高考物理总复习第五章机械能第3课时功能关系能量守恒定律课件教科版
高考物理复习第五章能量和运动4功能关系能量守恒定律市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件
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命题点 2 摩擦力做功的计算 6.如图所示，一物体质量 m＝2 kg，在倾角 θ＝37°的斜面上的 A 点以初速度 v0＝3 m/s 下滑，A 点距弹簧上端 B 的距离 AB＝4 m．当 物体到达 B 后将弹簧压缩到 C 点，最大压缩量 BC＝0.2 m，然后物 体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为 D 点，D 点距 A 点 AD＝3 m．挡 板及弹簧质量不计，g 取 10 m/s2，sin 37°＝0.6，求：
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•第4课时 功效关系 能量守恒定律
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考点考级
• 功效关系 了解及应 用(Ⅱ)
命题点
• 命题点1：功效关系 了解 • 命题点2：功效关系 应用
• 命题点1：摩擦力做
摩擦力做功与 功分析
能量转化问题 (Ⅰ)
• 命题点2：摩擦力做 功计算
能量守恒定律 及应用(Ⅰ)
命题点1：利用能量守恒定 律定性分析
解得 vB＝3 m/s. 在 B 点由牛顿第二定律得，N－mg＝mvRB2 ， 解得 N＝mg＋mvRB2 ＝30 N. 由牛顿第三定律，物块滑到轨道上 B 点时对轨道的压力 N′＝N ＝30 N，方向竖直向下．
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(2)物块滑上小车后，物块加速度为 a1＝μmmg＝2 m/s2，向右匀减 速运动
一对相互作用的滑动摩擦力对物体
不 一对摩擦 一对静摩擦力 系统所做的总功，等于摩擦力与两
同 力的总功 点 方面
所做功的代数 和等于零
个物体相对路程的乘积，即 WFf＝ －Ff·L 相对，表示物体克服摩擦力做 功，系统损失的机械能转化成内能
相 正功、负 两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做
同 功、不做功 功
高三一轮复习秘籍-第五章第4讲 功能关系 能量守恒定律
第五章机械能第3讲功能关系能量守恒定律过好双基关————回扣基础知识训练基础题目一、几种常见的功能关系及其表达式力做功能的变化定量关系合力的功动能变化W＝E k2－E k1＝ΔE k重力的功重力势能变化(1)重力做正功，重力势能减少(2)重力做负功，重力势能增加(3)W G＝－ΔE p＝E p1－E p2弹簧弹力的功弹性势能变化(1)弹力做正功，弹性势能减少(2)弹力做负功，弹性势能增加(3)W弹＝－ΔE p＝E p1－E p2只有重力、弹簧弹力做功机械能不变化机械能守恒，ΔE＝0除重力和弹簧弹力之外的其他力做的功机械能变化(1)其他力做多少正功，物体的机械能就增加多少(2)其他力做多少负功，物体的机械能就减少多少(3)W其他＝ΔE一对相互作用的滑动摩擦力的总功机械能减少内能增加(1)作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统内能增加(2)摩擦生热Q＝F f·x相对二、两种摩擦力做功特点的比较类型比较静摩擦力做功滑动摩擦力做功不同点能量的转化方面只有机械能从一个物体转移到另一个物体，而没有机械能转化为其他形式的能(1)将部分机械能从一个物体转移到另一个物体(2)一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不同点一对摩擦力的总功方面一对静摩擦力所做功的代数和总等于零一对滑动摩擦力做功的代数和总是负值相同点正功、负功、不做功方面两种摩擦力对物体可以做正功，也可以做负功，还可以不做功三、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．3．基本思路(1)某种形式的能量减少，一定存在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．研透命题点————细研考纲和真题分析突破命题点1．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．只涉及机械能的变化，用除重力和弹簧的弹力之外的其他力做功与机械能变化的关系分析．【例1】(多选)某运动员参加百米赛跑，他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心．如图所示，假设质量为m 的运动员，在起跑时前进的距离s 内，重心升高量为h ，获得的速度为v ，阻力做功为W f ，则在此过程中()A ．运动员的机械能增加了12mv 2B ．运动员的机械能增加了12mv 2＋mgh C ．运动员的重力做功为mghD ．运动员自身做功W ＝12mv 2＋mgh －W f 答案BD 解析运动员的重心升高h ，获得的速度为v ，其机械能的增量为ΔE ＝mgh ＋12mv 2，A 错误，B 正确；运动员的重心升高h ，重力做负功，W G ＝－mgh ，C错误；根据动能定理得，W＋W f－mgh＝1mv2－0，解得W＝21mv2＋mgh－W f，D正确．2【变式1】(多选)物体由地面以120J的初动能竖直向上抛出，当它从抛出至上升到某一点A的过程中，动能减少40J，机械能减少10J．设空气阻力大小不变，以地面为零势能面，则物体()A．落回到地面时机械能为70JB．到达最高点时机械能为90JC．从最高点落回地面的过程中重力做功为60JD．