對本題，要正確解答，就要對各種功能關(guān)系熟記于心，力學范圍內(nèi)，應牢固掌握以下三條功能關(guān)系：(1)重力的功等于重力勢能的變化，彈力的功等于彈性勢能的變化；(2)合外力的功等于動能的變化；(3)除重力、彈力外，其他力的功等于機械能的變化。運用功能關(guān)系解題時，應弄清楚重力做什么功，合外力做什么功，除重力、彈力外的力做什么功，從而判斷重力勢能或彈性勢能、動能、機械能的變化。命題研究二、摩擦力做功的特點及應用【題例2】 如圖所示，在光滑水平地面上放置質(zhì)量m2 kg的長木板，木板上表面與固定的豎直弧形軌道相切。一質(zhì)量m1 kg的小滑塊自a點沿弧面由靜止滑下，a點距離長木板上表面高度h0.6 m?；瑝K在木板上滑行t1 s后，和木板以共同速度v1 m/s勻速運動，取g10 m/s2。求：(1)滑塊與木板間的摩擦力；(2)滑塊沿弧面下滑過程中克服摩擦力做的功；(3)滑塊相對木板滑行的距離。思路點撥：以滑塊為研究對象，以滑塊從滑上木板到在木板上相對靜止為研究過程，利用牛頓第二定律和運動學規(guī)律求出摩擦力。求出滑塊剛滑上木板時速度，利用動能定理求得。解題要點：規(guī)律總結(jié)(1)當涉及摩擦力做功，機械能不守恒時，一般應用能的轉(zhuǎn)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。命題研究三、傳送帶模型中的功能關(guān)系【題例3】如圖所示，傳送帶與水平面之間的夾角為=30，其上a、b兩點間的距離為l=5 m，傳送帶在電動機的帶動下以v=1 m/s的速度勻速運動，現(xiàn)將一質(zhì)量為m=10 kg的小物體(可視為質(zhì)點)輕放在傳送帶的a點，已知小物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)=/2，在傳送帶將小物體從a點傳送到b點的過程中，求：(1)傳送帶對小物體做的功。(2)電動機做的功。(g取10 m/s2)思路點撥：物體放在傳送帶上由靜止開始先加速后勻速，動能和重力勢能均增加，故機械能增加，機械能的增加量即為傳送帶對小物體做的功。電動機做的功一是增加小物體的機械能，二是增加系統(tǒng)的內(nèi)能。解題要點：規(guī)律總結(jié)(1)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做了多少功，就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化，做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程。(2)要求摩擦生熱，必須選兩物體組成的系統(tǒng)為研究對象。熱量等于摩擦力乘以相對滑過的路程，即qffs相對。1將小球豎直上拋，經(jīng)一段時間落回拋出點，若小球所受的空氣阻力與速度成正比，對其上升過程和下降過程損失的機械能進行比較，下列說法中正確的是( )a上升損失的機械能大于下降損失的機械能b上升損失的機械能小于下降損失的機械能c上升損失的機械能等于下降損失的機械能d無法比較2.如圖所示，一個質(zhì)量為m的小鐵塊沿半徑為r的固定半圓軌道上端邊緣由靜止下滑，當滑到半球底部時，半圓軌道底部所受壓力為鐵塊重力的1.8倍，則此下滑過程中鐵塊損失的機械能為( )a0.2mgr b0.4mgr c0.6mgr d0.8mgr3.(2013湖北黃岡高三月考)將三個木板1、2、3固定在墻角，木板與墻壁和地面構(gòu)成了三個不同的三角形，如圖所示，其中1與2底邊相同，2和3高度相同?，F(xiàn)將一個可以視為質(zhì)點的物塊分別從三個木板的頂端由靜止釋放，并沿木板下滑到底端，物塊與木板之間的動摩擦因數(shù) 均相同。在這三個過程中，下列說法不正確的是( )a沿著1和2下滑到底端時，物塊的速度不同；沿著2和3下滑到底端時，物塊的速度相同b沿著1下滑到底端時，物塊的速度最大c物塊沿著3下滑到底端的過程中，產(chǎn)生的熱量是最多的d物塊沿著1和2下滑到底端的過程中，產(chǎn)生的熱量是一樣多的4.飛機場上運送行李的裝置為一水平放置的環(huán)形傳送帶，傳送帶的總質(zhì)量為m，其俯視圖如圖所示?，F(xiàn)開啟電動機，傳送帶達到穩(wěn)定運行的速度v后，將行李依次輕輕放到傳送帶上。