高考物理二轮复习 第1部分 核心突破 专题2 能量、动量和原子物理 第2讲 功能关系和能量守恒课件

核心专题突破第一部分第一部分专题二能量、动量和原子物理专题二能量、动量和原子物理第第2 2讲功能关系和能量守恒讲功能关系和能量守恒栏目导航栏目导航2 2年考情回顾年考情回顾热点题型突破热点题型突破热点题源预测热点题源预测对点规范演练对点规范演练逐题对点特训逐题对点特训2 2年考情回顾年考情回顾设设问问方方式式弹簧模型中的弹簧模型中的机械能守恒机械能守恒例例(2016全国卷全国卷甲，甲，21题题)(2015天津卷，天津卷，5题题)圆周运动中的圆周运动中的机械能守恒机械能守恒例例(2016全国卷全国卷，24题题)(2015 海南卷，海南卷，14题题)连接体模型中连接体模型中的机械能守恒的机械能守恒例例(2015全国卷全国卷，21题题)(2015江苏卷，江苏卷，14题题) 命题规律：命题规律： 机械能守恒定律是历年高考的重点，命题规律是：机械能守恒定律是历年高考的重点，命题规律是：(1)判断判断系统在某一过程机械能是否守恒；系统在某一过程机械能是否守恒；(2)结合物体的平抛运动，结合物体的平抛运动，圆周运动等典型运动应用机械能守恒定律；圆周运动等典型运动应用机械能守恒定律；(3)结合弹簧、结合弹簧、杆和绳等相互作用的系统考查机械能守恒定律杆和绳等相互作用的系统考查机械能守恒定律热点题型突破热点题型突破题型一题型一机械能守恒定律的应用机械能守恒定律的应用 2机械能是否守恒的判断方法机械能是否守恒的判断方法 (1)用做功来判断：分析物体或系统受力情况用做功来判断：分析物体或系统受力情况(包括内力和外包括内力和外力力)，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒机械能守恒 (2)用能量转化来判定：若物体系中只有动能和势能的相互用能量转化来判定：若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系机械能转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系机械能守恒守恒 (3)对一些绳子突然绷紧的问题，除非题目特别说明，机械对一些绳子突然绷紧的问题，除非题目特别说明，机械能必定不守恒能必定不守恒BD 突破点拨突破点拨 (1)“光滑固定斜面光滑固定斜面”“”“光滑短圆弧光滑短圆弧”“”“光滑水平面光滑水平面”说明说明A、B两球不受摩擦力的作用两球不受摩擦力的作用 (2)A、B两球两球(含轻杆含轻杆)组成的系统，从静止到滑到水平面上组成的系统，从静止到滑到水平面上的整个过程中只有的整个过程中只有_力做功，故机械能力做功，故机械能_ (3)A球、球、B球都在斜面上下滑的过程中，两球各自的机械能球都在斜面上下滑的过程中，两球各自的机械能都都_B球刚滑到水平面到球刚滑到水平面到A球刚滑到水平面的过程球刚滑到水平面的过程中，中，B球的机械能球的机械能_，A球的机械能球的机械能_ 【变式考法变式考法】 在上述题在上述题1中，系统下滑的整个过程中杆的弹中，系统下滑的整个过程中杆的弹力对力对A球做多少功？球做多少功？A球机械能如何变化？球机械能如何变化？C AD 1机械能守恒定律的三种表达式机械能守恒定律的三种表达式 (1)守恒观点：守恒观点：EK1Ep1EK2Ep2 (2)转化观点：转化观点：EpEk (3)转移观点：转移观点：EA增增EB减减 2判断机械能是否守恒的三个注意判断机械能是否守恒的三个注意 (1)必须准确地选择系统，在此基础上分析内力和外力的做必须准确地选择系统，在此基础上分析内力和外力的做功情况，判断系统机械能是否守恒；功情况，判断系统机械能是否守恒； (2)当研究对象当研究对象(除地球以外除地球以外)只有一个物体时，往往根据是否只有一个物体时，往往根据是否“只有重力做功只有重力做功”来判定机械能是否守恒；来判定机械能是否守恒； (3)当研究对象当研究对象(除地球以外除地球以外)由多个物体组成时，往往根据是由多个物体组成时，往往根据是否否“没有摩擦和介质阻力没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒来判定机械能是否守恒 