从抛出到落回地面的过程中克服阻力做功为60J答案BD解析物体以120J的初动能竖直向上抛出，向上运动的过程中重力和空气阻力都做负功，当上升到某一高度时，动能减少了40J，而机械能损失了10 J．根据功能关系可知：合力做功为－40J，空气阻力做功为－10J，对从抛出点到A点的过程，根据功能关系：mgh＋F f h＝40J，F f h＝10J，得F f＝1mg；3当上升到最高点时，动能为零，动能减小120J，设最大高度为H，则有：mgH＋F f H＝120J，解得mgH＝90J，F f H＝30J，即机械能减小30J，在最高点时机械能为120J－30J＝90J，即上升过程机械能共减少了30J；当下落过程中，由于阻力做功不变，所以机械能又损失了30J，故整个过程克服阻力做功为60J，则该物体落回到地面时的机械能为60J，从最高点落回地面的过程中重力做功为mgH＝90J，故A、C错误，B、D正确．【例2】(多选)(2020·全国Ⅰ卷)一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2.则()A．物块下滑过程中机械能不守恒B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5C．物块下滑时加速度的大小为6.0m/s2D．当物块下滑2.0m时机械能损失了12J答案AB解析下滑5m的过程中，重力势能减少30J，动能增加10J，减小的重力势能并不等于增加的动能，所以物块下滑过程中机械能不守恒，A正确；斜面高3m、长5m，则斜面倾角为θ＝37°.令斜面底端为零势面，则物块在斜面顶端时的重力势能mgh＝30J，可得质量m＝1kg.下滑5m过程中，由功能关系，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功，μmg·cosθ·s＝20J，求得μ＝0.5，B正确；由牛顿第二定律mg sinθ－μmg cosθ＝ma，求得a＝2m/s2，C错误；物块下滑2.0m时，重力势能减少12J，动能增加4J，所以机械能损失了8J，D选项错误．故选AB.【变式2】(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μ.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()A．物块在A点时，弹簧的弹性势能等于W－12μmgaB．物块在B点时，弹簧的弹性势能小于W－32μmgaC．经O点时，物块的动能小于W－μmgaD．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BC解析设O点到A点距离为x，则物块从O点运动到A点过程中，根据功能关系可得μmgx＋E p A＝W，从A点到B点过程中同理可得E p A＝μmga＋E p B，由于克服摩擦力做功，则E p B＜E p A，则B点到O点距离一定小于a2，且x＞a2，则E p A＝W－μmgx＜W－1μmga，A错误；在B点有E p B＝W－μmg(a＋x)＜W2－3μmga，B正确；物块经过O点，同理可得E k O＝W－2μmgx＜W－μmga，2C正确；物块动能最大时所受弹力kx＝μmg，而在B点弹力与摩擦力大小关系未知，故物块动能最大时弹簧伸长量与物块在B点时弹簧伸长量大小未知，故两位置弹性势能的大小关系不好判断，D错误．圆轨道与水平【例3】(多选)如图所示，竖直平面内有一半径为R的固定14轨道相切于最低点B.一质量为m的小物块P(可视为质点)从A处由静止滑下，经过最低点B后沿水平轨道运动到C处停下，B、C两点间的距离为R，物块P与圆轨道、水平轨道之间的动摩擦因数均为μ.现用力F将物块P沿下滑的路径从C处缓慢拉回圆弧轨道的顶端A，拉力F的方向始终与物块P的运动方向一致，物块P从B处经圆弧轨道到达A处过程中，克服摩擦力做的功为μmgR，下列说法正确的是()A．物块P在下滑过程中，运动到B处时速度最大B．物块P从A滑到C的过程中克服摩擦力做的功等于2μmgRC．拉力F做的功小于2mgRD．拉力F做的功为mgR(1＋2μ)答案CD解析当重力沿圆轨道切线方向的分力等于滑动摩擦力时，速度最大，此位置在AB之间，故A错误；将物块P缓慢地从B拉到A，克服摩擦力做的功为μmgR，而物块P从A滑到B的过程中，物块P做圆周运动，根据向心力知识可知物块P所受的支持力比缓慢运动时要大，则滑动摩擦力增大，所以克服摩擦力做的功W f大于μmgR，因此物块P从A滑到C的过程中克服摩擦力做的功大于2μmgR，故B错误；由动能定理得，从C到A的过程中有W F －mgR－μmgR－μmgR＝0－0，则拉力F做的功为W F＝mgR(1＋2μ)，故D 正确；从A到C的过程中，根据动能定理得mgR－W f－μmgR＝0，因为W f>μmgR，则mgR>μmgR＋μmgR，因此W F<2mgR，故C正确．【变式3】高速公路部分路段旁建有如图所示的避险车道，车辆可驶入避险．若质量为m的货车刹车后以初速度v0经A点冲上避险车道，前进距离l时到B点减速为0，货车所受阻力恒定，A、B两点高度差为h，C为A、B 中点，已知重力加速度为g，下列关于该货车从A运动到B的过程说法正确的是()A．克服阻力做的功为1mv202B．该过程产生的热量为1mv20－mgh2C．在AC段克服阻力做的功小于在CB段克服阻力做的功D．在AC段的运动时间等于在CB段的运动时间答案B解析根据动能定理有－mgh－F f l＝0－1mv20，克服阻力做的功为W f＝F f l＝21mv20－mgh，故A错误；克服阻力做的功等于系统产生的内能，则该过程产2生的热量为1mv20－mgh，故B正确；阻力做的功与路程成正比，在AC段克2服阻力做的功等于在CB段克服阻力做的功，故C错误；从A到B做匀减速运动，AC段的平均速度大于BC段的平均速度，故在AC段的运动时间小于在CB段的运动时间，故D错误．