廣東物理年高考一輪復習第五章第四講《功能關系能量轉化與守恒定律》課件

1、一、功能關系一、功能關系1功是功是 的量度，即做了多少功，就有多少能量發(fā)的量度，即做了多少功，就有多少能量發(fā) 生了轉化生了轉化2做功的過程一定伴隨有做功的過程一定伴隨有 ，而且，而且 必必 須通過做功來實現(xiàn)須通過做功來實現(xiàn)能量轉化能量轉化能量的轉化能量的轉化能量的轉化能量的轉化2表達式：表達式：E減減 二、能量守恒定律二、能量守恒定律1內(nèi)容：能量既不會消滅，也內(nèi)容：能量既不會消滅，也 ，它只會從一種形，它只會從一種形 式式 為其他形式，或者從一個物體為其他形式，或者從一個物體 到另一個物體，到另一個物體， 而在轉化和轉移的過程中，能量的總量而在轉化和轉移的過程中，能量的總量 不會創(chuàng)生不會創(chuàng)生轉

2、移轉移轉化轉化保持不變保持不變E增增 E減減表示某個物體或某種形式的能量的減少量，等于表示某個物體或某種形式的能量的減少量，等于初狀態(tài)能量減去末狀態(tài)能量；初狀態(tài)能量減去末狀態(tài)能量；E增增表示其他物體或其他形表示其他物體或其他形式的能量的增加量，等于末狀態(tài)能量減去初狀態(tài)能量式的能量的增加量，等于末狀態(tài)能量減去初狀態(tài)能量1合外力對物體做的功等于物體動能的改變合外力對物體做的功等于物體動能的改變 W合合Ek2Ek1，即動能定理，即動能定理2重力做的功對應重力勢能的改變重力做的功對應重力勢能的改變WGEpEp1Ep2重力做多少正功，重力勢能就減少多少；重力做多少負重力做多少正功，重力勢能就減少多少；重

3、力做多少負功，重力勢能就增加多少功，重力勢能就增加多少3彈簧彈力做功與彈性勢能的改變相對應彈簧彈力做功與彈性勢能的改變相對應 WFEpEp1Ep2彈力做多少正功，彈性勢能就減少多少；彈力做多少負彈力做多少正功，彈性勢能就減少多少；彈力做多少負功，彈性勢能就增加多少功，彈性勢能就增加多少4除重力或彈簧彈力以外的其他力做的功與物體機械能的除重力或彈簧彈力以外的其他力做的功與物體機械能的 增量相對應，即增量相對應，即W其他其他E.(1)除重力或彈簧彈力以外的其他力做多少正功，物體的機除重力或彈簧彈力以外的其他力做多少正功，物體的機 械能就增加多少械能就增加多少(2)除重力或彈簧彈力以外的其他力做多少

4、負功，物體的機除重力或彈簧彈力以外的其他力做多少負功，物體的機 械能就減少多少械能就減少多少(3)除重力或彈簧彈力以外的其他力不做功，物體的機械能除重力或彈簧彈力以外的其他力不做功，物體的機械能 守恒守恒 做功的過程就是能量轉化的過程，但做功的過程就是能量轉化的過程，但“功功”并不并不是是“能能”，它僅是實現(xiàn)能量轉化的途徑，它僅是實現(xiàn)能量轉化的途徑1(2009廣東理基廣東理基)游樂場中的一種滑梯如圖游樂場中的一種滑梯如圖541所示小朋友從軌道頂端由靜止開始下滑，沿水所示小朋友從軌道頂端由靜止開始下滑，沿水平軌道滑動了一段距離后停下來，則平軌道滑動了一段距離后停下來，則 ()A下滑過程中支持力對

