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,考点一 对功能关系的理解,考点二 摩擦力做功与能量关系,考点三 能量转化守恒问题的应用,考 点,高三物理一轮复习,第4节 功能关系 能量守恒定律,第五章 机械能及其守恒定律,1(功能关系的理解) (2015商丘模拟)自然现象 中蕴藏着许多物理知识， 如右图所示为一个盛水袋，某人从侧面缓慢推袋壁使它变形，则水的 势能( ) A增大 B变小 C不变 D不能确定,人推袋壁使它变形，对它做了功，由功能关系可得，水的重力势能增加，A正确,解析,答案,基础自测,A,2(能的转化与守恒的理解)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，对此现象下列说法正确的是( ) A摆球机械能守恒 B总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化为内能 C能量正在消失 D只有动能和重力势能的相互转化,由于空气阻力的作用，机械能减少，机械能不守恒，内能增加，机械能转化为内能，能量总和不变，B正确,基础自测,解析,答案,B,3(功能关系的应用)(多选)在2014年8月南京青奥会上，质量为m的跳水运动员入水后受到水的阻力而竖直向下做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F.那么在他减速下降深度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)( ) A他的动能减少了Fh B他的重力势能减少了mgh C他的动能减少了(Fmg)h D他的机械能减少了Fh,跳水运动员入水减速下降h的过程中，他的重力势能减少了mgh，则B选项正确；由动能定理知，动能减少了(Fmg)h，则C选项正确；重力以外的力做的功等于机械能的变化，则D选项正确,基础自测,解析,答案,BCD,4.(能量转化与守恒定律的应用)如右图所示，一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v向右匀速运动，现将质量为m的物体竖直向下轻轻地放置在木板上的右端，已知物体m和木板之间的动摩擦因数为，为保持木板的速度不变，从物体m放到木板上到它相对木板静止的过程中，须对木板施一水平向右的作用力F，那么力F对木板做功的数值为( ) Amv2/4 Bmv2/2 Cmv2 D2mv2,基础自测,解析,答案,图片显/隐,C,一、功和能 1功和能 (1)做功的过程就是_过程，能量的转化必须通过_来实现 (2)功是_的量度，即做了多少功，就有多少_发生了转化 2功能关系 (1)重力做功等于重力势能的改变，即WG_Ep. (2)弹簧弹力做功等于弹性势能的改变，即WF_Ep. (3)除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功，等于物体_的改变，即W其他力E2E1E.,教材梳理,能量转化的,做功,能量转化,能量,Ep1Ep2,Ep1Ep2,机械能,二、能量守恒定律 1内容：能量既不会_产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式_为其他形式，或者从一个物体_到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量_ 2表达式：E减 _,教材梳理,凭空,转化,转移,保持不变,E增,1对功能关系的进一步理解 (1)做功的过程就是能量转化的过程不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的 (2)功是能量转化的量度，功和能的关系，一是体现到不同的力做功，对应不同形式的能转化，具有一一对应关系，二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等,考点一 对功能关系的理解,考点阐释,2几种常见的功能关系及其表达式,考点阐释,考点一 对功能关系的理解,考点阐释,考点一 对功能关系的理解,题组一 功能关系的定性分析 1(2014高考广东卷)如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图图中和为楔块，和为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中( ) A缓冲器的机械能守恒 B摩擦力做功消耗机械能 C垫板的动能全部转化为内能 D弹簧的弹性势能全部转化为动能,由于系统内存在摩擦力，在车厢撞击压缩弹簧的过程中需要克服摩擦力做功，机械能不守恒，垫板的动能一部分转化为弹簧弹性势能，另一部分转化为内能，A、C错误，B正确弹簧恢复原长过程中，克服摩擦力做功，弹性势能转化为内能和动能，D错误,题组设计,解析,答案,图片显/隐,B,考点一 对功能关系的理解,2(2013高考新课标全国卷)(多选)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，则下列判断正确的是( ) A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 C由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变 D卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小,题组设计,解析,答案,BD,考点一 对功能关系的理解,题组二 功能关系的简单计算 3.(多选)如图所示，一固定斜面倾角为30，一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度，沿斜面向上做匀减速运动，加速度的大小等于重力加速度的大小g.若物块上升的最大高度为H，则此过程中，物块的( ),题组设计,解析,答案,图片显/隐,AC,考点一 对功能关系的理解,功能关系应用技巧 运用功能关系解题时，应弄清楚重力做什么功，合外力做什么功，除重力、弹力外的力做什么功，从而判断重力势能或弹性势能、动能、机械能的变化,规律总结,考点一 对功能关系的理解,1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 (2)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，只有机械能的相互转移，不会转化为内能 2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，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产生两种可能效果： 机械能全部转化为内能；,考点二 摩擦力做功与能量关系,考点阐释,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 (3)摩擦生热的计算：QFfx相对其中x相对为相互摩擦的两个物体间的相对位移,考点阐释,考点二 摩擦力做功与能量关系,1.