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)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＝F f x相对．其中x相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程．从功的角度看，一对滑动摩擦力对系统做的总功等于系统内能的增加量；从能量的角度看，其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量．【例4】如图所示，某工厂用传送带向高处运送物体，将一物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段物体与传送带相对静止，匀速运动到传送带顶端．下列说法正确的是()A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量C．第一阶段物体和传送带间因摩擦产生的热量等于第一阶段物体机械能的增加量D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加量大于全过程摩擦力对物体所做的功答案C解析对物体受力分析知，其在两个阶段所受摩擦力方向都沿斜面向上，与其运动方向相同，摩擦力对物体都做正功，A错误；由动能定理知，合力做的总功等于物体动能的增加量，B错误；物体机械能的增加量等于摩擦力对物体所做的功，D错误；设第一阶段物体的运动时间为t，传送带速度为v，对物体有x1＝v2t，对传送带有x′1＝v·t，因摩擦产生的热量Q＝F f x相对＝F f(x′1－x1)＝F f·v2t，物体机械能增加量ΔE＝F f·x1＝F f·v2t，所以Q＝ΔE，C正确．【变式4】(多选)水平地面上固定有两个高度相同的粗糙斜面体甲和乙，斜面长分别为s、L1，如图所示．两个完全相同的小滑块A、B可视为质点，同时由静止开始从甲、乙两个斜面的顶端释放，小滑块A一直沿斜面甲滑到底端C点，而小滑块B沿斜面乙滑到底端P点后又沿水平面滑行距离L2到D点(小滑块B在P点从斜面滑到水平面时速度大小不变)，且s＝L1＋L2.小滑块A、B与两个斜面以及水平面间的动摩擦因数相同，则()A．滑块A到达底端C点时的动能一定比滑块B到达D点时的动能小B．两个滑块在斜面上加速下滑的过程中，到达同一高度时，动能可能相同C．A、B两个滑块从斜面顶端分别运动到C、D的过程中，滑块A重力做功的平均功率小于滑块B重力做功的平均功率D．A、B两个滑块从斜面顶端分别运动到C、D的过程中，由于克服摩擦而产生的热量一定相同答案AC解析设斜面体甲的倾角为α，斜面体乙的倾角为β，根据动能定理，滑块A 由甲斜面顶端到达底端C点的过程，mgh－μmg cosα·s＝12mv2C，滑块B由乙斜面顶端到达D点的过程，mgh－μmg cosβ·L1－μmgL2＝12mv2D，又s＝L1＋L2，根据几何关系得s cosα>L1cosβ＋L2，所以12mv2C<12mv2D，故A正确；两个滑块在斜面上加速下滑的过程中，到达同一高度时：mgh－μmg cosθ·hsinθ＝12mv2，重力做功相等，但克服摩擦力做功不等，所以动能不同，故B错误；整个过程中，两滑块所受重力做功相同，但由于滑块A运动时间长，故重力对滑块A做功的平均功率比滑块B的小，故C正确；滑块A、B分别到达C、D时的动能不相等，由能量守恒定律知滑块A、B运动过程中克服摩擦产生的热量不同，故D错误．【例5】如图所示，半径为R＝1.0m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角θ＝37°，另一端点C 为轨道的最低点．C点右侧的光滑水平面上紧挨C点静止放置一木板，木板质量M＝1kg，上表面与C点等高．质量为m＝1kg的物块(可视为质点)从空中A点以v0＝1.2m/s的速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道．已知物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.2，g 取10m/s 2.求：(1)物块经过C 点时的速率v C ；(2)若木板足够长，物块在木板上相对滑动过程中产生的热量Q .答案(1)6m/s (2)9J 解析(1)设物块在B 点的速度为v B ，从A 到B 物块做平抛运动，有：v B sin θ＝v 0从B 到C ，根据动能定理有：mgR (1＋sin θ)＝12mv 2C －12mv 2B 解得：v C ＝6m/s.(2)物块在木板上相对滑动过程中由于摩擦力作用，最终将一起运动．设相对滑动时物块加速度大小为a 1，木板加速度大小为a 2，经过时间t 达到共同速度v ，则：μmg ＝ma 1，μmg ＝Ma 2，v ＝v C －a 1t ，v ＝a 2t根据能量守恒定律有：12(m ＋M )v 2＋Q ＝12mv 2C 联立解得：Q ＝9J.【变式5】(多选)如图所示，固定的光滑竖直杆上套一个滑块A ，与滑块A 连接的细绳绕过光滑的轻质定滑轮连接滑块B ，细绳不可伸长，滑块B 放在粗糙的固定斜面上，连接滑块B 的细绳和斜面平行，滑块A 从细绳水平位置由静止释放(不计轮轴处的摩擦)，到滑块A 下降到速度最大(A 未落地，B 未上升至滑轮处)的过程中()A．滑块A和滑块B的加速度大小一直相等B．滑块A减小的机械能等于滑块B增加的机械能C．滑块A的速度最大时，滑块A的速度大于B的速度D．细绳上的张力对滑块A做的功等于滑块A机械能的变化量答案CD解析两滑块与绳构成绳连接体，沿绳方向的加速度大小相等，则A沿绳的分加速度等于B的加速度，A错误；绳连接体上的一对拉力做功不损失机械能，但B受到的斜面摩擦力对B做负功，由能量守恒可知滑块A减小的机械能等于滑块B增加的机械能和摩擦生热之和，B错误；滑块A的速度最大时，将滑块A的速度分解，如图所示，绳连接体沿绳方向的速度大小相等，则A沿绳的分速度等于B的运动速度，显然滑块A的速度大于B的速度，C 正确；对A受力分析可知，除重力外，只有细绳的张力对滑块A做功，由功能关系可知，细绳上的张力对滑块A做的功等于滑块A机械能的变化量，D正确．。
