高考物理總復(fù)習(xí) 第4講 功能關(guān)系、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律課件 新人教版必修2.ppt

能量的轉(zhuǎn)化 能 的轉(zhuǎn)化 不同形式 ep ep ep ep e電 fl相對 0 ek 1 動能的改變量 機械能的改變量分別與對應(yīng)的功相等 2 重力勢能 彈性勢能 電勢能的改變量與對應(yīng)的力做的功數(shù)值相等 但符號相反 憑空產(chǎn)生 轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)移 保持不變 e增 如右圖所示 在抗洪救災(zāi)中 一架直升機通過繩索 用恒力f豎直向上拉起一個漂在水面上的木箱 使其由水面開始加速上升到某一高度 若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力 則在此過程中 以下說法正確的有 a 力f所做功減去克服空氣阻力所做的功等于重力勢能的增量b 木箱克服重力所做的功等于重力勢能的增量c 力f 重力 空氣阻力三者合力所做的功等于木箱動能的增量d 力f和空氣阻力的合力所做的功等于木箱機械能的增量 解析 對木箱受力分析如圖所示 則由動能定理 wf mgh wff ek故c對 由上式得 wf wff ek mgh 故a錯 d對 由重力做功與重力勢能變化關(guān)系知b對 故b c d對 答案 bcd 利用wff ff l相對進行熱量q的計算時 關(guān)鍵是對相對路程l相對的理解 例如 如果兩物體同向運動 l相對為兩物體對地位移大小之差 如果兩物體反向運動 l相對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(fù)運動 則l相對為兩物體相對滑行路徑的總長度 a w1 w2 q1 q2b w1 w2 q1 q2c w1 w2 q1 q2d w1 w2 q1 q2 嘗試解答 當(dāng)b固定時 w1 fl q1 ffl mgl當(dāng)b不固定時 木塊a b的位移關(guān)系為xa xb lw2 fxa f l xb w1對a應(yīng)用動能定理 f ff xa eka對b應(yīng)用動能定理 ffxb ekb兩式相加得 fxa ffxa ffxb eka ekb所以q2 fxa eka ekb ff xa xb ffl q1 答案 a 如右圖所示 質(zhì)量為m 長度為l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)過一段時間小車運動的位移為x 小物體剛好滑到小車的右端 則下列說法中正確的是 a 此時小物塊的動能為f x l b 此時小車的動能為ffxc 這一過程中 小物塊和小車增加的機械能為fx ffld 這一過程中 因摩擦而產(chǎn)生的熱量為ffl 解析 小物塊運動的位移為 x l 受到拉力和摩擦力做功 由動能定理得 f ff x l ek1 故a錯誤 小車僅受到摩擦力做功 由動能定理得 ffx ek2 b正確 小物塊和小車組成的系統(tǒng)的機械能增加量為非重力做功 即 f ff x l ffx f x l ffl c錯誤 因摩擦生而產(chǎn)生的熱量為摩擦力與相對路程之積 即q ffl d正確 答案 bd 2 應(yīng)用能量守恒定律解題的步驟是 1 分析物體的運動過程 從而在頭腦中建立起一幅物體運動的正確圖景 2 研究物體在運動過程中有多少種形式的能 如動能 勢能 內(nèi)能 電能等 在轉(zhuǎn)化 關(guān)鍵是弄清什么形式的能增加 什么形式的能減少 3 增加的能量和減少的能量用相應(yīng)的力做的功來表示 然后列出恒等式 e減 e增 1 物體與斜面間的動摩擦因數(shù) 2 彈簧的最大彈性勢能epm 1 當(dāng)涉及摩擦力做功 機械能不守恒時 一般應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 2 應(yīng)用能量守恒定律解題的關(guān)鍵是首先弄清有哪幾種形式的能在相互轉(zhuǎn)化及相應(yīng)的增減情況 然后再把變化的能量用相應(yīng)力做的功來表達 確定力做的功是思維過程中的第二步 這一點是和動能定理的應(yīng)用所不同的 應(yīng)用動能定理首先要考慮各力做功 而并不去考慮有什么形式的能和動能相互轉(zhuǎn)化 在考慮有多少種形式能發(fā)生轉(zhuǎn)化時可以借助分析有什么力做功以及做什么功來幫助確定 如右圖所示 a b c質(zhì)量分別為ma 0 7kg mb 0 2kg mc 0 1kg b為套在細繩上的圓環(huán) a與水平桌面的動摩擦因數(shù) 0 2 另一圓環(huán)d固定在桌邊 離地面高h2 0 3m 當(dāng)b c從靜止下降h1 0 3m c穿環(huán)而過 b被d擋住 不計繩子質(zhì)量和滑輪的摩擦 取g 10m s2 若開始時a離桌邊足夠遠 試求 1 物體c穿環(huán)瞬間的速度 2 物體c能否到達地面 如果能到達地面 其速度多大 對應(yīng)學(xué)生用書p101 物理建模 傳送帶模型傳送帶模型是高中物理中比較成熟的模型 典型的有水平和傾斜兩種情況 一般設(shè)問的角度有兩個 1 動力學(xué)角度 