(通用版)2020版高考物理大一轮复习5.4第4节功能关系能量守恒定律课件新人教版.pptx
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1、第4节 功能关系 能量守恒定律,-2-,基础夯实,自我诊断,一、功能关系 1.内容 (1)功是能量转化 的量度,即做了多少功,就有多少能量发生了转化。 (2)做功的过程一定伴随有能量的转化,而且能量的转化必须通过做功来实现。,-3-,基础夯实,自我诊断,2.做功对应变化的能量形式 (1)合外力的功影响物体的动能 的变化。 (2)重力的功影响物体重力势能 的变化。 (3)弹簧弹力的功影响弹性势能 的变化。 (4)除重力或系统内弹力以外的力做功影响物体机械能 的变化。 (5)滑动摩擦力的功影响系统内能 的变化。 (6)电场力的功影响电势能 的变化。 (7)分子力的功影响分子势能 的变化。,-4-,
2、基础夯实,自我诊断,二、能量守恒定律 1.内容 能量既不会凭空产生 ,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化 为另一种形式,或者从一个物体转移 到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变 。,2.表达式 (1)转化观点:E1减=E2增(某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等) (2)转移观点:EA减=EB增(某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等),-5-,基础夯实,自我诊断,神舟十一号飞船返回舱进入地球大气层以后,由于它的高速下落,而与空气发生剧烈摩擦,返回舱的表面温度达到1 000 。,(1)进入大气层很长一段时间,返
3、回舱加速下落,返回舱表面 温度逐渐升高。该过程动能和势能怎么变化?机械能守恒吗? (2)返回舱表面温度越高,内能越大。该过程中什么能向什么能转化?机械能和内能的总量变化吗?,-6-,基础夯实,自我诊断,提示:(1)动能增大,势能减小,机械能不守恒。 (2)机械能转化为内能,机械能和内能的总量不变。,-7-,基础夯实,自我诊断,1.质量为m的木块放在地面上,与一根弹簧相连,如图所示。现用恒力F拉弹簧,使木块离开地面,如果力F的作用点向上移动的距离为h,则( )A.木块的重力势能增加了mgh B.木块的机械能增加了Fh C.拉力所做的功为Fh D.木块的动能增加了Fh,答案,解析,-8-,基础夯实
4、,自我诊断,2.上端固定的一根细线下面悬挂一摆球,摆球在空气中摆动,摆动的幅度越来越小,对此现象下列说法正确的是( ) A.摆球机械能守恒 B.总能量守恒,摆球的机械能正在减少,减少的机械能转化为内能 C.能量正在消失 D.只有动能和重力势能的相互转化,答案,解析,-9-,基础夯实,自我诊断,3.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,答案,解析,-10-
5、,基础夯实,自我诊断,4.如图所示,一个质量为m的铁块沿半径为R的固定半圆轨道上边缘由静止滑下,到半圆底部时,轨道所受压力为铁块重力的1.5倍,则此过程中铁块损失的机械能为( ),答案,解析,-11-,基础夯实,自我诊断,5.如图所示,重10 N的滑块在倾角为30的斜面上,从a点由静止开始下滑,到b点开始压缩轻弹簧,到c点时达到最大速度,到d点(图中未画出)开始弹回,返回b点离开弹簧,恰能再回到a点。若bc=0.1 m,弹簧弹性势能的最大值为8 J,则下列说法正确的是( )A.轻弹簧的劲度系数是50 N/m B.从d到b滑块克服重力做功8 J C.滑块的动能最大值为8 J D.从d点到c点弹簧
6、的弹力对滑块做功8 J,答案,解析,-12-,考点一,考点二,考点三,功能关系的理解和应用(师生共研) 1.对功能关系的理解 (1)做功的过程是能量转化的过程。不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的。 (2)功是能量转化的量度,功和能的关系,一是体现为不同的力做功,对应不同形式的能转化,具有一一对应关系,二是做功的多少与能量转化的多少在数量上相等。,-13-,考点一,考点二,考点三,2.功是能量转化的量度,力学中几种常见的功能关系如下,-14-,考点一,考点二,考点三,例1如图所示,一竖直绝缘轻弹簧的下端固定在地面上,上端连接一带正电的小球P,小球所处的空间存在着竖直向上的匀强电场,小球