高考物理总复习精品课件：5-4 功能关系 能量守恒定律(共62张PPT)
功能关系
能量守恒定律
基础要点整合
• 一、功能关系
• ⊙问题导引
• 如图5－4－1所示，质量为 m的物体在力F的作用下由 静止从地面运动到离地h高 处，已知F＝mg，试分别求 出在此过程中重力、力F和 合力的功，以及物体的重力 势能、动能和机械能的变化
图5－4－1
5 [答案] 重力做功－mgh，力 F 做功 mgh，合力做 4 1 1 功 mgh，重力势能增加 mgh，动能增加 mgh，机械能 4 4 5 增加 mgh.关系：重力做功等于重力势能变化量的负值， 4 合外力的功等于物体动能的变化量，力 F 的功等于物体 机械能的变化量．
－ΔEp＝Ep1－Ep2
只有重力、弹 簧弹力的功 不引起机械能 变化
机械能守恒ΔE＝0
除重力和弹力之外的力做多 除重力和弹 力之外的力 机械能变化
Байду номын сангаас
少正功，物体的机械能就增
加多少；除重力和弹力之外 的力做多少负功，物体的机 械能就减少多少，W除G、弹力
外＝ΔE
做的功
电场力做正功，电势能减少； 电场力的功 电势能变化 电场力做负功，电势能增加 W电＝－ΔEp
•
(2013· 山东理综)如图5－4－3所
示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙
斜面 ab 和光滑斜面 bc 与水平面的夹角相
同，顶角b处安装一定滑轮．质量分别为
M、m(M＞m)的滑块，通过不可伸长的轻
绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行．
两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速
运动．若不计滑轮的质量和摩擦，在两
等于M克服摩擦力做的功，D正确．对于
M，其所受所有外力做功的和等于M动能
的增加，B错误．对m，除了重力做功以
第五章 专题突破3 功能关系 能量守恒定律
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(4)滑块在小车上滑行时滑块与小车组成的系统产生的摩擦热 Q2＝μmg·s1＝12mv2B－12(m＋M)v2＝52.5 J. [答案] (1)2.5 s (2)31.7 N (3)10 m (4)52.5 J
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2．[功能关系的应用] (2017·高考全国卷Ⅲ)如图，一质量为 m、长度为
l 的均匀柔软细绳 PQ 竖直悬挂．用外力将绳的下端 Q 缓慢地竖直向上
拉起至 M 点，M 点与绳的上端 P 相距13l.重力加速度大小为 g.在此过程
内能变化
作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功， 系统内能增加且 Q＝Ffx 相对
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1．[功能关系的定性分析] (2019·浙江选考)奥运会比赛项目撑杆 跳高如图所示，下列说法不正确的是( ) A．加速助跑过程中，运动员的动能增加 B．起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增加 C．起跳上升过程中，运动员的重力势能增加 D．越过横杆后下落过程中，运动员的重力势能减少，动能增加
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(1)滑块在斜面上滑行的时间 t1； (2)滑块脱离圆弧末端 B 点前，轨道对滑块支持力的大小； (3)当小车开始匀速运动时，滑块在车上滑行的距离 s1. (4)滑块在小车上滑行时滑块与小车组成的系统产生的摩擦热是多少焦？
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高考物理一轮复习 第五单元 机械能 53 功能关系和能量守恒定律配套课件
第十八页，共七十六页。
A．v0＝3 m/s B．小物块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.6 C．小物块在D点时对轨道压力FD＝60 N D．小物块在C点受到的合外力水平向左
12/13/2021
第十九页，共七十六页。
【答案】 C 【解析】 A 项，在 B 点，由 mg＝mvRB2，得：vB＝ gR＝ 10×0.9 m/s＝3 m/s 从 P 到 B，由机械能守恒定律得：mgR(1＋cos37°)＋12mvB2 ＝12mv02 解得：v0＝ 41.4 m/s＞3 m/s.故 A 项错误．
12/13/2021
第六页，共七十六页。
考点讲练
12/13/2021
第七页，共七十六页。
考点一 机械能守恒的理解与判断
机械能守恒的判断方法 (1)直接判断法：物体的动能与势能之和保持不变．(如练 1 丁图)． (2)做功判断法：只有重力做功或系统内的弹力做功，其他力 做功代数和为零． (3)能量转化判断法：系统内只有动能和势能的转化，没有其 他形式的能转化．
(4)在练2中，当槽没有动时，槽对小球的弹力不做功，小球 的机械能守恒；当槽运动时，槽对小球的弹力做功，小球的机 械能不守恒．
12/13/2021
第十六页，共七十六页。
考点二 单个物体的机械能守恒问题
