资源描述
第五章第五章 机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律第四节第四节功能关系功能关系能量守恒能量守恒一、功能关系一、功能关系1功是功是_的量度，即做了多少功就有多少能量的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化发生了转化2做功的过程一定伴随着做功的过程一定伴随着_，而且，而且_必必通过做功来实现通过做功来实现能量转化能量转化能量转化能量转化能量转化能量转化3几种常见的功能关系几种常见的功能关系功功能量的变化能量的变化合外力做正功合外力做正功_增加增加重力做正功重力做正功_减少减少弹簧弹力做正功弹簧弹力做正功_减少减少电场力做正功电场力做正功_减少减少其他力其他力(除重力、除重力、弹力外弹力外)做正功做正功_增加增加动能动能重力势能重力势能弹性势能弹性势能电势能电势能机械能机械能二、能量守恒定律二、能量守恒定律1内容：能量既不会内容：能量既不会_，也不会凭空消失，它只，也不会凭空消失，它只能从一种形式能从一种形式_为另一种形式，或者从一个物体为另一种形式，或者从一个物体_到别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量到别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量_.2表达式：表达式：(1)E1E2.(2)E减减_.E增增凭空产生凭空产生转化转化转移转移保持不变保持不变1.(单选单选)(原创题原创题)一木块沿粗糙斜面匀速上滑的过程中，斜面一木块沿粗糙斜面匀速上滑的过程中，斜面保持静止，下列说法正确的保持静止，下列说法正确的()A木块的机械能守恒木块的机械能守恒B木块的重力势能增加量大于克服重力做的功木块的重力势能增加量大于克服重力做的功C木块所受合外力做的功等于重力势能变化量木块所受合外力做的功等于重力势能变化量D木块所受合外力做的功等于零木块所受合外力做的功等于零D2(单选单选)(2014广东惠州调研广东惠州调研)上端固定的一根细线下面悬挂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象下列说法正确的是()A摆球机械能守恒摆球机械能守恒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为内能C能量正在消失能量正在消失D只有动能和重力势能的相互转化只有动能和重力势能的相互转化B1在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能的变化用动能定理分析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系分析.3只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析能变化的关系分析4只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析分析.功能关系的应用功能关系的应用 ( (多选多选)(2013高考新课标全国卷高考新课标全国卷)目前，在地球周目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小若卫星在轨道半径逐渐变近似为圆，且轨道半径逐渐变小若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是列判断正确的是()A卫星的动能逐渐减小卫星的动能逐渐减小B由于地球引力做正功，引力势能一定减小由于地球引力做正功，引力势能一定减小C由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变变D卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小 BD审题突破审题突破(1)轨道半径变小，卫星的线速度如何变化？轨道半径变小，卫星的线速度如何变化？(2)半径变小的过程中，引力做正功还是负功？半径变小的过程中，引力做正功还是负功？(3)气体阻力做功，是什么能转化为什么能？气体阻力做功，是什么能转化为什么能？1.(多选多选)如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接，拴接，另一端与物体另一端与物体A相连，物体相连，物体A静止于光滑水平桌面上，静止于光滑水平桌面上， 右端右端接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连开始时用手相连开始时用手托住托住B，让细线恰好伸直，然后由静止释放，让细线恰好伸直，然后由静止释放B，直至，直至B获得最获得最大速度下列有关该过程的分析正确的是大速度下列有关该过程的分析正确的是( )AB物体的机械能一直减小物体的机械能一直减小BB物体的动能的增加量等于它所受重力与拉力做的功之和物体的动能的增加量等于它所受重力与拉力做的功之和CB物体机械能的减少量等于弹簧的弹性势能的增加量物体机械能的减少量等于弹簧的弹性势能的增加量D细线拉力对细线拉力对A物体做的功等于物体做的功等于A物体与弹簧所组成的系统物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量机械能的增加量ABD解析解析 