功能关系　能量守恒定律 ：32张PPT

(共32张PPT)
物理粤教版必修2复习课
功能关系　能量守恒定律
1．功和能的关系一直是高考的“重中之重”，是高考的热点和重点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有压轴题，考查最多的是动能定理和机械能守恒定律，且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题．
2．动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点．高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去，能力要求不会降低.
高考考查分析
复习目标
1.掌握功和能的对应关系，特别是合力功、重力功、弹力功分别对应的能量转化关系.
2.理解能量守恒定律，并能分析解决有关问题．
一、几种常见的功能关系
1．合外力做功等于物体动能的改变：
即W合＝Ek2－Ek1＝ΔEk.(动能定理)
2．重力做功等于物体重力势能的减少：
即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp．
3．弹簧弹力做功等于弹性势能的减少：
即W弹＝Ep1－Ep2＝－ΔEp．
4．除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功，等于物体机械能的改变，即W其他力＝E2－E1＝ΔE．
[复习过关]
1（多选）.如图所示，高h＝2
m的曲面固定不动．一个质量为1
kg的物体，由静止开始从曲面
的顶点滑下，滑到
底端时的速度大小为4
m/s.g取10
m/s2.在此过程中，下列说法正确的是（
）
A．物体克服摩擦力做功20
J
B．物体的动能增加了8
J
C．物体的重力势能减少了20
J
D．曲面对物体的支持力对物体不做功
答案：BCD
解：A、由动能定理得mgh+Wf=mv?=8J，解得摩擦力做功Wf=8J-20J=-12J，所以物体克服摩擦力做功为12J，故A错误；
B、动能的增加量为mv2=×1×16J=8J，故B正确；
C、重力做正功W=mgh=1×10×2J=20J，故重力势能减小20J，C正确；
D、曲面对物体的支持力时刻与物体速度方向垂直，故不做功，D正确；
故选BCD。
2.（多选）在下列过程中，物体的机械能一定守恒的有（　　）
A物体做斜抛运动的过程
B物体以5m/s2的加速度做直线运动的过程
C物体在竖直面内做匀速圆周运动的过程
D物体由静止开始沿光滑斜面下滑的过程
AD
解:A、物体在斜抛运动的过程中,只有重力做功,机械能守恒,所以A选项是正确的.
B、物体以的加速度做直线运动,除了重力做功以外,有其它力做功,机械能不守恒,故B错误.
C、物体在竖直平面内做匀速圆周运动,动能不变,重力势能在变化,则机械能变化,故C错误.
D、物体沿光滑斜面上滑,除重力做功以外,没有其他力做功,机械能守恒,故D正确.
所以AD选项是正确的
3.(多选)
如图所示，质量为m的滑块从倾角为30°的固定斜面上无初速地释放后匀加速下滑，加速度a＝g/4，取出发点为参考，能正确描述滑块的速率v、动能Ek、势能Ep、机械能E、时间t、位移x关系的是(　　)
【答案】AC　
二、摩擦力做功的特点及应用
1．静摩擦力做功的特点
(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)相互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种可能效果：
①机械能全部转化为内能；
②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．
(3)摩擦生热的计算：Q＝fs相对．其中s相对为相互摩擦的两个物体间的相对位移．
[复习过关]
4．在光滑水平面上，有一块长木板，长木板左端放一个木块，木块与长木板间有摩擦，先后两次用相同的水平力F将木块拉离木板，第1次将长木板固定，第2次长木板不固定，比较这两种情况下，下列说法正确的是(　　)
A．木块受到摩擦力的大小不相同
B．因摩擦产生的热相同
C．恒力F对木块做的功相同
D．木块获得的动能相同
答案　B
解析　两次压力(大小等于木块的重力)大小相同，动摩擦因数不变，所以摩擦力大小相同，故A错误；摩擦产生的热等于摩擦力所做的功，由A项知道摩擦力不变，距离为两物体的相对位移即木板的长度．因为在两个过程中摩擦力不变，距离不变(木板长)所以因摩擦产生的热相同，故B正确；木板固定时候木块移动距离比木板不固定时移动的距离短，所以做功不相同，故C错误；由C项可知F对木块做功不同，由动能定理：动能的变化等于合外力所做的功，摩擦力做功相等，F做功不同，所以木块获得的动能不相同，故D错误．
5．如图所示，一质量为m＝2
kg的滑块从半径为R＝0.2
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的速度为v0＝4
m/s，B点到传送带右端C点的距离为L＝2
m．当滑块滑到传送带的右端C时，其速度恰好与传送带的速度相同．(g＝10
m/s2)，求：
(1)滑块到达底端B时对轨道的压力；
(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ；
(3)此过程中，由于滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量Q.