如图所示，木块A放在 木块B的左端，用恒力F将 A拉至B的右端，第一次 将B固定在地面上，F做功为W1，生热为Q1；第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，仍将A拉到B右端，这次F做功为W2，生热为Q2；则应有( ) AW1W2，Q1Q2 BW1W2，Q1Q2 CW1W2，Q1Q2 DW1W2，Q1Q2,拉力F做的功直接由公式WFlcos 求得，其中l是物体对地的位移，所以W1W2，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，即EQFfl相对，其中l相对表示物体之间的相对位移，在这里是B的长度，所以Q1Q2.,题组设计,解析,答案,A,考点二 摩擦力做功与能量关系,2.如右图所示，质量为m的可看成质点的 物块置于粗糙水平面上的M点，水平面的 右端与固定的斜面平滑连接，物块与水平 面及斜面之间的动摩擦因数处处相同物块与弹簧未连接，开始时物块挤压弹簧使弹簧处于压缩状态现从M点由静止释放物块，物块运动到N点时恰好静止，弹簧原长小于MM.若物块从M点运动到N点的过程中，物块与接触面之间由于摩擦所产生的热量为Q，物 块、弹簧与地球组成系统的机械能为E，物块通过的路程为s.不计 转折处的能量损失，下图中所描述的关系中可能正确的是( ),题组设计,答案,C,考点二 摩擦力做功与能量关系,题组设计,解析,考点二 摩擦力做功与能量关系,因摩擦力始终做负功，故系统产生的热量Q随s增大，而系统的机械能随s而减小，B、D均错误；因为sxMM，所以QmgxMMmgcos (sxMM)，EE0mgxMMmgcos (sxMM)，对应图线可知，A错误，C正确,分析摩擦力做功问题的两点注意 (1)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 (2)解题时，首先确定初末状态，然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量总和E减和增加的能量总和E增，最后由E减E增列式求解,规律总结,考点二 摩擦力做功与能量关系,1解决能量守恒问题的方法 (1)两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统相互作用的过程，具有以下特点： 能量变化上，如果只有重力和系统内弹簧弹力做功，系统机械能守恒 如果系统每个物体除弹簧弹力外所受合外力为零，则当弹簧伸长或压缩到最大程度时两物体速度相同 当弹簧为自然状态时系统内某一端的物体具有最大速度 (2)不涉及弹簧时，弄清各种力做功的情况，并分析有多少种形式的能量在转化,考点三 能量转化守恒问题的应用,考点阐释,2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，且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且减少量和增加量一定相等,考点阐释,考点三 能量转化守恒问题的应用,题组设计,解析,答案,C,考点三 能量转化守恒问题的应用,2如图所示为一种摆式摩擦因数测量仪，可测量轮胎与地面间动摩擦因数，其主要部件有：底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆摆锤的质量为m，细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动，摆锤重心到O点距离为L.测量时，测量仪固定于水平地面，将摆锤从与O等高的位置处静止释放摆锤到最低点附近时，橡胶片紧压地面擦过一小段距离s(sL)，之后继续摆至与竖直方向成角的最高位置若摆锤对地面的压力可视为大小为F的恒力，重力加速度为g，求 (1)摆锤在上述过程中损失的机械能； (2)在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功； (3)橡胶片与地面之间的动摩擦因数,题组设计,图片显/隐,考点三 能量转化守恒问题的应用,(1)摆锤从与O点等高的位置摆至最高点过程中，依据能量转化与守恒，有mgLmgL(1cos )E 损失的机械能EmgLcos (2)摩擦力做功WfE mgLcos ,题组设计,解析,答案,考点三 能量转化守恒问题的应用,运用能量守恒定律解题的基本思路,规律总结,考点三 能量转化守恒问题的应用,对各种功能关系熟记于心，力学范围内，应牢固掌握以下三条功能关系： (1)重力的功等于重力势能的变化，弹力的功等于弹性势能的变化； (2)合外力的功等于动能的变化； (3)除重力、弹力外，其他力的功等于机械能的变化,名师微点拨,传送带模型 【模型概述】 传送带是应用较广泛的一种传动装置，把物体放到运动着的传送带上，物体将在静摩擦力或滑动摩擦力的作用下被传送带输送到另一端，该装置即为传送带模型 【模型条件】 (1)传送带匀速或加速运动 (2)物体以初速度v0滑上传送带或轻轻放于传送带上，物体与传送带间有摩擦力 (3)物体与传送带之间有相对滑动,思维建模,【模型特点】 (1)若物体轻轻放在匀速运动的传送带上，物体一定要和传送带之间产生相对滑动，物体一定受到沿传送带前进方向的摩擦力 (2)若物体静止在传送带上，与传送带一起由静止开始加速，如果动摩擦因数较大，则物体随传送带一起加速；如果动摩擦因数较小，则物体将跟不上传送带的运动，相对传送带向后滑动 (3)若物体与水平传送带一起匀速运动，则物体与传送带之间没有摩擦力；若传送带是倾斜的，则物体受到沿传送带向上的静摩擦力作用,思维建模,【模型分析】 (1)功能关系分析：WFEkEpQ. (2)对WF和Q的理解： 传送带的功：WFFx传； 产生的内能QFfs相对,思维建模,(3)传送带模型问题的分析流程,思维建模,【典例】 如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角30，皮带在电动机的带动下，始终保持v02 m/s的速率运行，现把一质量为m10 kg的工件(可看做质点)轻轻放在皮带的底端，经过时间t1.9 s，工件被传送到h1.5 m的高处，取g10 m/s2，求： (1)工件与传送带间的动摩擦因数； (2)电动机由于传送工件多消耗的电能,思维建模,解析,图片显/隐,(2)根据能量守恒的观点，显然电动机多消耗的电能用于增加工件的动能、势能以及克服传送带与工件之间发生相对位移时摩擦力做功产生的热量 在时间t1内，皮带运动的位移x皮v0t11.6 m 在时间t1内，工件相对皮带的位移x相x皮x10.8 m 在时间t1内，摩擦产生的热量Qmgcos x相60 J,思维建模,解析,答案,
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