《奪冠之路》福建專用高三物理一輪復(fù)習(xí) 第5章第4課時 功能關(guān)系 能的轉(zhuǎn)化和守恒課件 魯科

第四課時功能關(guān)系能的轉(zhuǎn)化和守恒1．理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，明確各種力做功與對應(yīng)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系．2．知道能量守恒定律的內(nèi)容，并從能量守恒的角度分析解決相關(guān)問題．3．能夠用功能關(guān)系和能量守恒定律，結(jié)合牛頓運動定律、圓周運動知識等處理綜合性問題．1．功能關(guān)系(1)功能關(guān)系功是能量轉(zhuǎn)化的量度．即物體做了多少功就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，而且能的轉(zhuǎn)化必須通過做功來實現(xiàn)．(2)功和能的幾種表達(dá)形式①功和動能的關(guān)系：所有外力對物體所做功的代數(shù)和等于物體動能的增加量．②功和勢能的關(guān)系：克服重力所做的功等于物體重力勢能的增加量；彈簧彈力所做的功等于物體彈性勢能的減少量．③功和機械能的關(guān)系：除重力(彈簧彈力)之外的其他力所做的功等于物體機械能的增加量．

研究功能關(guān)系時，要弄清力對“誰”做功，引起哪種能量形式的轉(zhuǎn)化，從而實現(xiàn)對問題的解決．2．能量轉(zhuǎn)化和守恒定律(1)內(nèi)容：能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失．它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變．(2)可以從兩個方面來理解：①某種形式的能減少，一定存在另一種形式的能增加，且減少量和增加量相等．②某個物體的能量減少，一定存在另一個物體的能量增加．且減少量和增加量相等．(對應(yīng)學(xué)生用書第66頁)

1．行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的光焰；降落傘在空中勻速下降．上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程是(

A

)A．物體克服阻力做功B．物體的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量C．物體的重力勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量D．物體的機械能增加解析：汽車制動過程，受摩擦力的作用，動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；流星在空中墜落，受空氣阻力作用，摩擦生熱產(chǎn)生光焰，動能和重力勢能不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；降落傘在空中勻速下降，受空氣阻力作用，重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.故選項A正確．2．(2011年福建模擬)如圖所示，一根輕彈簧下端固定，豎立在水平面上．其正上方A位置有一只小球．小球從靜止開始下落，在B位置接觸彈簧的上端，在C位置小球所受彈力大小等于重力，在D位置小球速度減小到零．小球下降階段下列說法中錯誤的是(

A

)A．在B位置小球動能最大B．在C位置小球動能最大C．從A→C位置小球重力勢能的減少大于小球動能的增加D．從A→D位置小球重力勢能的減少等于彈簧彈性勢能的增加解析：小球動能的增加用合外力做功來量度，A→C小球受的合力一直向下，對小球做正功，使動能增加；C→D小球受的合力一直向上，對小球做負(fù)功，使動能減小，所以B正確．從A→C小球重力勢能的減少等于小球動能的增加和彈性勢能之和，所以C正確．A、D兩位置動能均為零，重力做的正功等于彈力做的負(fù)功，所以D正確．故選A.3．一質(zhì)量分布均勻的不可伸長的繩索重為G，A、B兩端固定在水平的天花板上，如圖所示，今在繩索的最低點C施加一豎直向下的力將繩繃直．在此過程中繩索的重心位置將(