5、小朋友做功下滑過程中支持力對小朋友做功B下滑過程中小朋友的重力勢能增加下滑過程中小朋友的重力勢能增加C整個運動過程中小朋友的機械能守恒整個運動過程中小朋友的機械能守恒D在水平面滑動過程中摩擦力對小朋友做負功在水平面滑動過程中摩擦力對小朋友做負功解析：解析：下滑過程中支持力的方向總與速度方向垂直，下滑過程中支持力的方向總與速度方向垂直，所以支持力不做功，所以支持力不做功，A錯誤；越往下滑動重力勢能越錯誤；越往下滑動重力勢能越小，小，B錯誤；摩擦力的方向與速度方向相反，所以摩錯誤；摩擦力的方向與速度方向相反，所以摩擦力做負功，機械能減少，擦力做負功，機械能減少，D正確，正確，C錯誤錯誤答案：答案：

6、D 類別類別比較比較靜摩擦力靜摩擦力滑動摩擦力滑動摩擦力不不同同點點能量的能量的轉化方轉化方面面在靜摩擦力做功的在靜摩擦力做功的過程中，只有機械過程中，只有機械能從一個物體轉移能從一個物體轉移到另一個物體到另一個物體(靜靜摩擦力起著傳遞機摩擦力起著傳遞機械能的作用械能的作用)，而，而沒有機械能轉化為沒有機械能轉化為其他形式的能量其他形式的能量(1)相互摩擦的物體通過相互摩擦的物體通過滑動摩擦力做功，將部滑動摩擦力做功，將部分機械能從一個物體轉分機械能從一個物體轉移到另一個物體移到另一個物體(2)部分機械能轉化為內(nèi)部分機械能轉化為內(nèi)能，此部分能量就是系能，此部分能量就是系統(tǒng)機械能的損失量統(tǒng)機械能

7、的損失量 類別類別比較比較靜摩擦力靜摩擦力滑動摩擦力滑動摩擦力不不同同點點一對摩擦一對摩擦力的總功力的總功方面方面一對靜摩擦一對靜摩擦力所做功的力所做功的代數(shù)總和等代數(shù)總和等于零于零一對相互作用的滑動摩擦力對一對相互作用的滑動摩擦力對物體系統(tǒng)所做的總功，等于摩物體系統(tǒng)所做的總功，等于摩擦力與兩個物體相對路程的乘擦力與兩個物體相對路程的乘積，即積，即WFfFfl相對相對，表示物，表示物體克服摩擦力做功，系統(tǒng)損失體克服摩擦力做功，系統(tǒng)損失的機械能轉變成內(nèi)能的機械能轉變成內(nèi)能相相同同點點正功、負正功、負功、不做功、不做功方面功方面兩種摩擦力對物體可以做正功、負功，還兩種摩擦力對物體可以做正功、負功，

8、還可以不做功可以不做功 利用利用WFfFfl相對相對進行熱量進行熱量Q的計算時，關鍵是對相對的計算時，關鍵是對相對路程路程l相對相對的理解例如：如果兩物體同向運動，的理解例如：如果兩物體同向運動，l相對相對為兩物為兩物體對地位移大小之差；如果兩物體反向運動，體對地位移大小之差；如果兩物體反向運動，l相對相對為兩物體為兩物體對地位移大小之和；如果一個物體相對另一個物體往復運動，對地位移大小之和；如果一個物體相對另一個物體往復運動，則則l相對相對為兩物體相對滑行路徑的總長度為兩物體相對滑行路徑的總長度2如圖如圖542所示，木塊所示，木塊A放在木放在木 塊塊B的左端，用恒力的左端，用恒力F將將A拉至

9、拉至B的的 右端，第一次將右端，第一次將B固定在地面上，固定在地面上， F做功為做功為W1，產(chǎn)生的熱量為，產(chǎn)生的熱量為Q1；第二次讓；第二次讓B可以在可以在 光滑地面上自由滑動，光滑地面上自由滑動，F(xiàn)做的功為做的功為W2，產(chǎn)生的熱量，產(chǎn)生的熱量 為為Q2，則應有，則應有 ()AW1W2，Q1Q2BW1W2，Q1Q2CW1W2，Q1Q2 DW1W2，Q1Q2解析：解析：WFlA，第一次，第一次lA比第二次比第二次lA小，故小，故W1W2，而而Qmgl相對相對，故，故Q1Q2.故選項故選項A正確正確答案：答案：A1對定律的理解對定律的理解(1)某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，某種形