若有n件質(zhì)量均為m的行李需通過傳送帶運送給旅客。假設在轉(zhuǎn)彎處行李與傳送帶無相對滑動，忽略皮帶輪、電動機損失的能量。求從電動機開啟到運送完行李需要消耗的電能為多少？參考答案基礎梳理自測知識梳理一、1.(1)能量轉(zhuǎn)化2(1)w合ek2ek1ek(2)wgep1ep2ep(3)w彈ep1ep2ep(4)w其他力e2e1e(5)w電ep1ep2ep二、1.保持不變2e減e增基礎自測1b解析：由于空氣阻力的作用，機械能減少，機械能不守恒，內(nèi)能增加，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，能量總和不變，b正確。2d解析：由動能定理，wff0ek0，即克服阻力做的功等于物體的初動能，與物體的質(zhì)量無關(guān)，c正確；物體動能減少，機械能減少，d不正確；mgx0ek0，x，質(zhì)量大的物體滑行距離小，b不正確，a正確。3d解析：根據(jù)動能定理可知，合外力所做的功即力f做的功、重力做的功和阻力做的功之和才等于物體動能的增量，選項a錯誤；重力做負功，重力勢能增加，所以重力所做的功為負值，而物體重力勢能的增量為正值，它們不相等，應該表達為物體克服重力所做的功等于物體重力勢能的增量，選項b錯誤；除了重力所做的功，其他外力做功的代數(shù)和等于物體機械能的改變量，所以本題中，力f做的功和阻力做的功之和等于物體機械能的增量，選項c正確，d錯誤。本題答案為c。4d解析：摩擦力對小物塊做的功為ff(sl)，小車克服摩擦力所做的功為ffs，摩擦力對系統(tǒng)做的總功為ffl，力f對小車做的功為fs，只有選項d正確。核心理解深化【自主探究1】 答案：動能ek2ek1ek重力勢能減少增加ep彈性勢能減少增加機械能變化增加減少電勢能減少增加【自主探究2】 d提示：整個系統(tǒng)由靜止開始加速上升，系統(tǒng)處于超重狀態(tài)，彈簧伸長量變大，物體升高的高度小于h，選項a錯誤；對物塊a由動能定理得，ekaw支w彈w重，選項b錯誤；物塊a和彈簧組成的系統(tǒng)受重力ga、斜面對物塊的支持力fna、物塊b對彈簧的拉力f彈，物塊a和彈簧組成的系統(tǒng)的機械能增加量等于除物塊a的重力以外其他力做的功，選項d正確。考向探究突破【題例1】 a解析：跳水運動員入水減速下降h的過程中，他的重力勢能減少了mgh，則b選項正確；由動能定理知，動能減少了(fmg)h，則c選項正確；重力以外的力做的功等于機械能的變化，則d選項正確?！绢}例2】 答案：(1)2 n(2)1.5 j(3)1.5 m解析：(1)對木板ffma1由運動學公式，有va1t解得ff2 n。(2)對滑塊ffma2設滑塊滑上木板時的初速度為v0由公式vv0a2t解得v03 m/s滑塊沿弧面下滑的過程，由動能定理得mghwffmvwffmghmv1.5 j。(3)t1 s內(nèi)木板的位移s1a1t2此過程中滑塊的位移s2v0ta2t2故滑塊相對木板滑行距離ls2s11.5 m。【題例3】 答案：(1)255 j(2)270 j解析：(1)對小物體：因為mgcos mgsin ，所以一開始小物體能向上做勻加速運動，mgcos mgsin ma，所以a，當v1 m/s時，位移s0.2 m。這之后小物體相對皮帶靜止，一直到達b點，傳送帶對小物體做的功就等于小物體機械能的增加wekepmv2mgsabsin 30255 j。(2)電動機所做的功一方面使小物體的機械能增加，另一方面由于小物體與傳送帶之間有相對滑動而產(chǎn)生熱量，即w電wqwmgs相cos ，其中s相vts，而由vat，可知t0.4 s。所以s相0.4 m0.2 m0.2 m，所以w電wqwmgs相cos 270 j。演練鞏固提升1a解析：由于空氣阻力做負功，機械能不斷損失，上升過程經(jīng)過同一位置的速度比下降過程經(jīng)過該位置的速度大，又因小球所受的空氣阻力與速度成正比，因此上升過程受的空氣阻力較大，故上升損失的機械能大于下降損失的機械能，選a。2c解析：由nmgm知v20.8rg，由功能關(guān)系可得：mgrwffmv2，wffmgrm0.8rg0.6mgr。故c項正確。3a解析：假設木板與地面間夾角為，木板上端離地高度為h，木板長為l，木板在地面投影距離為x，質(zhì)點下滑到底端時速度為v，質(zhì)