A

)A．逐漸升高B．逐漸降低C．先降低后升高D．始終不變解析：做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，拉力做功的過程伴隨著能量的轉(zhuǎn)化．拉力做功消耗了拉繩者的化學(xué)能使繩索的重力勢能增加，所以繩索的重心將升高．故本題正確選項為A.常見見幾幾種種功功能能關(guān)關(guān)系系及及摩摩擦擦力力做做功功特特點點1．常見見幾幾種種功功能能關(guān)關(guān)系系功和和能能是是兩兩個個密密切切聯(lián)聯(lián)系系的的物物理理量量，，做做功功的的過過程程是是能能量量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化的的過過程程，，做做多多少少功功就就有有多多少少能能量量發(fā)發(fā)生生了了轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化，，做做功功的的正正、、負(fù)負(fù)表表示示能能的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化方方向向．．下下面面以以圖圖表表方方式式展展示示力力做做功功和和相相應(yīng)應(yīng)能能的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化關(guān)關(guān)系系．．2．摩擦擦力力做做功功特特點點選項診斷結(jié)論A由動能定理，貨物動能的增加量等于貨物合外力做的功mah×B由功能關(guān)系，貨物機械能的增量等于除重力以外的力做的功而不等于合外力做的功×C由功能關(guān)系，重力勢能的增量對應(yīng)貨物重力做的負(fù)功大小mgh×D由功能關(guān)系，貨物機械能的增量為起重機拉力做的功m(g＋a)h√【例1】已知貨貨物的的質(zhì)量量為m，在某某段時時間內(nèi)內(nèi)起重重機將將貨物物以a的加速速度加加速升升高h(yuǎn)，則在在這段段時間間內(nèi)敘敘述正正確的的是(重力加加速度度為g)()A．貨物物的動動能一一定增增加mah－mghB．貨物物的機機械能能一定定增加加mahC．貨物物的重重力勢勢能一一定增增加mahD．貨物物的機機械能能一定定增加加mah＋mgh解析：：逐項分分析如如下答案：：D.針對訓(xùn)訓(xùn)練11：質(zhì)量為為m的跳水水運動動員進進入水水中后后受到到水的的阻力力而做做減速速運動動，設(shè)設(shè)水對對他的的阻力力大小小恒為為f，那么么在他他減速速下降降高度度為h的過程程中，，下列列說法法正確確的是是(g為當(dāng)?shù)氐刂亓α铀偎俣?()A．他的的動能能減少少了fhB．他的的重力力勢能能增加加了mghC．他的的機械械能減減少了了fhD．他的的機械械能減減少了了(f－mg)h解析：：動能減減少量量等于于克服服合外外力所所做的的功，，即(f－mg)h，A選項錯錯；重重力勢勢能減減少了了mgh，B選項錯錯；機機械能能的減減少量量等于于動能能減少少量和和重力力勢能能減少少量之之和，，即fh，C選項對對，D選項錯錯．答案：：C.應(yīng)用能能量守守恒定定律的的基本本思路路和步步驟1．基本思思路(1)某種形形式的的能減減少，，一定定存在在其他他形式式的能能增加加，且且減少少量和和增加加量一一定相相等；；(2)某個物物體的的能量量減少少，一一定存存在其其他物物體的的能量量增加加，且且減少少量和和增加加量一一定相相等．．這也是是我們們列能能量守守恒定定律方方程式式的兩兩條基基本思思路．．2．