《创新设计·高考总复习》(浙江专版)物理第五单元机械能5-4.ppt

第4讲 功能关系 能量转化和守恒定律,【知识存盘】 1功能关系 (1)能的概念：一个物体能对外 做功，这个物体就具有能量 (2)功能关系 功是 的量度，即做了多少 功就有 发生了转化 做功的过程一定伴随着 ， 而且 必通过做功来实现,能量转化,多少能量,能量的转化,能量的转化,(3)功与对应能量的变化关系,动能,重力势能,弹性势能,电势能,机械能,常见的功能关系,【思维驱动】 升降机底板上放一质量为100 kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s，则此过程中(g取10 m/s2) ( ) A升降机对物体做功5 800 J B合外力对物体做功5 800 J C物体的重力势能增加500 J D物体的机械能增加800 J,功能关系 (考纲要求),2能量守恒定律 (1)内容：能量既不会消灭，也 它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量 (2)表达式：E减 ,不会创生,转化,转移,保持不变,E增,考点一 对功能关系的理解 【典例1】 如图5-4-1所示，在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索，用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法正确的有 ( ),图5-4-1,A力F所做功减去克服空气阻力所做的功等于重力势能的增量 B木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量 C力F、重力、空气阻力三者合力所做的功等于木箱动能的增量 D力F和空气阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量,图5-4-2,借题发挥 功能关系的选用技巧 1在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能的变化用动能定理分析 2只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析 3只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析 4只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析,考点二 能量转化与守恒定律的应用 【典例2】 如图5-4-3所示在水平地面上固定一个半径为R的半圆形轨道，其中圆弧部分光滑，水平段长为L，一质量为m的小物块紧靠一根被压缩的弹簧固定在水平轨道的最右端，小物块与水平轨道间的动摩擦因数为，现突然释放小物块，小物块被弹出，恰好能够到达圆弧轨道的最高点A，取g10 m/s2，且弹簧长度忽略不计，求：,图5-4-3,(1)小物块的落点距O的距离； (2)小物块释放前弹簧具有的弹性势能 规范解答 设小物块被弹簧弹出时的速度大小为v1，到达圆弧轨道的最低点时速度大小为v2，到达圆弧轨道的最高点时速度大小为v3,【变式跟踪2】 如图5-4-4所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于坡道的底端O点已知在OM段，物块A与水平面间的动摩擦因数为，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g，求：,图5-4-4,借题发挥 1滑动摩擦力做功的特点 (1)滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以做负功，还可以不做功； (2)在相互摩擦的物体系统中，一对相互作用的滑动摩擦力，对物体系统所做总功的多少与路径有关，其值是负值，等于摩擦力与相对位移的积，即|W|Ffl相对，表示物体系统损失了机械能，克服了摩擦力做功，E损QFfl相对(摩擦生热)；,(3)一对滑动摩擦力做功的过程中能量的转化和转移的情况：一是相互摩擦的物体通过摩擦力做功将部分机械能转移到另一个物体上；二是部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机械能的损失量,2运用能量守恒定律解题的基本思路,1解决力学问题的方法选取 (1)牛顿第二定律揭示了力的瞬时效应，在研究某一物体所受力的瞬时作用与物体运动的关系时，优选运动学公式和牛顿第二定律 (2)动能定理反映了力对空间的累积效应，对于不涉及物体运动过程中的加速度和时间，优选动能定理 (3)如果物体只有重力和弹簧弹力做功而又不涉及物体运动过程中的加速度和时间，此类问题优选用机械能守恒定律求解.,解题技法3 力学规律优选法,(4)在涉及相对滑动问题时则优先考虑能量守恒定律，即系统的动能转化为系统的内能 (5)在涉及摩擦力、电场力、磁场力(安培力)做功时优先考虑能量守恒定律,2“传送带”模型中的解题方法 传送带模型是高中物理中比较成熟的模型，一般设问的角度有两个： 动力学角度，如求物体在传送带上运动的时间、物体在传送带上能达到的速度、物体相对传送带滑过的位移，依据牛顿第二定律结合运动学规律求解,典例 (2013山东德州模拟)如图5-4-5所示，一质量为m2 kg的滑块从半径为R0.2 m的光滑四分之一圆弧轨道的顶端A处由静止滑下，A点和圆弧对应的圆心O点等高，圆弧的底端B与水平传送带平滑相接已知传送带匀速运行速度为v04 m/s，B点到传送带右端C点的距离为L2 m当滑块滑到传送带的右端C点时，其速度恰好与传送带的速度相同(g10 m/s2)求：,图5-4-5,【应用】 如图5-4-6所示，绷紧的传送带与水平面的夹角30，皮带在电动机的带动下，始终保持v02 m/s的速率运行，现把一质量为m10 kg的工件(可看做质点)轻轻放在皮带的底端，经过时间1.9 s，工件被传送到h1.5 m的高处，取g10 m/s2，求： (1)工件与传送带间的动摩擦因数； (2)电动机由于传送工件多消耗的电能,图5-4-6,一、对功能关系的理解 1(2013天门模拟)如图5-4-7所示，质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，该高度比他起跳时的重心高出h，则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功 ( ),图5-4-7,2(2012海南卷，7)下列关于功和机械能的说法，正确的是 ( ) A在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功 B合力对物体所做的功等于物体动能的改变量 C物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关 D运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量,解析 物体重力势能的减少始终等于重力对物体所做的功，A项错误；运动物体动能的减少量等于合外力对物体做的功，D项错误 答案 BC,图5-4-8,4如图5-4-9所示，质量为M，长度为L的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小物块，放在小车的最左端，现用一水平力F作用在小物块上，小物块与小车之间的摩擦力为f，经过一段时间小车运动的位移为x，小物块刚好滑到小车的右端，则下列说法中正确的是 ( ),图5-4-9,5如图5-4-10所示，一水平方向的传送带以恒定的速度v2 m/s沿顺时针方向匀速转动，传送带右端固定着一光滑的四分之一圆弧面轨道，并与弧面下端相切一质量为m1 kg的物体自圆弧面轨道的最高点由静止滑下，圆弧面轨道的半径R0.45 m，物体