6．如图4所示，表面粗糙的小车足够长，小车放在光滑的水平地面上，一木块以一定速度由小车左端滑上小车，当小车与木块相对静止时，木块相对小车的位移为d，小车相对地面的位移为l，木块与小车间的滑动摩擦力为f，求：
(1)滑动摩擦力对木块做的功；
(2)滑动摩擦力对小车做的功；
(3)两滑动摩擦力做功之和；
(4)系统机械能的变化量及系统产生的热量．
答案　(1)－f(d＋l)　(2)fl　(3)－fd　(4)－fd　fd
图4　
解析　(1)由题意可知木块的位移s＝l＋d，所以滑动摩擦力对木块做的功W木＝－f(d＋l)
(2)滑动摩擦力对小车做的功W车＝fl
(3)两滑动摩擦力做功之和
W＝W木＋W车＝－fd
(4)由动能定理知
小车动能的增量为ΔEk车＝fl
木块动能的增量为ΔEk木＝－f(d＋l)
系统机械能的变化量即为小车、木块动能增量之和
ΔE＝ΔEk车＋ΔEk木＝－fd
由能量守恒知，系统损失的机械能等于系统产生的热量Q＝|ΔE|＝fd．
三、能量守恒定律的应用
1．列能量守恒定律方程的两条基本思路：
(1)某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加且减少量和增加量一定相等；
(2)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．
2．分析物理过程、求解实际问题时，分清有多少形式的能[如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能等]在变化；对减少的某种能量，要追踪它的去向；对增加的能量，要能查寻它的来源．可以按照“总的减少量＝总的增加量”列出方程．
链条状物体特点（重心移动）
7.
如图所示，长为L的均匀链条放在光滑水平桌面上，且使长度有1/4垂在桌边，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为(　　)
[复习过关]
8．如图所示，一个粗细均匀的U形管内装有同种液体，液体质量为m.在管口右端用盖板A密闭，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4h，拿去盖板，液体开始运动，由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为(　　)
答案　A
9.(课后作业)小物块A的质量为m＝2
kg，物块与坡道间的动摩擦因数为μ＝0.6，水平面光滑．坡道顶端距水平面高度为h＝1
m，倾角为θ＝37°.物块从坡道进入水平滑道时，在底端O点处无机械能损失，将轻弹簧的一端连接在水平滑道M处并固定墙上，另一自由端恰位于坡道的底端O点，如图．物块A从坡顶由静止滑下，重力加速度为g＝10
m/s2，
求：(1)物块滑到O点时速度大小；
(2)弹簧为最大压缩量时的弹性势能；
(3)物块A被弹回到坡道上升的最大高度。
解:(1)在由A滑到O点的过程中,重力做正功,摩擦力做负功,由动能定理得:
计算得出:
(2)物块压缩弹簧后,物块和弹簧组成的系统机械能守恒,根据机械能守恒定律可得:
(3)物块滑回到O点时与刚滑到O点时速度大小相等,从坡底到坡顶,由动能定理得:
代入数据得:
10．（课后作业）轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接．AB是长度为5l的水平轨道，B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直，如图8所示．物块P与AB间的动摩擦因数μ＝0.5.用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度l，然后放开P开始沿轨道运动，重力加速度大小为g．
(1)若P的质量为m，求P到达B点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点之间的距离；
(2)若P能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求P的质量的取值范围．
总结归纳：
一、功能关系
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：ΔE减＝ΔE增．
方法提炼　
1．物体克服摩擦力做功时，能量由机械能转化为内能．
2．摩擦力做功产生的内能：Q＝Ffs，s为路程.