應(yīng)用定定律解解題的的思路路(1)分清有有多少少形式式的能能[如動能能、勢勢能(包括重重力勢勢能、、彈性性勢能能、電電勢能能)、內(nèi)能能等]在變化化．(2)明確哪哪種形形式的的能量量增加加，哪哪種形形式的的能量量減少少，并并且列列出減減少的的能量量ΔE減和增加加的能能量ΔE增的表達(dá)達(dá)式．．(3)列出能能量守守恒關(guān)關(guān)系式式：ΔE減＝ΔE增．應(yīng)用能能量守守恒定定律解解決有有關(guān)問問題，，關(guān)鍵鍵是準(zhǔn)準(zhǔn)確分分析有有多少少種形形式的的能量量在變變化，，求出出減少少的總總能量量ΔE減和增加加的總總能量量ΔE增，然后后再依依據(jù)能能量守守恒定定律列列式求求解．．【例2】如圖所所示，，AB是傾角角為θ的粗糙糙直軌軌道，，BCD是光滑滑的圓圓弧軌軌道，，AB恰好在在B點與圓圓弧相相切，，圓弧弧的半半徑為為R.一個質(zhì)質(zhì)量為為m的物體體(可以看看做質(zhì)質(zhì)點)從直軌軌道上上的P點由靜靜止釋釋放，，結(jié)果果它能能在兩兩軌道道間做做往返返運動動．已已知P點與圓圓弧的的圓心心O等高，，物體體與軌軌道AB間的動動摩擦擦因數(shù)數(shù)為μ.求：(1)物體做做往返返運動動的整整個過過程中中在AB軌道上上通過過的總總路程程；(2)最終當(dāng)當(dāng)物體體通過過圓弧弧軌道道最低低點E時，對對圓弧弧軌道道的壓壓力大大??；；(3)為使物物體能能順利利到達(dá)達(dá)圓弧弧軌道道的最最高點點D，釋放放點距距B點的距距離L′應(yīng)滿足足什么么條件件？思路點點撥：：因為摩摩擦力力始終終對物物體做做負(fù)功功，所所以物物體最最終在在對應(yīng)應(yīng)圓心心角為為2θ的圓弧弧上往往復(fù)運運動．．對第第(1)問可考考慮對對全過過程應(yīng)應(yīng)用動動能定定理．．物體體恰好好能到到達(dá)D點時，，重力力提供供向心心力．．解析導(dǎo)導(dǎo)引：：(1)問：物體在在P點的初初速度度為零零，當(dāng)當(dāng)它在在兩軌軌道間間往返返運動動時，，只要要能進進入B點以上上的粗粗糙直直軌道道，滑滑動摩摩擦力力就始始終做做負(fù)功功，物物體的的機械械能減減少，，這樣樣導(dǎo)致致物體體最終終能上上升的的最高高點為為B點．試試由動動能定定理求求出物物體在在AB軌道上上的總總路程程．處理動動力學(xué)學(xué)問題題，動動能定定理比比牛頓頓運動動定律律更具具普遍遍性，，而且且更簡簡捷方方便．．對全全過程程應(yīng)用用動能能定理理，往往往能能使問問題得得到簡簡單求求解．．針對訓(xùn)練21：小物塊A的質(zhì)量為m，物塊與坡坡道間的動動摩擦因數(shù)數(shù)為μ，水平面光光滑；坡道道頂端距水水平面高度度為h，傾角為θ；物塊從坡坡道進入水水平滑道時時，在底端端O點處無機械械能損失，，重力加速速度為g.將輕彈簧的的一端連接接在水平滑滑道M處并固定在在墻上，另另一自由端端恰位于坡坡道的底端端O點，如圖所所示．物塊塊A從坡頂由靜靜止滑下，，求：(1)物塊滑到O點時的速度度大??；(2)彈簧為最大大壓縮量時時的彈性勢勢能；(3)物塊A被彈回到坡坡道上升的的最大高度度．考點一：考考查摩擦力力做功的特特點【例1】(基礎(chǔ)題)一子彈水平平射入原來來靜止在光光滑水平桌桌面上的木木塊中，如如圖，當(dāng)子子彈深入木木塊2cm時，木塊相相對桌面滑滑行了1cm，設(shè)木塊對對子彈的阻阻力恒定．．此過程中中產(chǎn)生的內(nèi)內(nèi)能與子彈彈損失的動動能之比為為()A．1∶1B．2∶3C．1∶2D．1∶3答案：B.