江蘇省桃州中學(xué)2013高考物理一輪復(fù)習(xí) 5.4 能量守恒定律 功和能導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修1

1、必修12013屆桃州中學(xué)高三物理導(dǎo)學(xué)案第五章 機械能【課 題】§5.4 能量守恒定律 功和能【學(xué)習(xí)目標】1了解幾種常見的功能關(guān)系2能用功能關(guān)系解決常見的力學(xué)問題【知識要點】一、功能關(guān)系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著 ，而且 必通過做功來實現(xiàn)二、能量守恒定律1.能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式 為另一種形式，或者從一個物體 到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量 2表達式：E減 三、幾種常見的功與能的關(guān)系1.合外力對物體所做的功等于物體 ，即W合EkEk2Ek1，即動能定理2重力做功等于重力勢能的改變WGEpEp1Ep

2、2重力做多少正功，重力勢能減少多少；重力做多少負功，重力勢能增加多少3彈簧彈力做功與彈性勢能的改變相對應(yīng)WFEpEp1Ep24除重力或彈簧的彈力以外的其他力做多少功等于 。即W其他E.(1)除重力或彈簧的彈力以外的其他力做多少正功，物體的機械能就增加多少(2)除重力或彈簧的彈力以外的其他力做多少負功，物體的機械能就減少多少(3)除重力或彈簧的彈力以外的其他力不做功，物體的機械能守恒5.摩擦生熱的計算：QFf l相【典型例題】【例題1】(2012年廣州模擬)下列說法正確的是()A隨著科技的發(fā)展，第一類永動機是可以制成的B太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了

3、C“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因而是不可能的D有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產(chǎn)生【例題2】(2010年高考福建理綜)如圖甲所示，質(zhì)量不計的彈簧豎直固定在水平面上，t0時刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復(fù)通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示，則()At1時刻小球動能最大Bt2時刻小球動能最大Ct2t3這段時間內(nèi)，小球的動能先增加后減少Dt2t3這段時間內(nèi)，小球增加的動能

4、等于彈簧減少的彈性勢能【例題3】電機帶動水平傳送帶以速度v勻速轉(zhuǎn)動，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上(傳送帶足夠長)，若小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為，如圖所示，當小木塊與傳送帶相對靜止時，求：(1)小木塊的位移；(2)傳送帶轉(zhuǎn)過的路程；(3)小木塊獲得的動能；(4)摩擦過程產(chǎn)生的摩擦熱【例題4】.(2012年福州模擬)如圖所示，光滑水平面AB 與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點相切，半圓形導(dǎo)軌的半徑為R.一個質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放，在彈力作用下物體獲得某一 向右的速度后脫離彈簧，當它經(jīng)過B點進入導(dǎo)軌的瞬間對軌道的壓力為其重力的8倍，之后向上運動恰能到達最高點C.(不計空

5、氣阻力)試求：(1)物體在A點時彈簧的彈性勢能(2)物體從B點運動至C點的過程中產(chǎn)生的內(nèi)能【能力訓(xùn)練】1物體沿粗糙斜面下滑，則下列說法正確的是()A機械能減少，內(nèi)能不變B機械能減少，總能量不守恒C機械能減少，內(nèi)能減少D機械能減少，內(nèi)能增加2一根長為L、質(zhì)量為m的均勻鏈條放在光滑的水平桌面上，其長度的一半懸于桌邊，若要將懸著的部分拉回桌面，至少做功()A.mgL B.mgL CmgL D.mgL3(江蘇通州市2009屆高三第二次調(diào)研測試)質(zhì)量為m的物體在空中由靜止下落，由于空氣阻力，物體運動的加速度為0.9g，在物體下落h高度的過程中，以下說法正確的是( ) A重力勢能減小了0.9mgh B動能

6、增大了0.9mghC動能增大了0.1mghD機械能損失了0.1mgh4(2012年黃岡模擬)質(zhì)量為m的帶正電的物體處于豎直向上的勻強電場中，已知帶電物體所受電場力的大小為物體所受重力的，現(xiàn)將物體從距地面高h處以一定初速度豎直下拋，物體以的加速度豎直下落到地面(空氣阻力恒定)，則在物體的下落過程中()A物體的重力勢能減少mgh，電勢能減小mghB由物體與周圍空氣組成的系統(tǒng)的內(nèi)能增加了mghC物體的動能增加mgh D物體的機械能減少mgh5. 如圖所示，A、B兩球質(zhì)量相等，A球用不能伸長的輕繩系于O點，B球用輕彈簧系于O點，O與O點在同一水平面上，分別將A、B球拉到與懸點等高處，使繩和輕彈簧均處于

