2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí)-專題五-機(jī)械能-第4講-功能關(guān)系-能量轉(zhuǎn)化與守恒定律課件

第4講功能關(guān)系能量轉(zhuǎn)化與守恒定律一、功和能的關(guān)系1．內(nèi)容(1)功是____________的量度，即做了多少功就有多少________發(fā)生了轉(zhuǎn)化．能量轉(zhuǎn)化能量

(2)做功的過程一定伴隨著_____________，而且____________必須通過做功來實(shí)現(xiàn)．能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化2．做功對(duì)應(yīng)變化的能量形式動(dòng)能(1)合外力的功影響物體的________的變化．(2)重力的功影響物體__________的變化．(3)彈簧彈力的功影響__________的變化．重力勢(shì)能彈性勢(shì)能(4)除重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的力做功影響物體_________的變化．機(jī)械能系統(tǒng)內(nèi)能電勢(shì)能(5)滑動(dòng)摩擦力的功影響___________的變化．(6)電場(chǎng)力的功影響________的變化．(7)分子力的功影響__________的變化．分子勢(shì)能【基礎(chǔ)檢測(cè)】1．自然現(xiàn)象中蘊(yùn)藏著許多物理知識(shí)，如圖5-4-1所示為一)個(gè)盛水袋，某人從側(cè)面緩慢推袋壁使它變形，則水的勢(shì)能(

圖5-4-1A．增大B．變小C．不變D．不能確定答案：A

二、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律

1．內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體________到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持________．轉(zhuǎn)移不變

2．能量轉(zhuǎn)化與守恒的兩種表述

(1)某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量等于增加量．

(2)某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量等于增加量．相互轉(zhuǎn)化

3．對(duì)能量轉(zhuǎn)化與守恒的理解：每一種運(yùn)動(dòng)形式都對(duì)應(yīng)一種能量形式，通過力做功，不同形式的能可以____________．

【基礎(chǔ)檢測(cè)】

2．足夠長(zhǎng)的傳送帶以速度v勻速傳動(dòng)，一質(zhì)量為m的小物體A由靜止輕放于傳送帶上，若小物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，如圖5-4-2所示，當(dāng)物體與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能量為()圖5-4-2考點(diǎn)1功能關(guān)系的理解及應(yīng)用⊙重點(diǎn)歸納幾種常見的功能關(guān)系及其表達(dá)式（續(xù)表）各種力做功對(duì)應(yīng)能的變化定量的關(guān)系只有重力、彈簧彈力的功不引起機(jī)械能變化機(jī)械能守恒ΔE＝0非重力和彈力的功機(jī)械能變化除重力和彈力之外的其他力做正功，物體的機(jī)械能增加，做負(fù)功，機(jī)械能減少，且W其他＝ΔE電場(chǎng)力的功電勢(shì)能變化電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，且W電＝－ΔEp滑動(dòng)摩擦力的功內(nèi)能變化滑動(dòng)摩擦力做功引起系統(tǒng)內(nèi)能增加ΔE內(nèi)＝Ffl相對(duì)

【考題題組】

1．如圖5-4-3所示，木板質(zhì)量為M，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，小木塊質(zhì)量為m，水平地面光滑，一根不計(jì)質(zhì)量的輕繩通過定滑輪分別與M和m連接，小木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.開始時(shí)木塊靜止在木板左端，現(xiàn)用水平向右的拉力F將m拉至右端，則拉)力F做功至少為(

圖5-4-3答案：B

2．(多選)如圖5-4-4所示，在傾角為θ的固定光滑斜面上有兩個(gè)用輕彈簧相連接的物塊A、B，它們的質(zhì)量分別為m1、m2，彈簧勁度系數(shù)為k，C為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)用一平行于斜面向上的恒力F拉物塊A使之向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物塊B)剛要離開擋板C時(shí)，物塊A運(yùn)動(dòng)的距離為d，速度為v，則(

圖5-4-4項(xiàng)目靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力不同點(diǎn)能量的轉(zhuǎn)化方面只有能量的轉(zhuǎn)移，沒有能量的轉(zhuǎn)化既有能量的轉(zhuǎn)移，又有能量的轉(zhuǎn)化一對(duì)摩擦力的總功方面一對(duì)靜摩擦力所做功的代數(shù)和等于零一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做功的代數(shù)和為負(fù)值，總功W＝－Ff·l相對(duì)，即摩擦?xí)r產(chǎn)生的熱量相同點(diǎn)正功、負(fù)功、不做功方面①兩種摩擦力對(duì)物體可以做正功、負(fù)功，還可以不做功②靜摩擦力做正功時(shí)，它的反作用力一定做負(fù)功③滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功時(shí)，它的反作用力可能做正功，可能做負(fù)功，還可能不做功；但滑動(dòng)摩擦力做正功或不做功時(shí)，它的反作用力一定做負(fù)功考點(diǎn)2摩擦力做功與能量的關(guān)系⊙重點(diǎn)歸納1．兩種摩擦力做功的比較2.求解相對(duì)滑動(dòng)物體的能量問題的方法(1)正確分析物體的運(yùn)動(dòng)過程，做好受力分析．(2)利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，結(jié)合牛頓第二定律分析物體的速度關(guān)系及位移關(guān)系．

(3)公式W＝Ff·l

相對(duì)中l(wèi)相對(duì)為兩接觸物體間的相對(duì)位移，若物體在傳送帶上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則l相對(duì)為總的相對(duì)路程．

【考題題組】

3．如圖5-4-5所示，質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的小車靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的小物塊放在小車的最左端，現(xiàn)用一水平力F作用在小物塊上，小物塊與小車之間的摩擦力為Ff，經(jīng)過一段時(shí)間小車運(yùn)動(dòng)的位移為x，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說法正確的是(

