高考物理复习第6讲功能关系和能量守恒市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件

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17·江苏省泰州市一模)一质量为 m 的人站在观光电梯内的磅秤
上,电梯以 0.1 g 的加速度加速上升 h 高度,在此过程中 导学号 86084117 ( D )
• A.磅秤示数等于mg • B.磅秤示数等于0.1 mg • C.人动能增加了0.9 mgh • D.人机械能增加了1.1 mgh • [解析] 依据牛顿第二定律得:F-mg=ma解得:F=mg
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(2)飞船在高度 h′=600m 处的机械能为 Eh′=12m(120.00vh)2+mgh′ ⑤ 由功能原理得 W=Eh′-Ek0 ⑥ 式中,W 是飞船从高度 600m 处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功。 由②⑤⑥式和题给数据得 W=9.7×108J ⑦
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热点聚焦
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(2)物块 A 在 a 处与在 b 处时,弹簧的形变量相同,弹性势能相同。故 A 在 a 处与在 b 处时,A、B 系统的机械能相等
有 MgR(1-cos60°)=mgRsin30°+12Mv2A+12mv2B 如图所示,将 A 在 b 处的速度分解,由速度分解关系有 vAcos30°=vB 代入数据解得 vA= 44MM-+m3mgR=4 m/s 在 b 处,对 A 由牛顿定律有 N-Mg=MvR2A 代入数据解得 N=Mg+MvR2A=144 N 由牛顿第三定律,A 对圆轨道的压力大小为 N′=144 N
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• 2.怎样守恒——三种表示形式
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典例1 (2017·江苏省海州高级中学模拟)如图所示,倾角为 30°的光滑斜 面上,轻质弹簧两端连接着两个质量均为 m=1 kg 的物块 B 和 C,C 紧靠着挡板 P,B 通过轻质细绳跨过光滑定滑轮与质量为 M=8 kg 的物块 A 连接,细绳平行 于斜面,A 在外力作用下静止在圆心角为 60°、半径为 R=2 m 的 1/6 光滑圆弧轨 道的顶端 a 处,此时绳子恰好拉直且无张力;圆弧轨道最低端 b 与粗糙水平轨道 bc 相切,bc 与一个半径为 r=0.2 m 的光滑圆轨道平滑连接;由静止释放 A,当 A 滑至 b 点时,C 恰好离开挡板 P,此时绳子断裂;已知 A 与 bc 间的动摩擦因 数 μ=0.1,重力加速度取 g=10 m/s2,弹簧的形变始终在弹性限度内,细绳不可 伸长。 导学号 86084115
能量转化

除重力和弹力做功外,其它力 合功

除重力和弹力做功外,其它力 (包含其它外力、摩擦力等)合 功等于物体机械能改变量
• 摩擦力相对功(摩擦力与相对 • 摩擦力与相对旅程乘积为系统
旅程乘积)
发烧量
• 克提服醒安:培表力中做前功三行中力做多少•正克 焦功服 耳,安 热对培力应做能功量等就于降电低路多中总少, 表中第四、五行中力做多少正功,对应能量就增加多少。
•热点一 机械能守恒判断及应用
• 1.是否守恒——从两个角度判断 • (1)若只有物体重力和弹簧弹力做功,则物体和弹簧组成系
统机械能守恒,多用于一个物体与地球组成系统。 • (2)若系统只有动能和势能相互转化,没有机械能与其它形
式能相互转化,如摩擦热等,则系统机械能守恒,多用于 两个及两个以上物体与地球组成系统。
专题整合突破
专题二 能量与动量
第6讲 功效关系和能量守恒
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微网构建
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高考真题
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热点聚焦
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复习练案
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微网构建
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高考真题
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1.(多选)(2017·江苏,9)如图所示,三个小球 A、B、C 的质量均为 m,A 与 B、C 间通过铰链用轻杆连接,杆长为 L。B、C 置于水平地面上,用一轻质弹簧 连接,弹簧处于原长。现 A 由静止释放下降到最低点,两轻杆间夹角 α 由 60°变 为 120°,A、B、C 在同一竖直平面内运动,弹簧在弹性限度内,忽略一切摩擦, 重力加速度为 g。则此下降过程中 导学号 86084113 (AB )