命题规律：命题规律： 功能关系是历年高考的重点和热点，是必考的命题特点功能关系是历年高考的重点和热点，是必考的命题特点是：是：(1)功和能量变化的对应关系的应用；功和能量变化的对应关系的应用；(2)对滑动摩擦做对滑动摩擦做功与产生内能功与产生内能(热量热量)关系的应用；关系的应用； (3)结合力和运动关系，功和能关系，考查学生的综合分析结合力和运动关系，功和能关系，考查学生的综合分析能力能力题型二题型二功能关系的应用功能关系的应用 方法点拨：方法点拨： 1常见的功能关系常见的功能关系 (1)合外力做功与动能的关系：合外力做功与动能的关系：W合合Ek. (2)重力做功与重力势能的关系：重力做功与重力势能的关系：WGEp. (3)弹力做功与弹性势能的关系：弹力做功与弹性势能的关系：W弹弹Ep. (4)除重力弹力以外其他力做功与机械能的关系：除重力弹力以外其他力做功与机械能的关系： W其他其他E机机 (5)滑动摩擦力做功与内能的关系：滑动摩擦力做功与内能的关系：Ffx相对相对E内内 (6)电场力做功与电势能的关系：电场力做功与电势能的关系：WeEp. 2功能关系的选用原则：功能关系的选用原则： (1)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 (5)只涉及弹性势能的变化用弹力做功与弹性势能变化的关只涉及弹性势能的变化用弹力做功与弹性势能变化的关系分析系分析 (1)小球的初速度小球的初速度v0. (2)小球第二次通过小球第二次通过C点时对轨道的压力点时对轨道的压力FC (3)小球第二次通过小球第二次通过C点后在点后在CD段上运动的总路程段上运动的总路程s. 突破点拨突破点拨 (1)沿轨道完成一周运动，恰好到达轨道最高点的速度最小沿轨道完成一周运动，恰好到达轨道最高点的速度最小必须为零必须为零 (2)回到回到B点时最小速度为零点时最小速度为零 (3)小球第二次通过小球第二次通过C点，做圆周运动点，做圆周运动 【变式考法变式考法】 上述考题上述考题1中，小球在运动过程中最终损失的中，小球在运动过程中最终损失的机械能是多少？机械能是多少？BD 3(2016浙江五校二次联考浙江五校二次联考)如图所示，在水平轨道竖直安放一个与水平面夹如图所示，在水平轨道竖直安放一个与水平面夹角为角为，长度为，长度为L0，以，以v0逆时针匀速转动的传送带和一半径为逆时针匀速转动的传送带和一半径为R的竖直圆形光滑的竖直圆形光滑轨道，水平轨道的轨道，水平轨道的PQ段铺设特殊材料，调节其初始长度为段铺设特殊材料，调节其初始长度为L；水平轨道左侧有；水平轨道左侧有一轻质弹簧，左端固定，弹簧处于自然伸长状态小物块一轻质弹簧，左端固定，弹簧处于自然伸长状态小物块A轻放轻放(初速度为初速度为0)在在传送带顶端，通过传送带、水平轨道、圆形轨道、水平轨道后与弹簧接触，之传送带顶端，通过传送带、水平轨道、圆形轨道、水平轨道后与弹簧接触，之后后A压缩弹簧并被弹簧弹回压缩弹簧并被弹簧弹回(弹回速度为刚与弹簧接触时速度的一半弹回速度为刚与弹簧接触时速度的一半)，经水平轨，经水平轨道返回圆形轨道，物块道返回圆形轨道，物块A可视为质点已知可视为质点已知R0.2 m，37 ，L01.8 m，L1.0 m，v06 m/s，物块，物块A质量为质量为m1 kg，与传送带间的动摩擦因数为，与传送带间的动摩擦因数为10.5，与，与PQ段间的动摩擦因数为段间的动摩擦因数为20.2，轨道其他部分摩擦不计，物块从，轨道其他部分摩擦不计，物块从传送带滑到水平轨道时机械能不损失取传送带滑到水平轨道时机械能不损失取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：，求： (1)物块物块A滑到传送带底端时速度的大小；滑到传送带底端时速度的大小； (2)物块物块A刚与弹簧接触时的速度大小；刚与弹簧接触时的速度大小； (3)物块物块A返回到圆形轨道的高度；返回到圆形轨道的高度； (4)若仅调节若仅调节PQ段的长度段的长度L，当，当L满足什么条件时，满足什么条件时，A物块能物块能返回圆形轨道且能沿轨道运动而不会脱离轨道？