2017届一轮复习 功能关系 能量守恒定律 课件(35张)

答案
BD
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【变式训练】 3.如图6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：
2.运用能量守恒定律解题的基本思路
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【例3】
(多选)(2015· 江苏单科，9)如图5所示，轻质弹簧一端固
定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连， 弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的 速度最大，到达C处的速度为零，AC＝h。圆环在C处获得一竖
直向上的速度v，恰好能回到A。弹簧始终在弹性限度内，重力
加速度为g。则圆环( )
图5
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A.下滑过程中，加速度一直减小 1 2 B.下滑过程中，克服摩擦力做的功为 mv 4 1 2 C.在 C 处，弹簧的弹性势能为 mv －mgh 4 D.上滑经过 B 的速度大于下滑经过 B 的速度
固定斜面的固定杆相连而静止在斜面上，橡皮条与斜面平行且
恰为原长。现给物块一沿斜面向下的初速度v0，则物块从开始 滑动到滑到最低点的过程中(设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小 相等，橡皮条的形变在弹性限度内)，下列说法正确的是( )
图2
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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
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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 Ff＋F－mgsin θ 顿第二定律有 a＝ ，选项 B 正确；物块受到的合 m 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。
(多选 )(2016· 山西大学附属中学月考 )如图 1所示，建筑
工地上载人升降机用不计质量的细钢绳跨过定滑轮与一电动机
相连，通电后电动机带动升降机沿竖直方向先匀加速上升后匀 速上升。摩擦及空气阻力均不计。则( )
图1
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A. 升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人
答案
BC
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考点二
摩擦力做功的特点及应用
两种摩擦力做功特点的比较
类别 比较 静摩擦力 在静摩擦力做功的过程中，只 滑动摩擦力 (1)相互摩擦的物体通过摩擦力做功， 将部分机械能从一个物体转移到另一
能量的转化
方面 不同 点 一对摩擦力 的总功方面
有机械能从一个物体转移到另
一个物体(静摩擦力起着传递机 个物体 械能的作用)，而没有机械能转 (2)一部分机械能转化为内能，此部分 化为其他形式的能 能量就是系统机械能的损失量 一对相互作用的滑动摩擦力对物体系 一对静摩擦力所做功的代数和 总等于零
第二阶段静摩擦力做正功，物体机械能增加，物体与传送带
间没有产生热量，D项错误。 答案 C
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考点三
能量守恒定律及应用
1.对能量守恒定律的理解
(1)转化：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。
且减少量和增加量相等。
(2)转移：某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，
用水平恒力 F 向右拉薄纸板，小木块在薄纸板上发生相对滑动，
直到从薄纸板上掉下来。上述过程中有关功和能的说法正确的 是( )
图3 A.拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加量
B.摩擦力对小木块做的功一定等于系统中由摩擦产生的热量
C.离开薄纸板前小木块可能先做加速运动，后做匀速运动 D.小木块动能的增加量可能小于系统中由摩擦产生的热量
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1 2 (2)由 A 到 C 的过程：动能减少 ΔEk′＝ mv0＝9 J。 2 重力势能减少 ΔEp′＝mglACsin 37° ＝50.4 J。 机械能的减少用于克服摩擦力做功 Wf′＝Ff lAC＝μmgcos 37° · lAC＝ 35 J。由能的转化和守恒定律得： Epm＝ΔEk′＋ΔEp′－Wf′＝24.4 J。
答案
(1)0.52
(2)24.4 J
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1.( 多选 )(2016· 江西南昌四校联考 ) 某电视台冲关栏目，选手需要 抓住固定在支架上的绳子向上攀登，才可冲上领奖台，如图7所
示。如果某选手刚刚匀速攀爬到接近绳子顶端时，突然因抓不
住绳子而加速滑下，对该过程进行分析 ( 不考虑脚蹬墙壁的作 用)，下述说法正确的是( )
的增加，B错误；加速下滑时，加速度方向向下，则重力大于向
上的摩擦力，合力小于重力，加速度小于g，C正确；下滑时， 重力和摩擦力做功，根据动能定理 WG＋Wf＝ΔEk，则减少的重
力势能转化为动能和克服摩擦产生的内能，机械能的减少量等
于克服摩擦力做的功，D正确。 答案 CD
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2.如图8所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连 接处都是一段与BC相切的圆弧，B、C在水平线上，其距离d ＝0.5 m。盆边缘的高度为h＝0.3 m。在A处放一个质量为m的
基础课时15 功能关系 能量守恒定律
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知识点、功能关系
1.功能关系 能量 发生 能量转化 的量度，即做了多少功就有多少 _____ (1) 功是 _________ 了转化。 能量的转化 ，而且 ___________ 能量的转化 必 (2) 做功的过程一定伴随着 ___________ 须通过做功来实现。 2.能量守恒定律 不会创生 。它只会从一种形式 (1)内容：能量既不会消灭，也_________ 转移 到另一个物体，而在 转化 为其他形式，或者从一个物体_____ _____ 保持不变 。 转化和转移的过程中，能量的总量__________ ΔE增 。 (2)表达式：ΔE减＝_____
图6
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ；
(2)弹簧的最大弹性势能Epm。