对对B物体物体,在此过程中细线的拉力一直对其做负功在此过程中细线的拉力一直对其做负功,机械机械能一直减小，故能一直减小，故A选项正确；由动能定理可知选项正确；由动能定理可知,B选项正确；由选项正确；由功能关系可知功能关系可知B物体的机械能减少量等于弹簧弹性势能的增加物体的机械能减少量等于弹簧弹性势能的增加量和量和A物体动能增加量之和，故物体动能增加量之和，故C选项错误；对选项错误；对A物体和弹簧物体和弹簧组成的系统，只有细线的拉力对其做功，使其机械能增加，组成的系统，只有细线的拉力对其做功，使其机械能增加，故故D选项正确选项正确1静摩擦力做功的特点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)静摩擦力做功时静摩擦力做功时,只有机械能的相互转移只有机械能的相互转移,不会转化为内能不会转化为内能.2滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功,还可以不做功还可以不做功.(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：产生两种可能效果：摩擦力做功的特点及应用摩擦力做功的特点及应用机械能全部转化为内能；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化为内能(3)摩擦生热的计算：摩擦生热的计算：QFfx相对相对其中其中x相对相对为相互摩擦的两个为相互摩擦的两个物体间的相对路程物体间的相对路程特别提醒：特别提醒：从功的角度看，一对滑动摩擦力对系统做的功等从功的角度看，一对滑动摩擦力对系统做的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少量等于系统内能的增加量 如图所示如图所示,AB为半径为半径R0.8 m 的的1/4光滑圆弧轨道，光滑圆弧轨道，下端下端B恰与小车右端平滑对接小车质量恰与小车右端平滑对接小车质量M3 kg，车长，车长L2.06 m，车上表面距地面的高度，车上表面距地面的高度h0.2 m，现有一质量，现有一质量m1 kg的滑块，由轨道顶端无初速度释放的滑块，由轨道顶端无初速度释放,滑到滑到B端后冲上小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，当车运动了t01.5 s时，车被地面装置锁定时，车被地面装置锁定(g10 m/s2)试求：试求：A(1)滑块到达滑块到达B端时，轨道对它支持力的大小；端时，轨道对它支持力的大小；(2)车被锁定时，车右端距轨道车被锁定时，车右端距轨道B端的距离；端的距离；(3)从车开始运动到被锁定的过程中，滑块与车面间由于摩从车开始运动到被锁定的过程中，滑块与车面间由于摩擦而产生的内能大小擦而产生的内能大小审题突破审题突破(1)t1.5 s时，滑块是否已相对车静止了？如时，滑块是否已相对车静止了？如何判断？何判断？(2)因摩擦而产生的内能用什么公式计算？因摩擦而产生的内能用什么公式计算？课堂笔记课堂笔记方法总结方法总结求解相对滑动物体的能量问题的方法求解相对滑动物体的能量问题的方法(1)正确分析物体的运动过程，做好受力情况分析正确分析物体的运动过程，做好受力情况分析(2)利用运动学公式，结合牛顿第二定律分析物体的速度关系利用运动学公式，结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系及位移关系(3)公式公式QFfs相对相对中中s相对相对为两接触物体间的相对位移，若物为两接触物体间的相对位移，若物体在传送带上做往复运动时，则体在传送带上做往复运动时，则s相对相对为总的相对路程为总的相对路程答案答案(1)30 N(2)1 m(3)6 J2. (单选单选)如图所示，木块如图所示，木块A放在木块放在木块B的左端，用恒力的左端，用恒力F将将A拉拉至至B的右端，第一次将的右端，第一次将B固定在地面上，固定在地面上，F做功为做功为W1，生热为，生热为Q1;第二次让第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，仍将可以在光滑地面上自由滑动，仍将A拉到拉到B右端右端,这次这次F做功为做功为W2，生热为，生热为Q2；则应有；则应有()AW1W2，Q1Q2 BW1W2，Q1Q2CW1W2，Q1Q2 DW1W2，Q1Q2A解析解析 拉力拉力F做的功直接由公式做的功直接由公式WFlcos 求得求得,其中其中l是物体是物体对地的位移对地的位移,所以所以W1W2,滑动摩擦力做功过程中产生的内能滑动摩擦力做功过程中产生的内能等于系统克服摩擦力做的功等于系统克服摩擦力做的功,即即EQFfx相对相对,其中其中x相对相对表示表示物体之间的相对位移，在这里是物体之间的相对位移，在这里是B的长度，所以的长度，所以Q1Q2.