10、式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加， 且減少量和增加量相等且減少量和增加量相等(2)某個物體的能量減少，一定存在別的物體的能量增加，某個物體的能量減少，一定存在別的物體的能量增加， 且減少量和增加量相等且減少量和增加量相等2應用定律解題的步驟應用定律解題的步驟(1)分清共有多少種形式的能分清共有多少種形式的能(如動能、勢能、電能、內(nèi)能如動能、勢能、電能、內(nèi)能 等等)在變化在變化(2)明確哪種形式的能量增加，哪種形式的能量減少明確哪種形式的能量增加，哪種形式的能量減少(3)減少的總能量一定等于增加的總能量，據(jù)此列出方程：減少的總能量一定等于增加的總能量，據(jù)此列出方程： E減減E增增1應用能

11、量守恒定律解決有關問題的關鍵是準確分析有多應用能量守恒定律解決有關問題的關鍵是準確分析有多 少種形式的能在變化，求出減少的總能量和增加的總能少種形式的能在變化，求出減少的總能量和增加的總能 量，然后再依據(jù)能量守恒列式求解量，然后再依據(jù)能量守恒列式求解2高考考查該類問題時，常綜合平拋、圓周運動及電學、高考考查該類問題時，常綜合平拋、圓周運動及電學、 磁學、熱學等知識，考查學生的判斷、推理及綜合分析磁學、熱學等知識，考查學生的判斷、推理及綜合分析 問題的能力問題的能力3(2010湖州模擬湖州模擬)NBA籃球賽非常精彩，吸引了眾多籃球賽非常精彩，吸引了眾多觀眾經(jīng)常有這樣的場面：在終場前觀眾經(jīng)常有這樣

12、的場面：在終場前0.1 s，運動員把，運動員把球投出且準確命中，獲得比賽的勝利如果運動員投球投出且準確命中，獲得比賽的勝利如果運動員投籃過程中對籃球做功為籃過程中對籃球做功為W，出手高度，出手高度(相對地面相對地面)為為h1，籃筐距地面高度為籃筐距地面高度為h2，球的質量為，球的質量為m，空氣阻力不計，空氣阻力不計，則籃球進筐時的動能表達式是則籃球進筐時的動能表達式是()AWmgh1mgh2 BWmgh2mgh1Cmgh1mgh2W Dmgh2mgh1W解析：解析：由能量守恒，人做的功由能量守恒，人做的功(W)增加了球進筐時的增加了球進筐時的動能和勢能設進筐時球的動能為動能和勢能設進筐時球的動

13、能為Ek.則有：則有：WEkmgh2mgh1故故EkWmgh1mgh2.A項正確項正確答案：答案：A 一小滑塊放在如圖一小滑塊放在如圖543所示所示的凹形斜面上，用力的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運動了一段距離，滑塊，小滑塊沿斜面運動了一段距離，若已知在這一過程中，拉力若已知在這一過程中，拉力F所做的功所做的功的大小的大小(絕對值絕對值)為為A，斜面對小滑塊的作用力所做的功的大，斜面對小滑塊的作用力所做的功的大小為小為B，重力做功的大小為，重力做功的大小為C，空氣阻力做功的大小為，空氣阻力做功的大小為D.當當用這些量表達時，求：用這些量表達時，求：(1)小滑

