2020届高考物理总复习课件:第5章机械能第3课时功能关系能量守恒定律课件教科版.pdf
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1、第第3 3课时 功能关系 能量守恒定律课时 功能关系 能量守恒定律 基础回顾基础回顾 核心探究核心探究 演练提升演练提升 基础回顾基础回顾 自主梳理自主梳理融会贯通融会贯通 知识梳理知识梳理 一、功能关系一、功能关系 1.1.功是功是 的量度的量度, ,即做了多少功就有多少即做了多少功就有多少 发生了转化发生了转化. . 2.2.做功的过程一定伴随着做功的过程一定伴随着 , ,而且而且 必须通过必须通过 做功来实现做功来实现. . 能量转化能量转化 能量的转化能量的转化 能量能量 能量的转化能量的转化 3.3.常见的功能关系常见的功能关系 EEk k 动能动能 动能动能 -E-Ep p 减少减
2、少 增加增加 -E-Ep p 减少减少 增加增加 -E-Ep p 电势能电势能 电势能电势能 EE机 机机械能机械能 热量热量 水平面上固定一半径为水平面上固定一半径为R R且圆弧部分光滑的半圆形轨道且圆弧部分光滑的半圆形轨道, ,小物体质量为小物体质量为m,m,压压 紧理想弹簧后突然释放紧理想弹簧后突然释放, ,弹出后经动摩擦因数为弹出后经动摩擦因数为、长为、长为L L的粗糙水平面后的粗糙水平面后 恰能到轨道最高点恰能到轨道最高点A,A,如图所示如图所示, ,则则: : (1)(1)滑动摩擦力做功滑动摩擦力做功:W:Wf f= = , ,物体与水平面内能物体与水平面内能: : , ,物物 体
3、机械能将体机械能将: : . . (2)(2)到达到达A A点过程中点过程中, ,重力做功重力做功:WG=:WG= , ,重力势能重力势能: : , ,动动 能能: : . . (3)(3)恰到达最高点恰到达最高点A,A,说明此时物体动能为说明此时物体动能为E EkA kA= = . . (4)(4)开始时开始时, ,物体压缩弹簧物体压缩弹簧, ,弹力对物体做弹力对物体做 , ,弹性势能弹性势能 , ,大大 小为小为 . . -mgL-mgL增加增加mgLmgL 减少减少mgLmgL -2mgR-2mgR增加增加2mgR2mgR 减少减少2mgR2mgR 1 2 mgR 负功负功增加增加 5
4、2 mgRmgL 二、能量守恒定律二、能量守恒定律 1.1.内容内容: :能量既不会凭空能量既不会凭空 , ,也不会凭空消失也不会凭空消失, ,它只能从一种形式它只能从一种形式 为为 另一种形式另一种形式, ,或者从一个物体或者从一个物体 到另一个物体到另一个物体, ,在在 的过的过 程中其总量程中其总量 . . 2.2.表达式表达式 (1)E(1)E初 初=E =E末 末, ,初状态各种能量的 初状态各种能量的 等于末状态各种能量的等于末状态各种能量的 . . (2)E(2)E增 增=E =E减 减, ,增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的减少量 增加的那些能量的增加量等于减少的那些能
5、量的减少量. . 产生产生转化转化 转移转移转化和转移转化和转移 保持不变保持不变 总和总和 总和总和 变变. . 自主检测自主检测 1.1.思考判断思考判断 (1)(1)力对物体做了多少功力对物体做了多少功, ,物体就有多少能物体就有多少能.(.( ) ) (2)(2)物体在速度增大时物体在速度增大时, ,其机械能可能在减小其机械能可能在减小.(.( ) ) (3)(3)滑动摩擦力做功时滑动摩擦力做功时, ,一定会引起机械能的转化一定会引起机械能的转化.(.( ) ) (4)(4)一个物体的能量增加一个物体的能量增加, ,必定有别的物体能量减少必定有别的物体能量减少.(.( ) ) (5)(
6、5)功可以变为能功可以变为能, ,能可以变为功能可以变为功.(.( ) ) 答案答案: :(1)(1) (2)(2) (3)(3) (4)(4) (5)(5) 2.(2.(多选多选) )下列对能量守恒定律的认识下列对能量守恒定律的认识, ,正确的是正确的是( ( ) ) A.A.某种形式的能量减少某种形式的能量减少, ,一定存在其他形式的能量增加一定存在其他形式的能量增加 B.B.某个物体的能量减少某个物体的能量减少, ,必然有其他物体的能量增加必然有其他物体的能量增加 C.C.散失到周围环境中的内能还能回收重新利用散失到周围环境中的内能还能回收重新利用 D.D.石子从空中落下石子从空中落下,