1．常见类型：抛体类、摆动类、光滑轨道类． 2．解题思路：当物体满足机械能条件时，从两个角度列关 系式． (1)从守恒的角度列关系式：Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1，注意选取 恰当的参考面，确定初、末状态的机械能． (2)从转化的角度列关系式：ΔEk＝－ΔEp，注意考虑动能和 势能的变化量，与参考面无关．
小球在 C 点的速度分解为沿绳方向的分量 v11 和垂直绳方向 的分量 v12＝v1cosθ，在绳突然拉紧的瞬间，沿绳方向的分量 v11 消失，损失一部分机械能．
高考物理一轮复习第五章第4讲功能关系能量守恒定律课件高三全册物理课件
第二十七页，共四十八页。
考向 2 传送带模型中摩擦力做功与能量守恒 (2019·江西新余四中检测)(多选)如图所示，水平传送带顺
时针匀速转动，一物块轻放在传送带左端，当物块运动到传送带右端 时恰与传送带速度相等．若传送带仍保持匀速运动，但速度加倍，仍 将物块轻放在传送带左端，则物块在传送带上的运动与传送带的速度
2021/12/13
第三十一页，共四十八页。
误；电动机多做的功转化成了物块的动能和摩擦产生的热量，速 度没变时：W 电＝Q＋m2v02＝mv20；速度加倍后：W 电′＝Q′＋m2v02 ＝2mv20，故 D 正确．所以 BD 正确，AC 错误．
2021/12/13
第三十二页，共四十八页。
2．如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角为 θ，传送带在 电动机的带动下，始终保持 v 的速率运行，现把一质量为 m 的工 件(可看做质点)轻轻放在传送带的底端，经过一段时间，工件与 传送带达到共同速度后继续传送到达 h 高处，工件与传送带间的 动摩擦因数为 μ，重力加速度为 g，则下列结论正确的是( B )
2021/12/13
第三十三页，共四十八页。
A．工件与传送带间摩擦生热为12mv2
B．传送带对工件做的功为12mv2＋mgh
C．传送带对工件做的功为
μmgh tanθ
D．电动机因传送工件多做的功为12mv2＋mgh
2021/12/13
第三十四页，共四十八页。
解析：工件与传送带的相对位移 s＝vt－v2t，对工件：v＝at ＝(μgcosθ－gsinθ)·t，代入可得 s＝2μgcosvθ－2 gsinθ，摩擦生热 Q ＝f·s＝2μμgcmogscθo－sθgvs2inθ，A 错误；传送带对工件做的功等于工件 增加的机械能，B 正确，C 错误；电动机因传送工件多做的功 W ＝12mv2＋mgh ＋Q，D 错误．
高考物理一轮复习第五章机械能4功能关系能量守恒定律课件
2021/4/17
高考物理一轮复习第五章机械能4功能关系能量
27
守恒定律课件
结束语
同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成 功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念，
考试加油。
2.功能关系的选用技巧: (1)若只涉及动能的变化,则首选动能定理分析。 (2)若只涉及重力势能的变化,则采用重力做功与重力势能的关系分析。 (3)若只涉及机械能变化,用除重力、系统内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,用电场力与电势能变化关系分析。
【典例·通法悟道】 【典例1】 (多选)如图所示,楔形木块abc固定在水平面上,粗糙斜面ab和光滑 斜面bc与水平面的夹角相同,顶角b处安装一定滑轮。质量分别为M、m(M>m)的 滑块通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行。两滑块由静止释 放后,沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的 过程中( ) A.两滑块组成的系统机械能守恒 B.重力对M做的功等于M动能的增加 C.轻绳对m做的功等于m机械能的增加 D.两滑块组成的系统机械能损失等于M克服摩擦力做的功
(1)0～1 s内,A、B的加速度大小aA、aB。 (2)B相对A滑行的最大距离x。 (3)0～4 s内,拉力做的功W。 (4)0～4 s内系统产生的摩擦热Q。
【解析】(1)在0～1 s内,A、B两物体分别做匀加速直线运动
根据牛顿第二定律得μmg=MaA F1-μmg=maB 代入数据得aA=2 m/s2,aB=4 m/s2。 (2)t1=1 s后,拉力F2=μmg,铁块B做匀速运动,速度大小为v1:木板A仍做匀 加速运动,又经过时间t2,速度与铁块B相等。 v1=aBt1 又v1=aA(t1+t2) 解得t2=1 s
高考物理总复习第五章 第4讲 功能关系、能量守恒定律
2013-11-27 有志者事竟成 9
高考复习· 物理
3．(2012· 安徽理综)如图5－4－1所示，在竖直平面内有 一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量 为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨 道到达最高点B时恰好对轨道没有压力．已知AP＝2R，重力 加速度为g，则小球从P到B的运动过程中( )
2013-11-27
有志者事竟成
4
高考复习· 物理
(4)电场力做功：电势能与其他能相互转化． (5)安培力做功：电能和机械能相互转化． 二、能量守恒定律 1．内容． 能量既不会消灭，也不会创生，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另一个物体，而在转 化和转移的过程中，能量的总量保持不变．
A．逐渐升高 B．逐渐降低 C．先降低后升高 D．始终不变
2013-11-27
有志者事竟成
17
高考复习· 物理
解析
由题意知外力对绳索做正功，机械能增加，重心
升高，故选A项．
答案
A
高考复习· 物理