7、水平，彈簧處于自然狀態(tài)，將兩球分別由靜止開始釋放，當兩球達到各自懸點的正下方時，兩球仍處在同一水平面上，則()A兩球到達各自懸點的正下方時，兩球動能相等B兩球到達各自懸點的正下方時，A球動能較大C兩球到達各自懸點的正下方時，B球動能較大D兩球到達各自懸點的正下方時，A球受到向上的拉力較大6從地面上將一小球豎直上拋，經(jīng)一定時間小球回到拋出點若小球運動過程中所受的空氣阻力大小不變，關(guān)于小球上升過程和下降過程有關(guān)說法正確的是()A回到拋出點時的速度大小與拋出時的速度大小相等B上升過程重力和阻力均做負功，下降過程重力做正功，阻力做負功C上升時間大于下降時間，上升損失的機械能小于下降損失的機械能D上升時

8、間小于下降時間，上升損失的機械能等于下降損失的機械能7.一塊質(zhì)量為m的木塊放在地面上，用一根彈簧連著木塊，如圖所示，用恒力F拉彈簧，使木塊離開地面，如果力F的作用點向上移動的距離為h，則()A木塊的重力勢能增加了mghB木塊的機械能增加了FhC拉力所做的功為FhD木塊的動能增加了Fh8(2012年福州模擬)重物m系在上端固定的輕彈簧下端，用手托起重物，使彈簧處于豎直方向，彈簧的長度等于原長時，突然松手，重物下落的過程中，對于重物、彈簧和地球組成的系統(tǒng)來說，正確的是(彈簧始終在彈性限度內(nèi)變化)()A重物的動能最大時，重力勢能和彈性勢能的總和最小B重物的重力勢能最小時，動能最大C彈簧的彈性勢能最大

9、時，重物的動能最小D重物的重力勢能最小時，彈簧的彈性勢能最大ABO30°9(2012無錫一中期中) 如圖所示，一根不可伸長的輕繩兩端分別系著小球A和物塊B，跨過固定于斜面體頂端的小滑輪O，傾角為30°的斜面體置于水平地面上A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量為4m開始時，用手托住A，使OA段繩恰處于水平伸直狀態(tài)（繩中無拉力），OB繩平行于斜面，此時B靜止不動將A由靜止釋放，在其下擺過程中，斜面體始終保持靜止，下列判斷中正確的是（ ） A物塊B受到的摩擦力先減小后增大 B地面對斜面體的摩擦力方向一直向右 C小球A的機械能守恒 D小球A的機械能不守恒，A、B系統(tǒng)的機械能守恒10一個質(zhì)量m0.

10、20 kg的小球系于輕質(zhì)彈簧的一端，且套在光滑豎立的圓環(huán)上的B點，彈簧的上端固定于環(huán)的最高點A，環(huán)的半徑R0.50 m，彈簧的原長l00.50 m，勁度系數(shù)為4.8 N/m，如圖所示若小球從圖中所示位置B點由靜止開始滑到最低點C時，彈簧的彈性勢能Ep0.60 J求小球到C點時的速度vC的大小(彈簧外于原長時，彈性勢能為零g取10 m/s2)11如圖所示，某人乘雪橇沿雪坡經(jīng)A點滑至B點，接著沿水平路面滑至C點停止人與雪橇的總質(zhì)量為70 kg.表中記錄了沿坡滑下過程中的有關(guān)數(shù)據(jù)，請根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)解決下列問題：(g10 m/s2)位置ABC速度/m·s12.012.00時刻/s0410

11、(1)人與雪橇從A到B的過程中，損失的機械能為多少？(2)設(shè)人與雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小例題答案：1. 答案：C解析：第一類永動機違背了能量守恒定律，所以不可能制成，A錯 誤；根據(jù)能量守恒定律，太陽照射到宇宙空間的能量也不會憑空消失，B錯誤；要讓馬兒跑，必須要給馬兒吃草，否則就違背能量守恒定律，C正確；所謂“全自動”手表內(nèi)部還是有能量轉(zhuǎn)化裝置的，一般有一個擺錘，當人戴著手表活動時，擺錘不停地擺動，給游絲彈簧補充能量，才會維持手表的走動，D錯2. 答案：C解析：0t1時間內(nèi)小球做自由落體運動，落到彈簧上并往下運動的過程中，小球重力與彈簧對小球彈力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后