列能量守恒定律方程的两条基本思路：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，一定存在其他形式的能量增加某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加,且且减少量和增加量一定相等；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某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加,且且减少量和增加量一定相等减少量和增加量一定相等能量守恒定律及应用能量守恒定律及应用 如图所示，一物体质量如图所示，一物体质量m2 kg,在倾角在倾角37的斜面上的的斜面上的A点以初速度点以初速度v03 m/s下滑，下滑，A点距弹簧上端点距弹簧上端B的距离的距离AB4 m当物体到达当物体到达B点后将弹簧压缩点后将弹簧压缩到到C点，最大压缩量点，最大压缩量BC0.2 m，然后物体又被弹簧弹上去，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为弹到的最高位置为D点，点，D点距点距A点的距离点的距离AD3 m挡板及挡板及弹簧质量不计，弹簧质量不计，g取取10 m/s2，sin 370.6，求：，求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数物体与斜面间的动摩擦因数；(2)弹簧的最大弹性势能弹簧的最大弹性势能Epm.审题突破审题突破(1)物体到达物体到达C点时，原来在点时，原来在A点的动能和重力势点的动能和重力势能转化成了何种能量？能转化成了何种能量？(2)物体由物体由A到到C的整个过程中，能量是如何转化的？的整个过程中，能量是如何转化的？课堂笔记课堂笔记方法总结方法总结能量转化问题的解题思路能量转化问题的解题思路(1)当涉及摩擦力做功，机械能不守恒时，一般应用能的转化当涉及摩擦力做功，机械能不守恒时，一般应用能的转化和守恒定律和守恒定律(2)解题时解题时,首先确定初末状态首先确定初末状态,然后分析状态变化过程中哪种然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少形式的能量减少,哪种形式的能量增加哪种形式的能量增加,求出减少的能量总和求出减少的能量总和E减减和增加的能量总和和增加的能量总和E增增,最后由最后由E减减E增增列式求解列式求解.3(2014河南河南示范性高中五校联考示范性高中五校联考)如图所示，光滑水平面如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径点相切，半圆形导轨的半径为为R.一个质量为一个质量为m的物体将弹簧压缩至的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运倍，之后向上运动恰能到达最高点动恰能到达最高点C.(不计空气阻力不计空气阻力)试求：试求：(1)物体在物体在A点时弹簧的弹性势能；点时弹簧的弹性势能；(2)物体从物体从B点运动至点运动至C点的过程中产生的内能点的过程中产生的内能1模型概述：传送带模型典型的有水平和倾斜两种情况，涉模型概述：传送带模型典型的有水平和倾斜两种情况，涉及功能角度的问题主要有：及功能角度的问题主要有：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解功能关系或能量守恒定律求解传送带模型中的功能问题传送带模型中的功能问题2传送带模型问题中的功能关系分析传送带模型问题中的功能关系分析(1)功能关系分析：功能关系分析：WFEkEpQ.(2)对对WF和和Q的理解：的理解：传送带的功：传送带的功：WFFx传传；产生的内能产生的内能QFfx相对相对3传送带模型问题的分析流程传送带模型问题的分析流程建模感悟建模感悟(1)水平传送带：共速后不受摩擦力水平传送带：共速后不受摩擦力,不再有能不再有能量转化量转化.倾斜传送带倾斜传送带:共速后仍有静摩擦力共速后仍有静摩擦力,仍有能量转移仍有能量转移(2)滑动摩擦力做功滑动摩擦力做功,其他能量转化为内能，静摩擦力做功其他能量转化为内能，静摩擦力做功,不产生内能不产生内能4. 飞机场上运送行李的装置为一水平放置飞机场上运送行李的装置为一水平放置的环形传送带的环形传送带,传送带的总质量为传送带的总质量为M,其俯视其俯视图如图所示图如图所示.现开启电动机现开启电动机,传送带达到稳定传送带达到稳定运行的速度运行的速度v后后,将行李依次轻轻放到传送带将行李依次轻轻放到传送带上上.若有若有n件质量均为件质量均为m的行李需通过传送带运送给旅客的行李需通过传送带运送给旅客.假设假设在转弯处行李与传送带无相对滑动在转弯处行李与传送带无相对滑动,忽略皮带轮、电动机损失忽略皮带轮、电动机损失的能量的能量.求从电动机开启到运送完行李需要消耗的电能为多少求从电动机开启到运送完行李需要消耗的电能为多少?不清楚运动中的能量突变而造成错误不清楚运动中的能量突变而造成错误范例范例(10分分)如图所示，若将小球拉到绳与水平方向成如图所示，若将小球拉到绳与水平方向成30角的位置处由静止释放，求小球到达最低点角的位置处由静止释放，求小球到达最低点C时绳时绳对小球的拉力是多大？对小球的拉力是多大？真知灼见真知灼见轻绳在突然绷紧的过程中，沿绳方向的分速度轻绳在突然绷紧的过程中，沿绳方向的分速度消失，损失机械能消失，损失机械能
展开阅读全文