恒,而有阶段机械能不守恒。所以,在应用机械能守恒定 律解题时要注意过程选取。
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〔类题演练 1〕(多选)(2017·陕西省西安市长安区第三次联考)如图所示,半 径为 R 的竖直光滑圆轨道与光滑水平面相切,质量均为 m 的小球 A、B 与轻杆 连接,置于圆轨道上,A 位于圆心 O 的正下方,B 与 O 等高。它们由静止释放, 最终在水平面上运动。下列说法正确的是 导学号 86084116 ( BD )
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•热点二 几个主要功效关系应用
• 功是能量转化量度,是能量转化标志
功 重力做功 弹力做功 电场力做功 合外力做功
能量转化
• 重力所做功等于物体重力势能改变量 • 弹力所做功等于物体弹性势能改变量 • 电场力所做功等于物体电势能改变量 • 合外力功等于物体动能改变量(动能定理)
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(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能; (2)求飞船从离地面高度 600 m 处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功, 已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的 2.0%。
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[解析] 本题主要考查机械能、功能原理及其相关的知识点。 解:(1)飞船着地前瞬间的机械能为 Eko=12mv20 ① 式中,m 和 v0 分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率。由①式和题给数据 得 Eko=4.0×108J ② 设地面附近的重力加速度大小为 g。飞船进入大气层时的机械能为 Eh=12mv2h+mgh ③ 式中,vh 是飞船在高度 1.6×105m 处的速度大小。由③式和题给数据得 Eh=2.4×1012J ④
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•热点三 能量守恒定律综合应用
• 1.应用能量守恒定律两条基本思绪 • (1)某种形式能降低,一定存在其它形式能增加,且降低许
和增加量一定相等,即ΔE减=ΔE增 • (2)某个物体能量降低,一定存在其它物体能量增加,且降
低许和增加量一定相等,即ΔEA减=ΔEB增 • 2.当包括摩擦力做功时,机械能不守恒,普通应用能量
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2.(2017·全国卷Ⅰ,24)一质量为 8.00×104 kg 的太空飞船从其飞行轨道返 回地面。飞船在离地面高度 1.60×105 m 处以 7.5×103 m/s的速度进入大气层, 逐渐减慢至速度为 100 m/s 时下落到地面。取地面为重力势能零点,在飞船下落 过程中,重力加速度可视为常量,大小取为 9.8 m/s2。(结果保留 2 位有效数 字) 导学号 86084114
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A.A 的动能达到最大前,B 受到地面的支持力小于32mg
B.A 的动能最大时,B 受到地面的支持力等于32mg C.弹簧的弹性势能最大时,A 的加速度方向竖直向下
D.弹簧的弹性势能最大值为
3 2 mgL
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[解析] 本题考查超失重、物体的平衡、力与运动、机械能守恒定律。 在 A 的动能达到最大前,A 向下加速运动,此时 A 处于失重状态,则整个 系统对地面的压力小于 3mg,即地面对 B 的支持力小于32mg,A 正确;当 A 的动 能最大时,A 的加速度为零,这时系统既不失重,也不超重,系统对地面的压力 等于 3mg,即 B 受到地面的支持力等于32mg,B 正确;当弹簧的弹性势能最大时, A 减速运动到最低点,此时 A 的加速度方向竖直向上,C 错误;由机械能守恒定 律可知,弹簧的弹性势能最大值等于 A 的重力势能的减少量,即为 mg(Lcos30° -Lcos60°)= 32-1mgL,D 错误。
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• (1)求弹簧劲度系数; • (2)求物块A滑至b处,绳子断后瞬间,A对圆轨道压力大小; • (3)为了让物块A能进入圆轨道且不脱轨,则bc间距离应满
足什么条件?