返回圆形轨道且能沿轨道运动而不会脱离轨道？ 功能关系的应用功能关系的应用“五注意五注意” (1)分清是什么力做功，并且分析该力做正功还是做负功；分清是什么力做功，并且分析该力做正功还是做负功；根据功能之间的对应关系，判定能的转化形式，确定能量根据功能之间的对应关系，判定能的转化形式，确定能量之间的转化情况之间的转化情况 (2)也可以根据能量之间的转化情况，确定是什么力做功，也可以根据能量之间的转化情况，确定是什么力做功，尤其可以方便计算变力做功的多少尤其可以方便计算变力做功的多少 (3)功能关系反映了做功和能量转化之间的对应关系，功是功能关系反映了做功和能量转化之间的对应关系，功是能量转化的量度和原因，在不同问题中的具体表现不同能量转化的量度和原因，在不同问题中的具体表现不同 (4)一对相互作用的静摩擦力做功代数和为一对相互作用的静摩擦力做功代数和为0，不改变系统机，不改变系统机械能械能 (5)一对相互作用的滑动摩擦力做功代数和小于一对相互作用的滑动摩擦力做功代数和小于0，系统机械，系统机械能减小，转化为内能能减小，转化为内能题型三题型三能量守恒定律的应用能量守恒定律的应用 命题规律：命题规律： 能量守恒定律是高考命题的热点，命题规律是：能量守恒定律是高考命题的热点，命题规律是：(1)能量守能量守恒定律结合动力学知识考查力学综合问题；恒定律结合动力学知识考查力学综合问题；(2)能量守恒定能量守恒定律应用于电场和磁场及电磁感应现象考查力电综合问题律应用于电场和磁场及电磁感应现象考查力电综合问题 方法点拨：方法点拨： 1对能量守恒定律的理解对能量守恒定律的理解 (1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能内容：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，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变 (2)两种理解：两种理解：某种形式的能量减小，一定存在其他形式某种形式的能量减小，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；的能量增加，且减少量和增加量一定相等；某物体的能某物体的能量减少，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量一定相等 2应用能量转化与守恒定律解题的步骤应用能量转化与守恒定律解题的步骤 (1)明确研究对象和研究过程，了解对应的受力情况和运动明确研究对象和研究过程，了解对应的受力情况和运动情况情况 (2)分析有哪些力做功，相应的有多少形式的能参与了转化，分析有哪些力做功，相应的有多少形式的能参与了转化，如动能、势能如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、电势能包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能、内能等等 (3)明确哪种形式的能量增量，哪种形式的能量减小，并且明确哪种形式的能量增量，哪种形式的能量减小，并且列出减小的能量列出减小的能量E减减和增加的能量和增加的能量E增增的表达式的表达式 (4)列出能量转化守恒关系式：列出能量转化守恒关系式：E减减E增增，求解未知量，求解未知量，并对结果进行讨论并对结果进行讨论 