14、塊的動能的改變量小滑塊的動能的改變量(指末態(tài)動能減去初態(tài)動能指末態(tài)動能減去初態(tài)動能)；(2)小滑塊的重力勢能的改變量；小滑塊的重力勢能的改變量；(3)小滑塊機械能小滑塊機械能(指動能與重力勢能之和指動能與重力勢能之和)的改變量的改變量思路點撥思路點撥解答本題時注意三方面的關系：解答本題時注意三方面的關系：(1)小滑塊動能的改變量對應合外力做的功；小滑塊動能的改變量對應合外力做的功；(2)小滑塊重力勢能的改變量對應重力做的功；小滑塊重力勢能的改變量對應重力做的功；(3)小滑塊機械能的改變量對應除重力以外的力做的功小滑塊機械能的改變量對應除重力以外的力做的功課堂筆記課堂筆記(1)據(jù)動能定理，動能的

15、改變量等于外力做功據(jù)動能定理，動能的改變量等于外力做功的代數(shù)和，其中做負功的有空氣阻力、斜面對滑塊的作用的代數(shù)和，其中做負功的有空氣阻力、斜面對滑塊的作用力力(因彈力不做功，實際上為摩擦阻力做的功因彈力不做功，實際上為摩擦阻力做的功)因此因此EkABCD.(2)滑塊重力勢能的減少等于重力做的功，因此滑塊重力勢能的減少等于重力做的功，因此EpC.(3)滑塊機械能的改變量等于重力之外的其他力做的功，滑塊機械能的改變量等于重力之外的其他力做的功，因此因此EABD.答案答案(1)ABCD(2)C(3)ABD 重力勢能、彈性勢能、電勢能的改變量重力勢能、彈性勢能、電勢能的改變量(末狀態(tài)勢能末狀態(tài)勢能減去

16、初狀態(tài)勢能減去初狀態(tài)勢能)與對應的力做的功數(shù)值相等，但符號與對應的力做的功數(shù)值相等，但符號相反相反. (2009山東高考山東高考)如圖如圖544所示為某探究活動小組設計的節(jié)能運所示為某探究活動小組設計的節(jié)能運輸系統(tǒng)，斜面軌道傾角為輸系統(tǒng)，斜面軌道傾角為30，質量，質量為為M的木箱與軌道的動摩擦因數(shù)為的木箱與軌道的動摩擦因數(shù)為 .木箱在軌道頂端時，自動裝貨木箱在軌道頂端時，自動裝貨裝置將質量為裝置將質量為m的貨物裝入木箱，然后木箱載著貨物沿軌的貨物裝入木箱，然后木箱載著貨物沿軌道無初速滑下，當輕彈簧被壓縮至最短時，自動卸貨裝道無初速滑下，當輕彈簧被壓縮至最短時，自動卸貨裝置立刻將貨物卸下，然后木

17、箱恰好被彈回到軌道頂端，置立刻將貨物卸下，然后木箱恰好被彈回到軌道頂端，再重復上述過程下列選項正確的是再重復上述過程下列選項正確的是 ()AmMBm2MC木箱不與彈簧接觸時，上滑的加速度大于下滑的加木箱不與彈簧接觸時，上滑的加速度大于下滑的加 速度速度D在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中，減少的在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中，減少的 重力勢能全部轉化為彈簧的彈性勢能重力勢能全部轉化為彈簧的彈性勢能思路點撥思路點撥在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程和木箱反彈至頂端的過程中，除有重力勢能、彈性勢和木箱反彈至頂端的過程中，除有重力勢能、彈性勢能的轉化外，還有

18、因摩擦力做功產(chǎn)生的內(nèi)能，可應用能的轉化外，還有因摩擦力做功產(chǎn)生的內(nèi)能，可應用能量守恒定律列式求解能量守恒定律列式求解課堂筆記課堂筆記在木箱與貨物從下滑至彈簧壓縮到最短的過程在木箱與貨物從下滑至彈簧壓縮到最短的過程中，由能量守恒有：中，由能量守恒有：(mM)gh(mM)gcos30 E彈彈 在木箱反彈至運動到軌道頂端的過程中，由能量守恒有：在木箱反彈至運動到軌道頂端的過程中，由能量守恒有：E彈彈Mg cos30 Mgh 聯(lián)立聯(lián)立得：得：m2M，A錯誤，錯誤，B正確正確下滑過程中：下滑過程中：(Mm)gsin(Mm)gcos(Mm)a1上滑過程中：上滑過程中：MgsinMgcosMa2 解解得：得