7、 ,最后停止在地面上最后停止在地面上, ,说明机械能消失了说明机械能消失了 ABAB 解析解析: :由能量守恒定律可知由能量守恒定律可知, ,能量既不会消灭能量既不会消灭, ,也不会创生也不会创生, ,能量只能从一能量只能从一 种形式转化为其他形式种形式转化为其他形式, ,或者从一个物体转移到其他物体或者从一个物体转移到其他物体, ,选项选项A,BA,B正确正确,D,D 错误错误; ;散失到周围环境中的内能不能回收重新利用散失到周围环境中的内能不能回收重新利用, ,选项选项C C错误错误. . 3.(3.(20182018河北唐山模拟河北唐山模拟)()(多选多选) )光滑水平面上静置一质量为光
8、滑水平面上静置一质量为M M的木块的木块, ,一质量一质量 为为m m的子弹以水平速度的子弹以水平速度v v1 1射入木块射入木块, ,以以v v2 2速度穿出速度穿出, ,木块速度变为木块速度变为v,v,对这个过对这个过 程程, ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ( ) ) A.A.子弹对木块做的功等于子弹对木块做的功等于 MvMv2 2 B.B.子弹对木块做的功等于子弹克服阻力做的功子弹对木块做的功等于子弹克服阻力做的功 C.C.子弹对木块做的功等于木块获得的动能与子弹跟木块间摩擦生热的内能子弹对木块做的功等于木块获得的动能与子弹跟木块间摩擦生热的内能 之和之和 D.D.子弹损失的
9、动能等于木块的动能跟子弹与木块间摩擦转化的内能之和子弹损失的动能等于木块的动能跟子弹与木块间摩擦转化的内能之和 ADAD 1 2 4.(4.(20182018海南三亚模拟海南三亚模拟) )如图所示如图所示, ,长为长为L L的轻绳悬挂一个质量为的轻绳悬挂一个质量为m m的小球的小球, ,开始开始 时绳竖直时绳竖直, ,小球与倾角小球与倾角=45=45且静止于水平面的三角形物块刚好接触且静止于水平面的三角形物块刚好接触. .现用水现用水 平恒力平恒力F F向左推动三角形物块向左推动三角形物块, ,直至轻绳与斜面平行直至轻绳与斜面平行, ,此时小球的速度大小为此时小球的速度大小为v.v. 重力加速
10、度为重力加速度为g,g,不计所有的摩擦不计所有的摩擦. .下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ( ) ) A.A.上述过程中上述过程中, ,推力推力F F做的功为做的功为FLFL B.B.上述过程中上述过程中, ,斜面对小球做的功等于小球增加的动能斜面对小球做的功等于小球增加的动能 C.C.上述过程中上述过程中, ,推力推力F F做的功等于小球增加的机械能做的功等于小球增加的机械能 D.D.轻绳与斜面平行时轻绳与斜面平行时, ,绳对小球的拉力大小为绳对小球的拉力大小为mgsin 45mgsin 45 A A 核心探究核心探究 分类探究分类探究各个击破各个击破 考点一 功能关系的理解与应用考
11、点一 功能关系的理解与应用 功是能量转化的量度功是能量转化的量度, ,力学中几种常见的功能关系如下力学中几种常见的功能关系如下: : 【典例典例1 1】 ( (20182018山东潍坊模拟山东潍坊模拟)()(多选多选) )如图所示如图所示, ,在升降机内固定一光滑的在升降机内固定一光滑的 斜面体斜面体, ,一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板B B上上, ,另一端与质量另一端与质量 为为m m的物块的物块A A相连相连, ,弹簧与斜面平行弹簧与斜面平行. .整个系统由静止开始加速上升高度整个系统由静止开始加速上升高度h h的过的过 程中程中( (
12、 ) ) A.A.物块物块A A的重力势能增加量一定等于的重力势能增加量一定等于mghmgh B.B.物块物块A A的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和 C.C.物块物块A A的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和 D.D.物块物块A A和弹簧组成的系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持力和和弹簧组成的系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持力和B B对弹对弹 簧的拉力做功的代数和簧的拉力做功的代数和 CDCD 核心点拨核心点拨升降机加速上升升