1. (2016西安质检西安质检)如图所示，固定斜面的倾角如图所示，固定斜面的倾角30 ，物体，物体A与斜面与斜面之间的动摩擦因素为之间的动摩擦因素为，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于上端位于C点用一根不可伸长的轻绳跨过轻质光滑的定滑轮连接物体点用一根不可伸长的轻绳跨过轻质光滑的定滑轮连接物体A和和B，滑轮右侧绳子与斜面平行，滑轮右侧绳子与斜面平行，A的质量为的质量为2m，B的质量为的质量为m，初始，初始时物体时物体A到到C点的距离为点的距离为L.现给现给A、B一初速度一初速度v0使使A开始沿斜面向下运动，开始沿斜面向下运动，B向上运动，物体向上运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点已知重力加点已知重力加速度为速度为g，不计空气阻力，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，求：，不计空气阻力，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，求： (1)物体物体A向下运动刚到向下运动刚到C点时的速度点时的速度 (2)弹簧的最大压缩量弹簧的最大压缩量 (3)弹簧中的最大弹性势能弹簧中的最大弹性势能 突破点拨突破点拨 (1)物体物体A将弹簧压缩到最短时，弹簧的压缩量最大，其弹性将弹簧压缩到最短时，弹簧的压缩量最大，其弹性势能也最大势能也最大 (2)物体物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点，物体的速点，物体的速度应为零度应为零 【变式考法变式考法】 考题考题1中，中，A和和B系统在从开始到返回系统在从开始到返回C过程中过程中的机械能的减小量是多少？的机械能的减小量是多少？BD 3(2016太原模拟太原模拟)如图所示，在竖直平面内，粗糙的斜面如图所示，在竖直平面内，粗糙的斜面轨道轨道AB的下端与光滑的圆弧轨道的下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于相切于B，C是最低点，是最低点，圆心角圆心角BOC37，D与圆心与圆心O等高，圆弧轨道半径等高，圆弧轨道半径R1.0 m，现有一个质量为，现有一个质量为m0.2 kg可视为质点的小物体，从可视为质点的小物体，从D点的正上方点的正上方E点处自由下落，点处自由下落，DE距离距离h1.6 m，小物体与，小物体与斜面斜面AB之间的动摩擦因数之间的动摩擦因数0.5.取取sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2，求：，求： (1)小物体第一次通过小物体第一次通过C点时轨道对小物体的支持力点时轨道对小物体的支持力FN的大小；的大小； (2)要使小物体不从斜面顶端飞出，斜面的长度要使小物体不从斜面顶端飞出，斜面的长度LAB至少要多长；至少要多长； (3)若斜面已经满足若斜面已经满足(2)要求，小物体从要求，小物体从E点开始下落，直至最后在光滑圆点开始下落，直至最后在光滑圆弧轨道做周期性运动，在此过程中系统因摩擦所产生的热量弧轨道做周期性运动，在此过程中系统因摩擦所产生的热量Q的大小的大小 能量守恒定律的应用技巧能量守恒定律的应用技巧 (1)若过程只有动能和势能的相互转化，应首先考虑应用机械能守恒定若过程只有动能和势能的相互转化，应首先考虑应用机械能守恒定律律 (2)若过程涉及摩擦力做功，一般应考虑应用动能定理或能量守恒定若过程涉及摩擦力做功，一般应考虑应用动能定理或能量守恒定律律 (3)若过程涉及电势能和机械能之间的转化，应考虑应用能量守恒定若过程涉及电势能和机械能之间的转化，应考虑应用能量守恒定律律 (4)无论运用哪种形式的功能关系，都应遵照下列步骤：无论运用哪种形式的功能关系，都应遵照下列步骤： 