题型归类•深度剖析
2013-11-27
有志者事竟成
19
高考复习· 物理
8
高考复习· 物理
解析 功的计算公式W＝Fscosα中的s是指相对于地面 的位移，滑动摩擦力和静摩擦力仅起阻碍物体间的相对运动 (或相对运动趋势)的作用，它与物体对地“绝对位移”的方 向既可能相同也可能相反，说它们一定做负功是错误的．物 体间有静摩擦力作用时两物体相对静止，物体可以对地移 动，所以静摩擦力也可能做功．物体间有相对滑动时，伴随 机械能的损耗(转化为内能)，所以一对滑动摩擦力做功的总 和恒为负值．
答案 A
高考物理一轮复习 第5章 机械能 基础课时15 功能关系 能量守恒定律课件
[思考] “神舟十号”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摄氏度。
(1)进入大气层很长一段时间，返回舱加速下落，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？
图5
A.物块的动能一直增加 B.物块运动的加速度一直增大 C.物块的机械能一直减少 D.物块减少的机械能等于橡皮条增加的弹性势能
解析 由题意知物块的重力沿斜面向下的分力为 mgsin θ≤Ff＝ μmgcos θ，在物块下滑过程中，橡皮条拉力 F 一直增大，根据牛 顿第二定律有 a＝Ff＋F－mmgsin θ，选项 B 正确；物块受到的合 外力方向沿斜面向上，与位移方向相反，根据动能定理知动能一 直减少，选项 A 错误；滑动摩擦力和拉力 F 一直做负功，根据功 能关系知物块的机械能一直减少，选项 C 正确；根据能量守恒定 律，物块减少的机械能等于橡皮条增加的弹性势能和摩擦产生的 热量之和，选项 D 错误。 答案 BC
基础课时15 功能关系 能量守恒定律
[知识梳理]
知识点、功能关系 1.功能关系
(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着_能__量__的__转__化__，而且_能__量__的__转__化__必 须通过做功来实现。 2.能量守恒定律 (1)内容：能量既不会消灭，也_不__会__创__生__。它只会从一种形式 _转__化__为其他形式，或者从一个物体_转__移__到另一个物体，而在 转化和转移的过程中，能量的总量__保__持__不__变__。 (2)表达式：ΔE减＝_Δ_E__增_。
高考物理总复习(课标版)机械能之 功能关系 能量守恒定律
[答案]
D
2．(多选)如图所示，在升降机内固定一光滑的斜面体， 一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板 B 上，另一 端与质量为 m 的物块 A 相连，弹簧与斜面平行．整个系统由 静止开始加速上升高度 h 的过程中( )
A．物块 A 的重力势能增加量一定等于 mgh B．物块 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 C．物块 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 D．物块 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 B 对弹簧的拉力做功的代数和
[思维启迪] (1)明确哪种力做功引起哪种能量的变化． (2)注意功的正负和能量转化的“方向”．
[尝试解答] 由于上升过程中的加速度大小等于重力加
1 速度，则由牛顿第二定律 mgsin30° ＋f＝mg，则 f＝ mg.由动 2 能定理可知 ΔEk＝mgH＋fL＝2mgH，则 A 正确，B 错误；机 械能的减少量在数值上等于克服摩擦力做的功， Wf ＝ fL ＝ mgH，则 C 正确，D 错误．
能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会 凭空消失 ，它只会从一 种形式 转化为其他形式，或者从一个物体 转移到另一个物 体，而在转化和转移的过程中，能量的总量 保持不变 ． 2．表达式：ΔE 减＝ΔE 增．
1．力对物体做了多少功，物体就有多少能量(
)
[答案]
× )
2．功就是能，能就是功( [答案] ×
高考物理总复习 课标版
第4讲
功能关系
能量守恒定律
基 础
知 识 回 顾
知识点一 1．功和能
功和能
(1)做功的过程就是 能量转化的 须通过 做功 来实现． (2)功是
高考物理总复习 第五章 机械能 第1课时 功 功率 动能定理课件 教科版
高考考纲
备考建议
内容
要
1.抓住功是能量转化的量度这一主
求 说明 线,多角度、多方面理解功的概念.
功和功率
Ⅱ
动能和动能定理
Ⅱ
重力做功与重力势能
Ⅱ
2.动能定理是适用范围很广的物理 规律,复习中应结合牛顿运动定律, 以动能定理和功能关系为依据分析 、解决与实际生产、生活和现代科
功能关系、机械能守恒定律 Ⅱ 及其应用
2F
这个过程中力
F
做的功
W=Fl,把
l
的值代入可得
W=
1 2
m
v22
-
1 2
m
v12
.
3.动能定理 (1)内容:合外力所做的功等于物体 动能的变化 .
(2)表达式:W=
1 2
m
v22
-
1 2
m
v12
=
Ek2-Ek1
.
(3)物理意义: 合外力 的功是物体动能变化的量度.
(4)适用条件
①动能定理既适用于直线运动,也适用于 曲线 运动.
工人将料车拉到斜面顶端时,拉绳子的长度为 2L, 工人拉绳子的力做的功 W1= 1 mgsin θ·2L=2 000 J.
2
答案:(1)2 000 J
(2)料车的重力做的功; (3)料车受到的合力对物体做的总功.
解析:(2)重力做功W2=-mgh=-mgLsin θ =-2 000 J. (3)由于料车在斜面上匀速运动,则料车所受的合力为0,故W合=0. 答案:(2)-2 000 J (3)0
(2)该公式只适位用移于方向
.