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解析
(1)最后的 D 点与开始的位置 A 点比较：
1 动能减少 ΔEk＝ mv2 0＝9 J。 2 重力势能减少 ΔEp＝mglADsin 37° ＝36 J。 机械能减少 ΔE＝ΔEk＋ΔEp＝45 J 机械能的减少量全部用来克服摩擦力做功，即 Wf Wf＝Ffl＝45 J，而路程 l＝5.4 m，则 Ff＝ ＝8.33 N。 l Ff 而 Ff＝μmgcos 37° ，所以 μ＝ ＝0.52。 mgcos 37°
增加的动能
B. 升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人 增加的机械能 C. 升降机匀速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人增 加的机械能
D. 升降机上升的全过程中，升降机拉力做的功大于升降机和
人增加的机械能
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解析
根据动能定理可知，合外力对物体做的功等于物体动能
的变化量，所以升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做
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等于全过程物体 与传送带间因摩擦产生的热量
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
解析
第一阶段滑动摩擦力对物体做正功，第二阶段静摩擦
力对物体也做正功，A项错误；摩擦力做的功等于物体机械
能的增加量，B项错误；第一阶段物体的平均速度是传送带 速度的一半，因此物体运动的位移x1恰好等于物体和传送带 间相对移动的距离 d 。所以因摩擦产生的热量 Q ＝ Ffd ＝ Ffx1 ， 等于物体机械能的增加量而不是动能的增加量， C项正确；
答案
D
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反思总结 摩擦生热掌握“三点”：
(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(即热量)。
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【变式训练】
图7
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A.上行时，人受到绳子的拉力与重力和摩擦力平衡 B.上行时，绳子拉力对人做的功等于人重力势能的增加 C.下滑时，人所受的重力大于摩擦力，加速度小于g D.下滑时，重力势能的减少大于动能的增加，机械能的减少量
等于克服摩擦力做的功
解析 匀速上行时，人受到绳子向上的静摩擦力和重力平衡， A 错误；匀速上行时，绳子摩擦力对人做的功等于人重力势能
的功和人的重力做功之和等于人增加的动能，故 A错误， B正
确；升降机匀速上升过程中，升降机底板对人做的功等于克服 重力做的功 (此过程中动能不变 )，即增加的机械能， C正确； 升降机上升的全过程中，升降机拉力做的功等于升降机和人增 加的机械能，D错误。
答案
BC
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【变式训练】 1.(多选)如图2所示，一物块通过一橡皮条与粗糙斜面顶端垂直于
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[思考探究]
“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。
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(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.如图4所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行，将一个物
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，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送 带顶端。下列说法正确的是( )
图4
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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
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解析
由功能关系，拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增
加量与系统产生的内能之和，选项 A 错误；摩擦力对小木块做 的功等于小木块动能的增加量，选项B错误；离开薄纸板前小木
块一直在做匀加速运动，选项 C 错误；对于系统，由摩擦产生
的热量 Q＝ FfΔL，其中 ΔL为小木块相对薄纸板运动的位移，即 薄纸板的长度。对小木块， FfL木 ＝ ΔEk，L木 为小木块相对地面 的位移，由于L木存在大于、等于或小于ΔL三种可能，即ΔEk存 在大于、等于或小于Q三种可能，选项D正确。
统所做的总功，等于摩擦力与两个物
体相对路程的乘积，即Wf＝－Ffx相对， 即物体克服摩擦力做功，系统损失的 机械能转化成内能
相同 点
正功、负功、 不做功方面
两种摩擦力对物体均可以做正功、负功，还可以不做功
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【例2】
如图3所示，一张薄纸板放在光滑水平面上，其右端放
有小木块，小木块与薄纸板的接触面粗糙，原来系统静止。现
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解析
由题意知，圆环从 A 到 C 先加速后减速，到达 B 处的加速
度减小为零， 故加速度先减小后增大， 故 A 错误； 根据能量守恒， 1 2 从 A 到 C 有 mgh＝Wf＋Ep，从 C 到 A 有 mv ＋Ep＝mgh＋Wf，联 2 1 2 1 2 立解得：Wf＝ mv ，Ep＝mgh－ mv ，所以 B 正确，C 错误；设 4 4 圆环在 B 位置时，弹簧的弹性势能为 EpB，根据能量守恒，从 A 到 1 2 1 2 B 有 mgh1＝ mvB1＋EpB＋Wf1，从 B 到 A 有 mvB2＋EpB＝mgh1＋ 2 2 Wf1，比较两式可得 vB2＞vB1，所以 D 正确。
(2)返回舱表面温度越高，内能越大。该过程中是什么能向什么 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 不变化 机械能不守恒
(2)机械能转化为内能
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考点一
对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：
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【例1】