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[解析] (1)A 位于 a 处时,绳无张力且物块 B 静止,故弹簧处于压缩状态 对 B 由平衡条件有 kx=mg sin30° 当 C 恰好离开挡板 P 时,C 的加速度为 0,故弹簧处于拉伸状态 对 C 由平衡条件有 kx′= mg sin30° 由几何关系知 R=x+x′ 代入数据解得 k=2mgsRin30°=5 N/m
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• A. a球动能一直减小 • B. b球克服弹簧弹力做功是杆对b球做功3倍 • C. 弹簧对b球做功等于a、b两球机械能改变量 • D. b球抵达最低点时杆对a球作用力等于mg
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• [解析] 刚开始接触时,因为弹簧弹力还小于二者重力, 所以此时两球仍做加速运动,当弹簧弹力等于二者重力时, 二者速度抵达最大,之后弹力大于二者重力,两球做减速 运动,故A错误;两球加速度一直相等,设为a,依据牛顿 第二定律,对a球有F杆-mg=ma,对b球有F弹-2mg-F杆 =2ma,解得F弹=3F杆。因位移相等, 则由W=FL可知, 弹簧对b球做功大小是杆对b球做功3倍,即b球克服弹簧弹 力做功是杆对b球做功3倍,故B正确;将两球看做一个整 体,整体除了重力做功之外就是弹力做功,由功效关系可 知弹簧对b球做功等于a、b两球机械能改变量,C正确;抵 达最低点时ab均含有向上加速度,此时a球受向上杆作用 力一定大于本身重力,故D错误。
A. 下滑过程中重力对 B 做功的功率增加 B. 当 B 滑到圆轨道最低点时,轨道对 B 的支持力大小为 2 mg C. 下滑过程中 B 的机械能守恒 D. 整个过程中轻杆对 A 做的功为12mgR
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[解析] 因为初位置速度为零,则重力的功率为 0,最低点速度方向与重力 的方向垂直,重力的功率为零,可知重力的功率先增大后减小。故 A 错误;AB 小球组成的系统,在运动过程中,机械能守恒,设 B 到达轨道最低点时速度为 v, 根据机械能守恒定律得:12(m+m)v2=mgR,解得:v= gR;在最低点,根据牛 顿第二定律得:N-mg=mvR2 解得:N=2 mg,故 B 正确;下滑过程中,B 的重 力势能减小△EP=mgR,动能增加量△EK=12mv2=12mgR,所以机械能减小12mgR, 故 C 错误;整个过程中对 A,根据动能定理得:W=12mv2=12mgR,故 D 正确。 故选 BD。
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②第二种情况,过圆轨道最高点 在最高点,由牛顿定律有 Mg+N=MRv2 恰能过最高点时,N=0,v= gR 由动能定理有-Mg2R-μMgx=12Mv2-12Mv2A 代入数据解得 x=v2A-2μ5ggR=3m 所以 x≤3 m
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•方法总结 • 应用机械能守恒定律解题时两点注意
+ma=1.1 mg,即磅秤示数等于1.1mg,故A、B错误;依 据动能定理得:ΔEk=W合=mah=0.1mgh,故C错误;人 上升h,则重力做功为-mgh,可知重力势能增大mgh,动 能增加0.1 mgh,则机械能增大了1.1 mgh,故D正确。 27/42
〔类题演练 2〕 (多选)(2017·山东省淄博市二模) 如图所示,内壁光滑的玻 璃管竖直的放在水平地面上,管内底部竖直放有一轻弹簧处于自然伸长状态,正 上方有两个质量分别为 m 和 2m 的 a、b 小球,用竖直的轻杆连着,并处于静止 状态,球的直径比管的内径稍小。现释放两个小球,让它们自由下落,重力加速 度大小为 g。则在从 b 球与弹簧接触至运动到最低点的过程中,下列说法正确的 是 导学号 86084118 ( BC )
• (1)要注意研究对象选取 • 研究对象选取是解题首要步骤,有问题选单个物体(实为
一个物体与地球组成系统)为研究对象时,机械能不守恒, 但选此物体与其它几个物体组成系统为研究对象,机械能 却是守恒。如图所表示,单独选物体A机械能降低,但由 物体A、B二者组成系统机械能守恒。
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• (2)要注意研究过程选取 • 有些问题研究对象运动过程分几个阶段,有阶段机械能守
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(3)物块 A 不脱离圆形轨道有两种情况 ①第一种情况,不超过圆轨道上与圆心的等高点 由动能定理,恰能进入圆轨道时需满足条件-μMgx1=0-12Mv2A 恰能到圆心等高处时需满足条件-MgR-μMgx2=0-12Mv2A 代入数据解得 x1=2vμ2Ag=8 m,x2=v2A2-μ2BgR=6 m 即:6 m≤x≤8 m
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