考點二：考考查能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化與守恒恒定律的應(yīng)應(yīng)用【例2】(能力題)如圖所示，，一物體質(zhì)質(zhì)量m＝2kg，在傾角為為θ＝37°的斜面上的的A點以初速度度v0＝3m/s下滑，A點距彈簧上上端B的距離lAB＝4m．當(dāng)物體到到達(dá)B后將彈簧壓壓縮到C點，最大壓壓縮量lBC＝0.2m，然后物體體又被彈簧簧彈上去，，彈到的最最高位置為為D點，D點距A點的距離lAD＝3m．擋板及彈彈簧質(zhì)量不不計，g取10m/s2，sin37°＝0.6，求：(1)物體與斜面面間的動摩摩擦因數(shù)μ；(2)彈簧的最大大彈性勢能能Epm.答案：(1)0.52(2)24.4J解決此類問問題時，緊緊抓“能量”這條線索，，分析出現(xiàn)現(xiàn)幾種能量量形式，分分別是多少少，根據(jù)能能量守恒定定律列方程程求解．解決此題的的關(guān)鍵是分分清各種形形式能的變變化情況和和各力的做做功正負(fù)．．綜合運用用功能關(guān)系系求解．【測控導(dǎo)航】考點題號1.做功與相應(yīng)能的轉(zhuǎn)化1、2、3、6、82.摩擦力做功的特點及能的轉(zhuǎn)化4、53.能量守恒定律的綜合應(yīng)用7、9、101．一塊質(zhì)量量為m的木塊放在在地面上，，用一根彈彈簧連著木木塊，如圖圖所示，用用恒力F拉彈簧，使使木塊離開開地面，如如果力F的作用點向向上移動的的距離為h，則(C)A．木塊的重重力勢能增增加了mghB．木塊的機機械能增加加了FhC．拉力所做做的功為FhD．木塊的動動能增加了了Fh解析：力F的作用點向向上移動h距離，故力力做功為Fh，彈簧、木木塊系統(tǒng)機機械能增加加Fh，因彈簧形形變，彈性性勢能增加加，木塊的的動能、重重力勢能增增加，即：：ΔEp彈＋ΔEp重＋ΔEk＝Fh，所以選項項C正確，A、B、D錯誤．3．如圖所示示，具有一一定初速度度的物塊，，沿傾角為為θ＝30°的粗糙斜面面向上運動動的過程中中，受一個個恒定的沿沿斜面向上上的拉力F作用，這時時物塊的加加速度大小小為4m/s2，方向沿斜斜面向下，，那么，在在物塊向上上運動過程程中，g取10m/s2正確的說法法是(A)A．物塊的機機械能一定定增加B．物塊的機機械能一定定減小C．物塊的機機械能可能能不變D．物塊的機機械能可能能增加也可可能減小解析：物塊向上運運動，滑動動摩擦力f向下，由牛頓第二二定律知：：mgsinθ＋f－F＝ma因為a＝4m/s2，而gsinθθ＝5m/s2故F＞f，F(xiàn)與f的合力做正正功，機械械能增加，，選項A正確．4．(2011年湖北模擬擬)如圖所示有有三個斜面面1、2、3，斜面1與2底邊相同，，斜面2和3高度相同，，同一物體體與三個斜斜面的動摩摩擦因數(shù)相相同，當(dāng)它它分別沿三三個斜面從從頂端由靜靜止下滑到到底端時，，下列說法法正確的是是(B)A．三種情況況下物體損損失的機械械能ΔE3＞ΔE2＞ΔE1B．三種情況況下摩擦產(chǎn)產(chǎn)生的熱量量Q1＝Q2＜Q3C．到達(dá)底端端的速度v1＞v2＝v3D．運動的時時間t1＜t2＜t3解析：斜面上克服服摩擦力做做的功大小小為μmgs水平，斜面1、2的水平位移移相同，故故產(chǎn)生熱量量和損失機機械能相同同，A錯；斜面2的水平位移移小于3的水平位移移，故從斜斜面3下滑時產(chǎn)生生熱量較多多，B對；斜面1、2比較，損失失能量相同同，但斜面面1下滑時重力力勢能較大大，到底端端時速率較較大，斜面面2和3比較，斜面面3損失能量較較多，初始始重力勢能能相同，故故從斜面3下滑到底端端時速率最最小，C錯；由于動動摩擦因數(shù)數(shù)和斜面1、2的傾角關(guān)系系未知，無無法確定t1和t2，但顯然t2小于t3，D錯．