高考物理鲁科版必修2 4.4《功能关系能量守恒定律》课件

欢迎进入物理课堂 1 功能关系 1 功是能量转化的 即物体做了多少功 就有多少能量发生转化 而且能的转化必通过来实现 2 功和能的几种表达形式 功和动能的关系 所有外力对物体所做功的等于物体动能的 量度 做功 代数和 增加量 功和势能的关系 克服所做的功等于物体重力势能的 弹簧弹力所做的功等于物体弹性势能的减少量 功和机械能的关系 除之外的其他力所做的功等于物体机械能的增加量 功和内能的关系 一对相互作用的做的总功 等于系统增加的内能 摩擦生热 用公式表示为 Fd Q d为这两个物体间相对移动的路程 2 能的转化和守恒定律能量既不能凭空产生 也不能凭空消失 它只能从一种形式为另一种形式 或从一个物体到另一个物体 在转化或转移的过程中其总量不变 重力 增加量 重力 滑动摩擦力 转化 转移 考点一功能关系1 功能关系的几种表达形式 1 合外力对物体所做的功等于物体动能的增量 即W合 Ek Ek2 Ek1 动能定理 2 重力做正功 重力势能减少 重力做负功 重力势能增加 所以重力做的功对应重力势能的改变 即 WG Ep Ep1 Ep2 3 弹簧弹力做的功与弹性势能的改变相对应 W弹 E弹 Ep1 Ep2 4 除了重力和弹簧弹力之外的其他力对物体所做的功等于物体机械能的改变 即W其他 E2 E1 E机 功能原理 2 应用功能关系需注意的问题 1 搞清力对 谁 做功 对 谁 做功就对应 谁 的位移 引起 谁 的能量变化 如子弹物块模型中 摩擦力对子弹的功必须用子弹的位移去求解 这个功引起子弹动能的变化 2 搞清什么力的功对应什么形式的能的变化 案例1 2010 江苏高考 如图所示 平直木板AB倾斜放置 板上的P点距A端较近 小物块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小 先让物块从A由静止开始滑到B 然后 将A着地 抬高B 使木板的倾角与前一过程相同 再让物块从B由静止开始滑到A 上述两过程相比较 下列说法中一定正确的有 A 物块经过P点的动能 前一过程较小B 物块从顶端滑到P点的过程中因摩擦产生的热量 前一过程较少C 物块滑到底端的速度 前一过程较大D 物块从顶端滑到底端的时间 前一过程较长 解析 由动能定理可知A选项正确 C选项错误 产生热量Q f 据题意知fAP fBP 同时sAP sBP 所以两过程产生的热量大小不能确定 B项错误 结合加速度变化特点利用v t图可知D项正确 答案 A D 即时巩固1 如图所示 卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱 使之沿斜面加速向上移动 在移动过程中 下列说法正确的是 A F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和B F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C 木箱克服重力做的功等于木箱增加的动能D F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和 答案 D 案例2 电机带动水平传送带以速度v匀速传动 一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上 如图所示 若小木块与传送带之间的动摩擦因数为 当小木块与传送带相对静止时 求 1 小木块的位移 2 传送带转过的路程 3 小木块获得的动能 4 摩擦过程产生的摩擦热 5 电机带动传送带匀速转动输出的总能量 技巧点拨 求解物体在传送带上运动的问题时 首先要正确分析物体的运动过程 一般都是先加速 后匀速 做好受力情况分析 然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移 找出物体和传送带之间的位移关系 再利用Q fs相对求摩擦生热 利用功能关系求功 即时巩固2 如图所示 一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v匀速运动 现将质量为m的物块竖直向下轻轻地放在板的右端 已知物块跟木板间的动摩擦因数为 为保持木板的速度不变 从物块放到木板上到它相对木板静止的过程中 对木板施一水平向右的恒力F 求 1 摩擦力对物块做的功和摩擦力对木板做的功 2 恒力F对木板做的功 3 系统增加的内能 考点二处理动力学问题的常用思路和方法研究某一时刻 或某一位置 的动力学问题 应使用牛顿第二定律 研究某一个过程的动力学问题 若物体受恒力作用 且又直接涉及物体运动过程中的加速度问题 应采用运动学公式和牛顿第二定律求解 对于不涉及物体运动过程中的加速度和时间问题 无论是恒力做功还是变力做功 一般都利用动能定理求解 如果物体只有重力和弹力做功而又不涉及运动过程的加速度和时间 则用机械能守恒定律求解 技巧提示 应用以上规律解决问题的步骤 1 认真审题 明确题目所述情景 确定研究对象 2 分析对象受力及运动状态和运动变化的过程 作草图 3 根据运动变化的规律确定解题思路 选择定律或定理 4 根据选择的定律或定理列式 有时还需挖掘题目的其他条件 如隐含条件 临界条件 几何关系等 列补充方程 5 代入数据 统一单位 计算 案例3 10只相同的小圆轮并排水平紧密排列 圆心分别为O1 O2 O3 O10 已知O1O10 3 6m 水平转轴通过圆心 圆轮绕轴顺时针转动的转速均为r s 现将一根长0 8m 质量为2 0kg的匀质木板平放在这些轮子的左端 木板左端恰好与O1竖直对齐 如图所示 木板与轮缘间的动摩擦因数为0 16 不计轴与轮间的摩擦 g取10m s2 试求 1 轮缘的线速度大小 2 木板在轮子上水平移动的总时间 3 轮在传送木板过程中所消耗的机械能 即时巩固3 某跳伞运动训练研究所 让一名跳伞运动员从悬停在高空的直升机中跳下 跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落 研究人员利用运动员随身携带的仪器记录下了他的运动情况和受力情况 分析这些数据知道 该运动员打开伞的瞬间 高度为1000m 速度为20m s 此后的过程中所受阻力f与速度v2成正比 即f kv2 数据还显示 下降到某一高度时 速度稳定为10m s直到落地 一直竖直下落 人与设备的总质量为100kg g取10m s2 1 求阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a各为多大 2 求从打开降落伞到落地的全过程中 空气对人和设备的作用力所做的总功 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全