7、平衡时,弹簧恰好处于原长状态。现给小球一竖直向上的初速度,小球最高能运动到M点。在小球从开始运动至最高点时,以下说法正确的是( )A.小球电势能的减少量大于小球重力势能的增加量 B.小球机械能的改变量等于电场力做的功 C.小球动能的减少量等于电场力和重力做功的代数和 D.弹簧弹性势能的增加量等于小球动能的减少量,答案,解析,-15-,考点一,考点二,考点三,例2起跳摸高是学生经常进行的一项体育活动。一质量为m的同学弯曲两腿向下蹲,然后用力蹬地起跳,从该同学用力蹬地到刚离开地面的起跳过程中,他的重心上升了h,离地时他的速度大小为v。下列说法正确的是 ( ) A.该同学机械能增加了mgh,答案,解
8、析,-16-,考点一,考点二,考点三,规律总结功能关系的解题技巧 在应用功能关系解决具体问题的过程中: (1)求动能的变化用动能定理。 (2)求重力势能的变化,用重力做功与重力势能变化的关系分析。 (3)求机械能变化,用除重力和弹簧的弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析。 (4)求电势能的变化,用电场力做功与电势能变化的关系分析。,-17-,考点一,考点二,考点三,突破训练 1.(2018河北衡水调研)如图所示,两质量均为m=1 kg的小球1、2(可视为质点)用长为l=1.0 m的轻质杆相连,水平置于光滑水平面上,且小球1恰好与光滑竖直墙壁接触,现用力F竖直向上拉动小球1,当杆与竖直墙壁夹角
9、=37时,小球2的速度大小v=1.6 m/s,已知sin 37=0.6,g取10 m/s2,则此过程中外力F所做的功为( )A.8 J B.8.72 J C.10 J D.9.28 J,答案,解析,-18-,考点一,考点二,考点三,摩擦力做功与能量转化(师生共研) 1.静摩擦力做功 (1)静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。 (2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。 (3)静摩擦力做功时,只有机械能的相互转移,不会转化为内能。 2.滑动摩擦力做功的特点 (1)滑动摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。 (2)物体间存在滑动摩擦力的系统内,一对滑动摩擦力做功将产生两
10、种可能效果: 机械能全部转化为内能; 有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移,另外一部分转化为内能。,-19-,考点一,考点二,考点三,(3)摩擦生热的计算:Q=Ffs相对。其中s相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程。,-20-,考点一,考点二,考点三,例3(多选)如图所示,水平桌面上的轻质弹簧一端固定,另一端与小物块相连。弹簧处于自然长度时物块位于O点(图中未标出)。物块的质量为m,AB=a,物块与桌面间的动摩擦因数为。现用水平向右的力将物块从O点拉至A点,拉力做的功为W。撤去拉力后物块由静止向左运动,经O 点到达B点时速度为零。重力加速度为g。则上述过程中( ),C.经O点时,物块的动能小于
11、W-mga D.物块动能最大时,弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能,答案,解析,-21-,考点一,考点二,考点三,例4如图所示,AB为半径R=0.8 m的 光滑圆弧轨道,下端B恰与小车右端平滑对接。小车质量m0=3 kg,车长l=2.06 m,车上表面距地面的高度h=0.2 m。现有一质量m=1 kg的滑块,由轨道顶端无初速释放,滑到B端后冲上小车。已知地面光滑,滑块与小车上表面间的动摩擦因数=0.3,当车运动了1.5 s时,车被地面装置锁定。(g取10 m/s2)试求:(1)滑块到达B端时,轨道对它支持力的大小; (2)车被锁定时,车右端距轨道B点的距离; (3)从车开始运动到被锁
12、定的过程中,滑块与车面间由于摩擦而产生的内能大小。,答案,解析,-22-,考点一,考点二,考点三,思维点拨(1)滑块从A点到B点的运动为圆周运动,满足机械能守恒的条件。B点为圆轨道的最低点,重力和支持力的合力提供向心力。 (2)滑块在小车上的运动,属滑块木板模型。滑块和小车的受力及运动示意图:,-23-,考点一,考点二,考点三,规律总结摩擦生热的特点 (1)大小:系统内因滑动摩擦力做功产生的热量Q=Ffx相对; (2)原因:有滑动摩擦力的系统内存在相对位移; (3)能量转化有两种形式:一是相互摩擦的物体之间机械能转移;二是机械能转化为内能。,-24-,考点一,考点二,考点三,突破训练 2.一小
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