5．一顆子彈彈以某一水水平速度擊擊中了靜止止在光滑水水平面上的的木塊，并并從中穿出出，對于這這一過程，，下列說法法正確的是是(D)A．子彈減少少的機械能能等于木塊塊增加的機機械能B．子彈減少少的機械能能等于系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)能的增增加量C．子彈減少少的機械能能等于木塊塊增加的動動能和內(nèi)能能之和D．子彈減少少的動能等等于木塊增增加的動能能與子彈和和木塊系統(tǒng)統(tǒng)增加的內(nèi)內(nèi)能之和解析：由于子彈穿穿過木塊的的過程中與與木塊有相相對位移，，所以子彈彈減少的動動能轉(zhuǎn)化為為木塊的動動能和子彈彈與木塊系系統(tǒng)增加的的內(nèi)能，選選項A、B、C錯，D正確．6．如圖所示，，一輕彈簧簧固定在長長木板M的左端，右右端與小木木塊m相連，且m與M及M與地面間接接觸面均光光滑．開始始時，m與M均靜止，現(xiàn)現(xiàn)同時對m、M施加等大反反向的水平平恒力F1和F2.在兩物體開開始運動后后的整個運運動過程中中，對m、M和彈簧組成成的系統(tǒng)(整個過程彈彈簧形變不不超過其彈彈性限度)，下列說法法正確的是是(D)A．由于F1、F2等大反向，，故系統(tǒng)的的機械能守守恒B．由于F1、F2分別對m、M做正功，，故系統(tǒng)統(tǒng)的動能能不斷增增加C．由于F1、F2分別對m、M做正功，，故系統(tǒng)統(tǒng)的機械械能不斷斷增加D．當(dāng)彈簧簧彈力大大小與F1、F2大小相等等時，m、M的動能最最大解析：m、M分別受到到水平拉拉力F1、F2及彈簧彈彈力的作作用，開開始時拉拉力大于于彈力，，m向右加速速運動，，M向左加速速運動，，F(xiàn)1、F2對兩物體體均做正正功，所所以系統(tǒng)統(tǒng)的機械械能增加加．當(dāng)拉拉力等于于彈簧彈彈力時，，物體速速度最大大，故動動能最大大；當(dāng)拉拉力小于于彈力時時，物體體做減速速運動，，系統(tǒng)的的動能又又開始減減小，但但此階段段系統(tǒng)的的機械能能繼續(xù)增增大．當(dāng)當(dāng)速度減減小到零零以后，，兩物體體反向加加速運動動，拉力力F1、F2均做負(fù)功功，系統(tǒng)統(tǒng)的機械械能又開開始減小?。绢}題正確選選項為D.7．如圖所示示，水平平面上的的輕彈簧簧一端與與物體相相連，另另一端固固定在墻墻上的P點，已知知物體的的質(zhì)量為為m＝2.0kg，物體與與水平面面間的動動摩擦因因數(shù)μ＝0.4，彈簧的的勁度系系數(shù)k＝200N/m.現(xiàn)用力F拉物體，，使彈簧簧從處于于自然狀狀態(tài)的O點由靜止止開始向向左移動動10cm，這時彈彈簧具有有彈性勢勢能Ep＝1.0J，物體處處于靜止止?fàn)顟B(tài)．．若取g＝10m/s2，則撤去去外力F后(B)A．物體向向右滑動動的距離離可以達(dá)達(dá)到12.5cmB．物體向向右滑動動的距離離一定小小于12.5cmC．物體回回到O點時速度度最大D．物體到到達(dá)最右右端時動動能為零零，系統(tǒng)統(tǒng)機械能能也為零零8．(2010年福建省省聯(lián)考)質(zhì)量相等等的兩木木塊A、B用一輕彈彈簧栓接接，靜置置于水平平地面上上，如圖圖(a)所示．現(xiàn)現(xiàn)用一豎豎直向上上的力F拉動木塊塊A，使木塊塊A向上做勻勻加速直直線運動動，如圖圖(b)所示．從從木塊A開始做勻勻加速直直線運動動到木塊塊B將要離開開地面的的這一過過程，設(shè)設(shè)此過程程彈簧始始終處于于彈性限限度內(nèi)，，則下列