19、：a2g(sincos)a1g(sincos)，故故C正確正確在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中，減少的重力勢在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中，減少的重力勢能轉化為彈簧的彈性勢能和內(nèi)能，所以能轉化為彈簧的彈性勢能和內(nèi)能，所以D錯誤錯誤答案答案BC 在應用能量守恒定律分析問題時，首先應抓住有幾在應用能量守恒定律分析問題時，首先應抓住有幾種形式的能量參與了轉化或轉移，然后再利用能量守恒種形式的能量參與了轉化或轉移，然后再利用能量守恒定律列式求解定律列式求解. (14分分)(2010濟南模擬濟南模擬)如圖如圖545所示，一質量為所示，一質量為m的滑塊的滑塊從高為從高為h的光滑圓弧形槽的頂端的光

20、滑圓弧形槽的頂端A處處無初速度地滑下，槽的底端無初速度地滑下，槽的底端B與水與水平傳送帶相接，傳送帶的運行速度恒為平傳送帶相接，傳送帶的運行速度恒為v0，兩輪軸心間，兩輪軸心間距為距為l，滑塊滑到傳送帶上后做勻加速運動，滑到傳送帶，滑塊滑到傳送帶上后做勻加速運動，滑到傳送帶右端右端C時，恰好加速到與傳送帶的速度相同，求：時，恰好加速到與傳送帶的速度相同，求：(1)滑塊到達底端滑塊到達底端B時的速度大小時的速度大小vB；(2)滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)；(3)此過程中，由于克服摩擦力做功而產(chǎn)生的熱量此過程中，由于克服摩擦力做功而產(chǎn)生的熱量Q.思路點撥思路點撥解題樣板解題

21、樣板(1)滑塊在由滑塊在由A到到B的過程中機械能守恒，的過程中機械能守恒，可得：可得：mgh mvB2.(2分分)解得：解得：vB . (1分分)(2)滑塊在由滑塊在由B到到C的過程中，應用動能定理得：的過程中，應用動能定理得：mgl mv02 mvB2.(2分分)解得解得 . (1分分)(3)QFfl相對相對mgl相對相對(3分分)由由l相對相對v0t t和和v0vBgt可得：可得：l相對相對 ， (3分分)故故Q .(2分分)答案答案(1) (2) (3) 傳送帶在日常生活和生產(chǎn)中應用非常廣泛，近幾年高傳送帶在日常生活和生產(chǎn)中應用非常廣泛，近幾年高考中與傳送帶運動相聯(lián)系的問題也多次出現(xiàn)傳送

22、帶上的考中與傳送帶運動相聯(lián)系的問題也多次出現(xiàn)傳送帶上的物體因其受到的摩擦力的大小和方向具有不確定性，往往物體因其受到的摩擦力的大小和方向具有不確定性，往往導致物體的運動有兩個或兩個以上的過程導致物體的運動有兩個或兩個以上的過程(本題屬臨界問題，本題屬臨界問題，只有一個過程只有一個過程)，因此要對各個過程進行做功和能量轉化問，因此要對各個過程進行做功和能量轉化問題分析，然后根據(jù)題目條件求解題分析，然后根據(jù)題目條件求解1一物塊由靜止開始從粗糙斜面上的某點加速下滑到另一一物塊由靜止開始從粗糙斜面上的某點加速下滑到另一點，在此過程中重力對物塊做的功等于點，在此過程中重力對物塊做的功等于 ()A物塊動能