如求物體在傳送帶上運動的時間 物體在傳送帶上能達到的速度 物體相對傳送帶滑過的位移 方法是牛頓第二定律結(jié)合運動學(xué)規(guī)律 2 能量的角度 求傳送帶對物體所做的功 物體和傳送帶由于相對滑動而產(chǎn)生的熱量 因放上物體而使電動機多消耗的電能等 思路啟迪 1 工件放到皮帶上后如何運動 向上傳送過程中的運動分幾個階段 2 轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能如何計算 電動機多消耗的電能轉(zhuǎn)化為什么能 因為傳送帶不送工件時 電動機照常工作帶動皮帶要消耗一定的電能 傳送工件時 通過皮帶要把工件送到2m高的平臺上 皮帶要對工件做功 多消耗的電能就是皮帶在傳送工件過程中多做了多少功 多做多少功 這就要看在傳送工件過程中有多少能的轉(zhuǎn)化 從工件上看 工件的重力勢能和動能都增加了 從整體上看 由于開始階段的滑動摩擦力做功 內(nèi)能也增加了 因此 可以依據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度來解答 1 物體由靜止沿斜面下滑到斜面末端需要多長時間 2 傳送帶左右兩端ab間的距離l至少為多少 3 物體與傳送帶組成的系統(tǒng)在完成一次來回滑行過程中產(chǎn)生的摩擦熱為多少 木箱在軌道頂端時 自動裝貨裝置將質(zhì)量為m的貨物裝入木箱 然后木箱載著貨物沿軌道無初速滑下 當(dāng)輕彈簧被壓縮至最短時 自動卸貨裝置立刻將貨物卸下 然后木箱恰好被彈回到軌道頂端 再重復(fù)上述過程 下列選項正確的是 a m mb m 2mc 木箱不與彈簧接觸時 上滑的加速度大于下滑的加速度d 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(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能 易錯分析 搞不清具體哪種力做功 是做正功還是負功 分辨不清相應(yīng)能量變化的關(guān)系而出錯 誤選d 運用功能關(guān)系解題 要明確以下兩點 做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程 有一個力做功 必定存在一種形式的能向另一種形式的能轉(zhuǎn)化 不要將功和能量混為一談 不要重復(fù)計算 不能熟練掌握重力做的功等于重力勢能的變化 彈簧彈力做的功等于彈性勢能的變化 合外力做的功等于動能的變化 其他力做的功等于機械能的變化等功能關(guān)系 如圖 卷揚機的繩索通過定滑輪用力f拉位于粗糙斜面上的木箱 使之沿斜面加速向上移動 在移動過程中 下列說法正確的是 a f對木箱做的功等于木箱增加的動能與木箱克服摩擦力所做的功之和b f對木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和c 木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力勢能d f對木箱做的功等于木箱增加的機械能與木箱克服摩擦力做的功之和 對應(yīng)學(xué)生用書p102 1 如右圖所示 在一個盛水的杯子里有一木塊 開始時木塊被一根細繩拴住而完全沒入水中 整個裝置與外界絕熱 斷開細繩 則木塊將浮到水面上 最后達到平衡 在這一過程中 水 杯子和木塊組成的系統(tǒng) a 內(nèi)能增大b 內(nèi)能減小c 內(nèi)能不變d 條件不足 無法判斷 解析 細繩斷后 木塊上升 同體積的水下移 系統(tǒng)重心下移 重力勢能減小 由能量守恒定律可知 水 杯子和木塊組成的系統(tǒng)內(nèi)能一定增大 a正確 答案 a 2 滑塊靜止于光滑水平面上 與之相連的輕質(zhì)彈簧處于自然伸直狀態(tài) 現(xiàn)用恒定的水平外力f作用于彈簧右端 在向右移動一段距離的過程中拉力f做了10j的功 在上述過程中 a 彈簧的彈性勢能增加了10jb 滑塊和動能增加了10jc 滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加了10jd 滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒 解析 外力對滑塊和彈簧組成系統(tǒng)做功為10j 故系統(tǒng)機械能增加了10j 即彈性勢能和動能增加之和為10j 答案 c 3 如右圖所示 abcd是一個盆式容器 盆內(nèi)側(cè)壁與盆底bc的連接處都是一段與bc相切的圓弧 b c在水平線上 其距離d 0 5m 盆邊緣的高度為h 0 30m 在a處放一個質(zhì)量為m的小物塊并讓其由靜止出發(fā)下滑 已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的 而盆底bc面與小物塊間的動摩擦因數(shù)為 0 10 小物塊在盆內(nèi)來回滑動 最后停下來 則停下的位置到b的距離為 a 0 50mb 0 25mc 0 10md 0 解析 設(shè)小物塊滑動路程為s mgs mgh 解得s 3m 又由于d 0 5m 故最后停在b點 答案 d 4 2013 南寧四校期中 小明蕩秋千的情景如圖所示 設(shè)擺繩長為3m 懸點在橫梁上 小明連同底板質(zhì)量共為60kg 開始時小明在爸爸的外力作用下