)圖5-4-5A．此時(shí)小物塊的動(dòng)能為F(x＋L)B．此時(shí)小車的動(dòng)能為FfxC．這一過程中，小物塊和小車增加的機(jī)械能為Fx－FfLD．這一過程中，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為Ff(L＋x)答案：B

4．(2016年新課標(biāo)Ⅱ卷)輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為

2l，將彈簧豎直放置在地面上，在其頂端將一質(zhì)量為5m的物體由靜止釋放，當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為l.現(xiàn)將該彈簧水平放置，一端固定在A點(diǎn)，另一端與物塊P接觸但不連接．AB是長(zhǎng)度為5l的水平軌道，B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，如圖5-4-6所示．物塊P與AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5.用外力推動(dòng)物塊P，將彈簧壓縮至長(zhǎng)度l，然后放開P開始沿軌道運(yùn)動(dòng)，重力加速度大小為g.

(1)若P的質(zhì)量為m，求P到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小，以及它離開圓軌道后落回到AB上的位置與B點(diǎn)之間的距離．

(2)若P能滑上圓軌道，且仍能沿圓軌道滑下，求P的質(zhì)量的取值范圍．圖5-4-6

解：(1)依題意，當(dāng)彈簧豎直放置，長(zhǎng)度被壓縮至l時(shí)，質(zhì)量為5m的物體的動(dòng)能為零，其重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能．由機(jī)械能守恒定律知，彈簧長(zhǎng)度為l時(shí)的彈性勢(shì)能為考點(diǎn)3能量守恒定律的理解及應(yīng)用

⊙重點(diǎn)歸納

1．對(duì)能量守恒定律的兩點(diǎn)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，且減少量和增加量一定相等；

(2)某個(gè)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．2．能量轉(zhuǎn)化問題的解題思路(1)當(dāng)涉及摩擦力做功，機(jī)械能不守恒時(shí)，一般應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律．

(2)解題時(shí)，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ΔE減與增加的能量總和ΔE增，最后由ΔE減＝ΔE增列式求解．3．涉及彈簧的能量問題兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體與彈簧組成的系統(tǒng)相互作用的過程，具有以下特點(diǎn)：(1)能量轉(zhuǎn)化方面，如果只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒．(2)如果系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)物體除彈簧彈力外所受合力為零，則當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)或壓縮到最大程度時(shí)兩物體速度相同．

【考題題組】

5．(多選)如圖

5-4-7所示，水平桌面上的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與小物塊相連，彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)物塊位于O點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)．物塊的質(zhì)量為m，AB＝a，物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)用水平向右的力將物塊從O點(diǎn)拉至A點(diǎn)，拉力做的功為W.撤去拉力后物塊由靜止向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)O點(diǎn)到達(dá)B)點(diǎn)時(shí)速度為零，重力加速度為g.則上述過程中(

圖5-4-7

6．如圖5-4-8甲所示，在傾角為37°足夠長(zhǎng)的粗糙斜面底端，一質(zhì)量m＝1kg的滑塊壓縮著一輕彈簧且鎖定，但它們并不相連，滑塊可視為質(zhì)點(diǎn)．t＝0時(shí)解除鎖定，計(jì)算機(jī)通過傳感器描繪出滑塊的v-t圖象如圖乙所示，其中Oab段為曲線，bc段為直線，在t1＝0.1s時(shí)滑塊已上滑s＝0.2m的距離(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．求：

(1)滑塊離開彈簧后在圖中bc段對(duì)應(yīng)的加速度a及動(dòng)摩擦因數(shù)μ的大小．

(2)t2＝0.3s和t3＝0.4s時(shí)滑塊的速度v1、v2

的大?。?/p>

(3)彈簧鎖定時(shí)具有的彈性勢(shì)能Ep.甲乙圖5-4-8模型用功能關(guān)系分析傳送帶模型

傳送帶模型是高中物理中比較典型的模型，有水平和傾斜兩種情況．一般設(shè)問的角度有兩個(gè)：一是動(dòng)力學(xué)角度，求物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、物體在傳送帶上能達(dá)到的速度、物體相對(duì)傳送帶滑過的位移等，運(yùn)用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解；二是能量的角度，求傳送帶對(duì)物體所做的功、物體和傳送帶由于相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生的熱量、因放上物體而使電動(dòng)機(jī)多消耗的電能等．

解決傳送帶系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化問題的方法是：明確傳送帶和物體的運(yùn)動(dòng)情況——求出物體在傳送帶上的相對(duì)位移，進(jìn)而求出摩擦力對(duì)系統(tǒng)所做的總功——明確能量分配關(guān)系，由能量守恒定律建立方程求解．1．物體與傳送帶相對(duì)滑動(dòng)時(shí)摩擦力的總功(1)摩擦力對(duì)系統(tǒng)做的總功等于摩擦力對(duì)物體和傳送帶做結(jié)論：滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)總是做負(fù)功，這個(gè)功的數(shù)值等于摩擦力與相對(duì)位移的積．(2)摩擦力對(duì)系統(tǒng)做的總功的物理意義是：物體與傳送帶相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，即Q＝fΔx.2．傳送帶系統(tǒng)能量的分配

傳送帶克服外力做的功W等于外界注入到傳送帶系統(tǒng)的能量E，通常情況下，這部分能量一部分轉(zhuǎn)化為被傳送物體的機(jī)械能E機(jī)，一部分由于相互摩擦轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律得：E＝E機(jī)＋Q或W＝ΔEk＋ΔEp＋Q.(1)