确定始末状态；确定始末状态； 分析哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少，是什么力做功所致；分析哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少，是什么力做功所致； 列出能量的增加量和减少量的具体表达式、使列出能量的增加量和减少量的具体表达式、使E 增增E减减 动力学和功能观点的综合应用动力学和功能观点的综合应用热点题源预测热点题源预测考考向向预预测测应用动力学和功能观点分解力学综合问应用动力学和功能观点分解力学综合问题是高考命题的热点，一般是计算题的题是高考命题的热点，一般是计算题的压轴题涉及的过程一般是二到三个的压轴题涉及的过程一般是二到三个的多过程的物理情景，涉及的有弹簧模型，多过程的物理情景，涉及的有弹簧模型，传送带模型，圆周运动模型等典型的物传送带模型，圆周运动模型等典型的物理模型问题理模型问题解解题题关关键键1.对于多过程分析的关键是：对于多过程分析的关键是：(1)分析多分析多过程问题时要注意对各个运动过程独立过程问题时要注意对各个运动过程独立分析，不同过程往往通过连接点的速度分析，不同过程往往通过连接点的速度建立联系，有时对整个过程应用能量的建立联系，有时对整个过程应用能量的观点解决问题会更简单观点解决问题会更简单(2)对于涉及滑对于涉及滑动摩擦力的过程一定不能用机械能守恒动摩擦力的过程一定不能用机械能守恒定律来求解对于非匀变速直线运动过定律来求解对于非匀变速直线运动过程，不能用运动学公式求解但可用动程，不能用运动学公式求解但可用动能定理、能量守恒定律或功能关系求能定理、能量守恒定律或功能关系求解解失失分分防防范范常见的失分点：常见的失分点：(1)不理解题述物理情景，不会从中获取有用信息；不理解题述物理情景，不会从中获取有用信息；(2)抓不住题设抓不住题设条件中的关键信息，不能正确选择研究对象及物理过程；条件中的关键信息，不能正确选择研究对象及物理过程；(3)不能不能正确列出动力学方程或功能关系式；正确列出动力学方程或功能关系式；(4)应用数学知识处理物理问应用数学知识处理物理问题的能力较差题的能力较差防范措施：防范措施：(1)多练审题基本功，去伪存真，抓关键点；多练审题基本功，去伪存真，抓关键点；(2)仔细研究物理过程仔细研究物理过程找突破口，如隐含条件，临界条件等；找突破口，如隐含条件，临界条件等；(3)当涉及恒力及时间时，当涉及恒力及时间时，一般用动力学法；当涉及功、能及位移时一般用功能法一般用动力学法；当涉及功、能及位移时一般用功能法. 【预测预测】 (2016淄博一模淄博一模)如图所示是用传送带装运煤块的示意图其如图所示是用传送带装运煤块的示意图其中传送带长中传送带长L6 m，倾角，倾角37，煤块与传送带间的动摩擦因数，煤块与传送带间的动摩擦因数0.8，传送带的主动轮和从动轮半径相等主动轮轴顶端与运煤车底板，传送带的主动轮和从动轮半径相等主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖直高度间的竖直高度H1.8 m，与运煤车车厢中心的水平距离，与运煤车车厢中心的水平距离x1.2 m现在现在传送带底端由静止释放一些煤块传送带底端由静止释放一些煤块(可视为质点可视为质点)，质量，质量m5 kg，煤块在，煤块在传送带的作用下运送到高处要使煤块在轮的最高点水平抛出并落在车传送带的作用下运送到高处要使煤块在轮的最高点水平抛出并落在车厢中心取厢中心取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：求： (1)煤块在轮的最高点水平抛出时的速度；煤块在轮的最高点水平抛出时的速度； (2)主动轮和从动轮的半径主动轮和从动轮的半径R； (3)电动机运送煤块多消耗的电能电动机运送煤块多消耗的电能对点规范演练对点规范演练逐题对点特训逐题对点特训