恒力做功
4.功的正负 物体沿固定的粗糙斜面下滑时的受力示意图如图所示
高考物理总复习 第五章 机械能 5.4 功能关系 能量守恒定律课件
2021/12/9
第二十六页，共八十一页。
A.运动员对足球做的功为mgh+ mv21
2
B.足球落到3位置时的动能为mgh
C.足球刚离开(líkāi)1位置时的动能大于mgh+1 mv2 D.足球在2位置时的机械能等于其在3位置的2 机械能
2021/12/9
第二十七页，共八十一页。
【解析】选C。由轨迹分析知，足球运动的过程(guòchéng)中必定
)
2021/12/9
第十八页，共八十一页。
A.动能(dòngnéng)增加了1 900 J
B.动能增加了2 000 J C.重力势能减小了1 900 J D.重力势能减小了2 000 J
2021/12/9
第十九页，共八十一页。
【解析】选C。根据动能定理得，韩晓鹏动能的变化
ΔEk=WG-Wf=1 900 J-100 J=1 800 J，其动能增加了
(1)飞船着地前瞬间的机械能只有动能，进入(jìnrù)大气层 时的机械能为动能和重力势能的和。
(2)飞船克服阻力所做的功等于飞船机械能的减少量。
2021/12/9
第二十三页，共八十一页。
【解析(jiě xī)】(1)飞船着地前机械能：
E飞k0船= 进12 入=m 大×v 028气×层1120时4×的(1机00械)2 能J=4：.0×108 J，
的功：W = Eh′- Ek0 解得：W = 9.7×108 J
答案：(1)4.0×108 J 2.4×1012 J
(2)9.7×108 J
2021/12/9
第二十五页，共八十一页。
【触类旁通】(2019·合肥(hé féi)模拟)如图所示，质量为m的 足球静止在地面1的位置，被踢出后落到地面3的位置。在 空中到达最高点2的高度为h，速度为v，已知重力加速度为 g。下列说法正确的是 ( )
高考物理总复习第五章机械能能力课功能关系能量守恒定律课件
A.弹力对小球先做正功后做负功
图1
B.有两个时刻(shíkè)小球的加速度等于重力加速度
C.弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零
D.小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差
第四页，共38页。
解析 因 M 和 N 两点处弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN<π2，M 处 的弹簧处于压缩状态，N 处的弹簧处于伸长状态，则弹簧的弹力对小球先做负功后 做正功再做负功，选项 A 错误；当弹簧水平时，竖直方向的力只有重力，加速度为 g；当弹簧处于原长位置时，小球只受重力，加速度为 g，则有两个时刻的加速度大 小等于 g，选项 B 正确；弹簧长度最短时，即弹簧水平，弹力与速度垂直，弹力对 小球做功的功率为零，选项 C 正确；由动能定理得，WF＋WG＝ΔEk，因 M 和 N 两 点处弹簧对小球的弹力大小相等，弹性势能相等，则由弹力做功特点知 WF＝0，即 WG＝ΔEk，选项 D 正确。
答案(dáàn) BCD
第五页，共38页。
【变式训练1】 (2017·江苏泰州模拟)一个系统的机械能增大，究其 原因，下列推测正确的是( ) A.可能是重力对系统做了功 B.一定是合外力对系统做了功 C.一定是系统克服合外力做了功 D.可能是摩擦力对系统做了功
解析 只有重力做功，系统的机械能守恒(shǒu hénɡ)，选项A错误； 除重力、弹力之外的力做正功时，系统机械能增加，做负功时则减 少，故选项B、C错误；如果摩擦力对系统做正功，则系统机械能 增加，故选项D正确。 答案 D
能力课 功能(gōngnéng)关系 能
第一页，共38页。
[热考点]功能(gōngnéng)关系的理解和 应用 1.力学(lìxué)中常见的功能关系
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3.(2018·河北唐山模拟)(多选)光滑水平面上静置一质量为M的木块,一质
量为m的子弹以水平速度v1射入木块,以v2速度穿出,木块速度变为v,对这个
过程,下列说法中正确的是(
)
AD
A.子弹对木块做的功等于 Mv2
1 B.子弹对木块做的功等于子2 弹克服阻力做的功
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
B.动能损失了mgH D.机械能损失了 mgH
1 2
解析:小物块向上做匀减速直线运动,合外力沿斜面向下,由牛顿第二定律得
F
合=mg=ma,根据动能定理损失的动能等于
F
合 s=
mgH sin 30
=2mgH,选项
A
正确,B
错
误;小物块在向上运动过程中,重力势能增加了 mgH,而动能减少了 2mgH,故机
“神舟十号”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摄氏度. (1)进入大气层很长一段时间,返回舱加速下落, 拓 返回舱表面温度逐渐升高.该过程动能和势能怎 展 么变化?机械能守恒吗? 思 (2)返回舱表面温度越高,内能越大.该过程中什 考 么能向什么能转化?机械能和内能的总量变化吗 ? 答案: (1)动能增加,势能减小,机械能减小. (2)机械能转化为内能,机械能和内能的总量不
自主检测
1.思考判断 (1)力对物体做了多少功,物体就有多少能.( ) (2)物体在速度增大时,其机械能可能在减小.( ) (3)滑动摩擦力做功时,一定会引起机械能的转化.( ) (4)一个物体的能量增加,必定有别的物体能量减少.( ) (5)功可以变为能,能可以变为功.( )
答案:(1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)×
(1)滑动摩擦力做功:Wf= -μ mgL ,物体与水平面内能: 增加μ mgL ,物 体机械能将: 减少μ mgL .
(2)到达A点过程中,重力做功:WG= -2mgR ,重力势能: 增加2mgR
能: 减少2mgR . (3)恰到达最高点A,说明此时物体动能为EkA=
1 m gR 2
.
(4)开始时,物体压缩弹簧,弹力对物体做 负功 ,弹性势能 增加
械能损失了 mgH,选项 C 正确,D 错误.
考点二 摩擦力做功与能量的关系
两种摩擦力做功情况比较
类别 比较
静摩擦力
滑动摩擦力
能量的 转化 方面
在静摩擦力做功的过程中,只有 (1)相互摩擦的物体通过滑动摩擦
机械能从一个物体转移到另一 力做功,将部分机械能从一个物体
个物体,而没有机械能转化为其 转移到另一个物体
取10 m/s2)(
)
A
ห้องสมุดไป่ตู้
A.3.1 J B.3.5 J C.1.8 J D.2.0 J
解析:物块与水平面间的摩擦力为f=μmg=1 N.现对物块施加水平向右的 外力F,由F-x图像面积表示外力F做的功,可知F做功W=3.5 J,克服摩擦力做 功Wf=fx=0.4 J.由功能关系可知W-Wf=Ep,此时弹簧的弹性势能为 Ep=3.1 J,选项A正确.