13、降机加速上升, ,根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律, ,判断弹簧弹力是否发生变化判断弹簧弹力是否发生变化. .根根 据除重力以外其他力做的功等于机械能的增量据除重力以外其他力做的功等于机械能的增量, ,判断物体机械能的变化判断物体机械能的变化. . 解析解析: :物块物块A A开始受重力、支持力、弹簧的弹力处于平衡状态开始受重力、支持力、弹簧的弹力处于平衡状态. .当具有向上的加速度当具有向上的加速度 时时, ,合力向上合力向上, ,弹簧弹力和支持力在竖直方向上的分力大于重力弹簧弹力和支持力在竖直方向上的分力大于重力, ,所以弹簧的弹力增所以弹簧的弹力增 大大, ,物块物块A A相对于斜面向下
14、运动相对于斜面向下运动. .物块物块A A上升的高度小于上升的高度小于h,h,所以重力势能的增加量小于所以重力势能的增加量小于 mgh,mgh,选项选项A A错误错误; ;物块物块A A受重力、支持力、弹簧的弹力受重力、支持力、弹簧的弹力, ,对物块对物块A A用动能定理用动能定理, ,物块物块A A的的 动能增加量等于斜面的支持力、弹簧的拉力和重力对其做功的代数和动能增加量等于斜面的支持力、弹簧的拉力和重力对其做功的代数和, ,选项选项B B错误错误; ; 物块物块A A机械能的增加量等于斜面支持力和弹簧弹力做功的代数和机械能的增加量等于斜面支持力和弹簧弹力做功的代数和, ,选项选项C C正
15、确正确; ;物块物块A A 和弹簧组成系统的机械能增加量应等于除重力和弹簧弹力以外的其他力做功的代数和弹簧组成系统的机械能增加量应等于除重力和弹簧弹力以外的其他力做功的代数 和和, ,即应等于除重力和弹簧力以外的其他力做功的代数和即应等于除重力和弹簧力以外的其他力做功的代数和, ,即等于斜面对物块的支持即等于斜面对物块的支持 力和力和B B对弹簧拉力做功的代数和对弹簧拉力做功的代数和, ,选项选项D D正确正确. . 反思总结反思总结 功能关系的选用方法功能关系的选用方法 对于一般的能量变化采用直接法来判断对于一般的能量变化采用直接法来判断, ,如重力做功是重力势能变化的原如重力做功是重力势能
16、变化的原 因和量度因和量度, ,弹簧的弹力做功是弹性势能变化的原因和量度弹簧的弹力做功是弹性势能变化的原因和量度, ,电场力做功是电场力做功是 电势能变化的原因和量度电势能变化的原因和量度, ,合外力做功是动能变化的原因和量度合外力做功是动能变化的原因和量度, ,除重力除重力 以外的力做功是机械能变化的原因和量度以外的力做功是机械能变化的原因和量度. . 1.1. 弹力和摩擦力做功时的功能关系弹力和摩擦力做功时的功能关系 ( (20182018河北唐山模拟河北唐山模拟) )轻质弹簧右端固定轻质弹簧右端固定 在墙上在墙上, ,左端与一质量左端与一质量m=0.5 kgm=0.5 kg的物块相连的物
17、块相连, ,如图如图( (甲甲) )所示所示. .弹簧处于原长状态弹簧处于原长状态, , 物块静止且与水平面间的动摩擦因数物块静止且与水平面间的动摩擦因数=0.2.=0.2.以物块所在处为原点以物块所在处为原点, ,水平向右水平向右 为正方向建立为正方向建立x x轴轴. .现对物块施加水平向右的外力现对物块施加水平向右的外力F,FF,F随随x x轴坐标变化的关系如轴坐标变化的关系如 图图( (乙乙) )所示所示. .物块运动至物块运动至x=0.4 mx=0.4 m处时速度为零处时速度为零. .则此时弹簧的弹性势能为则此时弹簧的弹性势能为(g(g取取 10 m/s10 m/s2 2)()( )
18、) A.3.1 JA.3.1 JB.3.5 JB.3.5 JC.1.8 JC.1.8 JD.2.0 JD.2.0 J A A 多维训练多维训练 解析解析: :物块与水平面间的摩擦力为物块与水平面间的摩擦力为f=mg=1 N.f=mg=1 N.现对物块施加水平向右的外现对物块施加水平向右的外 力力F,F,由由F-xF-x图像面积表示外力图像面积表示外力F F做的功做的功, ,可知可知F F做功做功W=3.5 J,W=3.5 J,克服摩擦力做功克服摩擦力做功 W Wf f=fx=0.4 J.=fx=0.4 J.由功能关系可知由功能关系可知W-WW-Wf f=E=Ep p, ,此时弹簧的弹性势能为此
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