12、減速，t2時刻到達最低點，動能為0，A、B錯；t2t3時間內(nèi)小球向上運動，合力方向先向上后向下，小球先加速后減速，動能先增加后減少，C對；t2t3時間內(nèi)由能量守恒知小球增加的動能等于彈簧減少的彈性勢能減去小球增加的重力勢能，D錯3. 答案(1)(2)(3)mv2(4)mv2思路點撥摩擦力對小木塊做的功對應(yīng)小木塊動能的增量，而傳送帶克服摩擦力做的功為摩擦力與傳送帶的對地位移的乘積，電動機做的功應(yīng)為物體獲得的動能和由于摩擦而產(chǎn)生的熱量之和解析：木塊剛放上時速度為零，必受到向右的摩擦動力作用而做勻加速直線運動，達到與傳送帶共速后不再相互滑動，整個過程中木塊獲得一定的能量，系統(tǒng)要產(chǎn)生摩擦熱(1)由牛頓

13、第二定律：mgma得ag由公式vat得t小木塊的位移xt.(2)傳送帶始終勻速運動，路程svt.(3)對小木塊，獲得的動能Ekmv2.(4)滑動摩擦力對木塊做了正功，使得木塊的機械能增加且增加的機械能為Emgxmv2，而滑動摩擦力對傳送帶做了負功，使電動機輸出了能量，且輸出的能量為E輸出mgsmv2，所以整個系統(tǒng)在這一過程中產(chǎn)生的內(nèi)能(摩擦熱)為QE輸出Emg(sx)mv2.4. 答案：(1)mgR(2)mgR解析：(1)設(shè)物體在B點的速度大小為vB，彈力為FNB，則有FNBmgm又FNB8mg由能量轉(zhuǎn)化與守恒可知：彈性勢能EpmvmgR.(2)設(shè)物體在C點的速度大小為vC，由題意可知：mgm

14、物體由B點運動到C點的過程中，由能量守恒得：Qmv(mvmg·2R)解得：QmgR.能力訓(xùn)練答案：1. 解析D物體沿粗糙斜面下滑，克服摩擦力做功，機械能減少，內(nèi)能增加，總能量守恒；由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，選項D正確2.解析A一半鏈條質(zhì)量為，拉回桌面重心移動距離為，則WgmgL，故A正確3.解析BD4. 解析C由題意知：電場力F電mg；由牛頓第二定律得mgF電Ffma，即空氣阻力Ffmg；下落過程中，重力做功mgh，電場力做負功，大小為mgh，故重力勢能減少mgh，電勢能增加mgh，A錯；E內(nèi)Ffhmgh，B錯；物體所受合外力F合mamg，故動能的增加量EkF合&#

15、183;hmgh，C正確；機械能的減少量EkFf·hF電·hmgh，D錯5. 解析BD整個過程中兩球減少的重力勢能相等，A球減少的重力勢能完全轉(zhuǎn)化為A球的動能，B球減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為B球的動能和彈簧的彈性勢能，所以A球的動能大于B球的動能，所以B正確；在O點正下方位置根據(jù)牛頓第二定律，小球所受拉力與重力的合力提供向心力，則A球受到的拉力較大，所以D正確6. 解析BD由于受空氣阻力作用，小球在運動過程中，要克服阻力做功，因此落回到拋出點時的速度小于拋出時的速度，故A項錯誤；上升過程中，重力和空氣阻力方向向下，對小球均做負功；下降過程中，重力方向向下，對小球做正功，空氣阻力方

16、向向上，對小球做負功，故B項正確；上升過程的加速度a1，下降過程中的加速度a2，所以a1>a2，考慮上升的逆過程，所以上升時間小于下降時間，而空氣阻力和運動路程大小都相等，所以損失的機械能相等，故C項錯誤，D項正確7.解析C木塊上升的高度小于h，所以重力勢能增量小于mgh，A錯；彈性勢能與重力勢能的增加之和為Fh，故B、D錯；由功的定義式可知C對.8. 答案：ACD 解析：重物下落過程中，只發(fā)生動能、重力勢能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化，所以當動能最大時，重力勢能和彈性勢能的總和最小，A正確；當重物的重力勢能最小時，重物應(yīng)下落到最低點，其速度為零，動能最小，此時彈簧伸長量最大，彈性勢能最大，故B錯誤，C、D正確9.ABC10. 答案：3 m/s解析：取C點所在平面為零勢能面初態(tài)時系統(tǒng)的動能Ekl0，重力勢能EplmghCD，彈性勢能 Epl0.末態(tài)時系統(tǒng)的動能Ek2mv，重力勢能Ep20，彈性勢能Ep20.60 J.由機械能守恒E1E2有：EklEplEplEk2Ep