23、的增加量物塊動能的增加量B物塊重力勢能的減少量與物塊克服摩擦力做的功之物塊重力勢能的減少量與物塊克服摩擦力做的功之 和和C物塊重力勢能的減少量和物塊動能的增加量以及物物塊重力勢能的減少量和物塊動能的增加量以及物 塊克服摩擦力做的功之和塊克服摩擦力做的功之和D物塊動能的增加量與物塊克服摩擦力做的功之和物塊動能的增加量與物塊克服摩擦力做的功之和解析：解析：由動能定理得由動能定理得WGWf mv2，故，故WG mv2Wf，其中，其中WG為重力做的功，等于重力勢能的減少量，為重力做的功，等于重力勢能的減少量，Wf為克服摩擦力做的功，很顯然只有為克服摩擦力做的功，很顯然只有D項正確項正確答案：答案：D2

24、運動員跳傘將經(jīng)歷開傘前后的加速下降和減速下降兩運動員跳傘將經(jīng)歷開傘前后的加速下降和減速下降兩個過程將人和傘看成一個系統(tǒng)，在這兩個過程中，個過程將人和傘看成一個系統(tǒng)，在這兩個過程中，下列說法正確的是下列說法正確的是 ()A阻力對系統(tǒng)始終做負功阻力對系統(tǒng)始終做負功B系統(tǒng)受到的合外力始終向下系統(tǒng)受到的合外力始終向下C重力做功使系統(tǒng)的重力勢能增加重力做功使系統(tǒng)的重力勢能增加D任意相等的時間內(nèi)重力做的功相等任意相等的時間內(nèi)重力做的功相等解析：解析：阻力的方向總與運動方向相反，故阻力總做負功，阻力的方向總與運動方向相反，故阻力總做負功，A項正確；運動員加速下降時合外力向下，減速下降時合項正確；運動員加速下

25、降時合外力向下，減速下降時合外力向上，外力向上，B項錯誤；重力做功使系統(tǒng)重力勢能減少，項錯誤；重力做功使系統(tǒng)重力勢能減少，C項項錯誤；由于做變速運動，任意相等時間內(nèi)的下落高度錯誤；由于做變速運動，任意相等時間內(nèi)的下落高度h不不相等，所以重力做功相等，所以重力做功Wmgh不相等，不相等，D項錯誤項錯誤答案：答案：A3如圖如圖546所示，具有一定初速度的所示，具有一定初速度的 物塊，沿傾角為物塊，沿傾角為30的粗糙斜面向上的粗糙斜面向上 運動的過程中，受一個恒定的沿斜面運動的過程中，受一個恒定的沿斜面 向上的拉力向上的拉力F作用，這時物塊的加速度作用，這時物塊的加速度 大小為大小為4 m/s2，方

26、向沿斜面向下，那么，在物塊向上運，方向沿斜面向下，那么，在物塊向上運 動的過程中，下列說法正確的是動的過程中，下列說法正確的是 ()A物塊的機械能一定增加物塊的機械能一定增加B物塊的機械能一定減少物塊的機械能一定減少C物塊的機械能可能不變物塊的機械能可能不變D物塊的機械能可能增加也可能減少物塊的機械能可能增加也可能減少解析：解析：設物塊受斜面的摩擦力沿斜面向下，大小為設物塊受斜面的摩擦力沿斜面向下，大小為f，由，由牛頓第二定律得：牛頓第二定律得：mgsin30FfFma.可得：可得：FFf0，即在物塊向上運動的過程中，除重力做，即在物塊向上運動的過程中，除重力做功以外，拉力功以外，拉力F和滑動摩擦力的合力做正功，物塊的機械和滑動摩擦力的合力做正功，物塊的機械能增加，故能增加，故A正確，正確，B、C、D錯誤錯誤答案：答案：A4(2010榮成質檢榮成質檢)一根長為一根長為L、質量為、質量為m的均勻鏈條放在的均勻鏈條放在 光滑的水平桌面上，其長度的一半