x=x1+x2= 1 ×0.2×2 m+(2+4)×(1.2-0.2)× 1 m=3.2 m,选项 A 错误.v-t 图像的斜率表示加速度,从而可知
2
2
货物运动分为两个阶段,在 0～0.2 s 时间内,货物的加速度为 a1= 2 m/s2=10 m/s2,货物由静止释放,摩擦力 0.2
的方向沿传送带斜向下, a1=gsin θ+μgcos θ; 在 0.2～1.2 s 时间内,由图像可知,a2= 4 2 m/s2= 1.2 0.2
〚核心点拨〛升降机加速上升,根据牛顿第二定律,判断弹簧弹力是否发生变化.根据 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. 解析:物块A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 时,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,所以弹簧的弹力增大, 物块A相对于斜面向下运动.物块A上升的高度小于h,所以重力势能的增加量小于 mgh,选项A错误;物块A受重力、支持力、弹簧的弹力,对物块A用动能定理,物块A 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,选项B错误; 物块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,选项C正确;物块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,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 力和B对弹簧拉力做功的代数和,选项D正确.
量为m的物块A相连,弹簧与斜面平行.整个系统由静止开始加速上升高度h的
过程中(
)
CD
A.物块A的重力势能增加量一定等于mgh B.物块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 C.物块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 D.物块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B对弹 簧的拉力做功的代数和
〚核心点拨〛 (1)前后两段时间,传送带对货物的摩擦力方向斜向下与斜向 上,对货物做正功,做负功. (2)前后两段时间,货物与传送带间的相对位移,Δx1=vt1-x1,Δx2=x2-vt2.
解析:v-t 图线与时间轴围成的面积表示位移 ,则可知 A,B 的距离即为货物在 0～1.2 s 内的位移
他形式的能量
(2)部分机械能转化为内能
一对摩擦 力的总 功方面
做功情况
一对相互作用的滑
动摩擦力对物体系
静摩擦力所做总功的代数 统所做的总功,大小
和等于零
等于摩擦力与两个
物体相对路程的乘
积,即Wf=-f·x相对
两种摩擦力对物体都可以做正功、负功,还都可
以不做功
【典例2】 (2018·江西南昌模拟)(多选)在大型物流货场,广泛应用着传送
,动 ,大
小为 5 mgR mgL . 2
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 到另一个物体,在 转化和转移 的过 程中其总量 保持不变 . 2.表达式 (1)E初=E末,初状态各种能量的 总和 等于末状态各种能量的 总和 . (2)Δ E增=Δ E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.
电势能
除重力(或系 统内弹力)
外其他力做功
克服滑动摩 擦力做功
与内能关系
W其他= Δ E机 .
W克=f·x相对 =Δ E内
引起系统 机械能 变化
引起系统内能变化,产生 热量 (x相对表示相对路程)
水平面上固定一半径为R且圆弧部分光滑的半圆形轨道,小物体质量为m,压 紧理想弹簧后突然释放,弹出后经动摩擦因数为μ 、长为L的粗糙水平面后 恰能到轨道最高点A,如图所示,则:
带搬运货物.如图(甲)所示,与水平面倾斜的传送带以恒定速率运动,皮带始
终是绷紧的,将m=1 kg的货物放在传送带上的A处,经过1.2 s到达传送带的B
端.用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图像如图(乙)所示,
已知重力加速度g=10 m/s2,由v-t图可知(
)
BD
A.A,B两点的距离为2.4 m B.货物与传送带间的动摩擦因数为0.5 C.货物从A运动到B过程中,传送带对货物做功大小为12.8 J D.货物从A运动到B过程中,货物与传送带摩擦产生的热量为4.8 J
第3课时 功能关系 能量守恒定律
基础回顾 核心探究 演练提升
基础回顾
自主梳理·融会贯通 知识梳理
一、功能关系
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着 能量的转化 做功来实现.
,而且 能量的转化 必须通过
3.常见的功能关系
功 合力 做功
重力做功
之和
D.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
解析:子弹对木块做的功等于木块增加的动能,由动能定理得 W=ΔEk= 1 Mv2, 2
选项 A 正确,B 错误;根据动能定理得知,子弹对木块做的功等于木块获得的 动能,选项 C 错误;子弹射穿木块的过程中,子弹损失的动能转化为木块的动 能和子弹和木块组成的系统的内能,由能量守恒定律得知,子弹损失的动能 等于木块获得的动能跟子弹与木块摩擦转化的内能之和,选项 D 正确.
弹簧弹 力做功 电场力
做功
关系式 W合= Δ Ek .
WG= -Δ Ep .
W弹= -Δ Ep .
W电=
.
-Δ Ep
变化关系 做正功, 动能 增加, 做负功, 动能 减少
做正功,重力势能 减少 .
做负功,重力势能 增加 .
做正功,弹性势能 做负功,弹性势能
做正功,
. 减少
. 增加
减少
做负功, 电势能 增加
解析:题述过程中,三角形物块向左的位移大小为 L,恒力 F 做的功为 FL,选项 A 正确;轻绳对小球不做功,斜面的支持力做正功即斜面对小球做正功,重力 对小球做负功,由动能定理知支持力、重力对小球做的总功等于小球增加的 动能,选项 B 错误;由功能关系知 F 做的功应等于斜面和小球这一系统增加的 机械能,选项 C 错误;小球做圆周运动,则沿绳方向有 T-mgsin 45°=m v2 ,v
R ≠0,故 T≠mgsin 45°,选项 D 错误.
核心探究
分类探究·各个击破
考点一 功能关系的理解与应用
功是能量转化的量度,力学中几种常见的功能关系如下:
【典例1】 (2018·山东潍坊模拟)(多选)如图所示,在升降机内固定一光滑
的斜面体,一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板B上,另一端与质