第17講功能關(guān)系和能量守恒定律,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,功和能量變化的關(guān)系 核心知識(shí)整合 1.對(duì)功能關(guān)系的理解 (1)做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。不同形式的能量發(fā)生相互轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 (2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度,功和能的關(guān)系,一是體現(xiàn)在不同的力做功,對(duì)應(yīng)不同形式的能轉(zhuǎn)化,具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,二是做功的多少與能量轉(zhuǎn)化的多少在數(shù)值上相等。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,2.幾種常見的功能關(guān)系,減少,增加,減少,增加,增加,減少,增加,減少,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一功能關(guān)系 【例1】 (2018浙江寧波高一下學(xué)期期末)如圖所示,一質(zhì)量為m的小球固定于輕質(zhì)彈簧的一端,彈簧的另一端固定于O點(diǎn)。將小球拉至A點(diǎn),彈簧恰好無(wú)形變,由靜止釋放小球,當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正下方與A點(diǎn)的豎直高度差為h的B點(diǎn)時(shí),速度大小為v。已知重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是(),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,【例2】 如圖所示,一固定斜面傾角為30,一質(zhì)量為m的小物塊自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度大小等于重力加速度的大小g。物塊上升的最大高度為h,則此過(guò)程中,物塊的(),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,思路點(diǎn)撥1.功是能量轉(zhuǎn)化的量度:做功的過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程,做了多少功,就伴隨著有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化;反之,轉(zhuǎn)化了多少能量就說(shuō)明做了多少功。 2.牢記三條功能關(guān)系 (1)重力做的功等于重力勢(shì)能的變化,彈力做的功等于彈性勢(shì)能的變化。 (2)合外力做的功等于動(dòng)能的變化。 (3)除重力、彈力外,其他力做的功等于機(jī)械能的變化。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,命題點(diǎn)二含彈簧類能量守恒問(wèn)題 【例3】 如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連,彈簧水平且處于原長(zhǎng)。圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,經(jīng)過(guò)B處的速度最大,到達(dá)C處的速度為零,AC=h。圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v,恰好能回到A。彈簧始終在彈性限度內(nèi),重力加速度為g。則圓環(huán) (),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,【例4】 如圖所示,光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點(diǎn)相切,半圓形導(dǎo)軌的半徑為r。一個(gè)質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點(diǎn)后由靜止釋放,在彈力作用下物體獲得某一向右的速度后脫離彈簧,當(dāng)它經(jīng)過(guò)B點(diǎn)進(jìn)入導(dǎo)軌的瞬間對(duì)軌道的壓力為其重力的8倍,之后向上運(yùn)動(dòng)恰能到達(dá)最高點(diǎn)C,C、O、B三點(diǎn)的同一豎直線上。不計(jì)空氣阻力,試求: (1)物體在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能。 (2)物體從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)的過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,摩擦力做功的特點(diǎn)及應(yīng)用 核心知識(shí)整合 1.靜摩擦力做功的特點(diǎn) (1)靜摩擦力可以做功,也可以做功,還可以不做功。 (2)相互作用的一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于。 (3)靜摩擦力做功時(shí),只有機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)移,不會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。,正,負(fù),零,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,2.滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn) (1)滑動(dòng)摩擦力可以做功,也可以做功,還可以不做功。 (2)相互間存在滑動(dòng)摩擦力的系統(tǒng)內(nèi),一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功將產(chǎn)生兩種可能效果: 機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能; 有一部分機(jī)械能在相互摩擦的物體間轉(zhuǎn)移,另外一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 (3)摩擦生熱的計(jì)算:Q=Ffx相對(duì)。其中x相對(duì)為相互摩擦的兩個(gè)物體間的。,正,負(fù),相對(duì)位移,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一木板滑塊模型 【例5】 如圖所示,木塊A放在木塊B的左上端,兩木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。用水平恒力F將木塊A拉至B的右端,第一次將B固定在地面上,F做的功為W1,系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為Q1;第二次讓B可以在光滑地面上自由滑動(dòng),F做的功為W2,系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為Q2,下列判斷正確的是() A.W1W2 C.Q1Q2 思路點(diǎn)撥摩擦生熱的計(jì)算:Q=Ffx相對(duì)。其中x相對(duì)為相互摩擦的兩個(gè)物體間的相對(duì)位移。,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,【例6】 如圖所示,質(zhì)量為m的木塊放在光滑的水平面上,質(zhì)量為m的子彈以速度v0沿水平方向射中木塊,并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運(yùn)動(dòng)。已知當(dāng)子彈相對(duì)木塊靜止時(shí),木塊前進(jìn)距離為l,子彈進(jìn)入木塊的深度為d,若木塊對(duì)子彈的阻力Ff視為恒定,則下列關(guān)系式錯(cuò)誤的是(),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,命題點(diǎn)二傳送帶模型 【例7】 足夠長(zhǎng)的傳送帶以速度v勻速傳動(dòng),一質(zhì)量為m的小物體A由靜止輕放于傳送帶上,若小物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,如圖所示,當(dāng)物體與傳送帶相對(duì)靜止時(shí),轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能量為(),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,【例8】 (多選)如圖所示,質(zhì)量m=1 kg的物體從高為h=0.2 m的光滑軌道上P點(diǎn)由靜止開始下滑,滑到水平傳送帶上的A點(diǎn),物體和傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.2,傳送帶AB之間的距離為L(zhǎng)=5 m,傳送帶一直以v=4 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng),則() A.物體從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間是1.5 s B.物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,摩擦力對(duì)物體做功為2 J C.物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,產(chǎn)生的熱量為2 J D.物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,帶動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)多做的功為10 J,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,方法技巧1.動(dòng)力學(xué)分析:分別對(duì)滑塊和木板進(jìn)行受力分析,求出各自的加速度;從放上滑塊到二者速度相等所用時(shí)間相等,求出共同速度v和所用時(shí)間t,然后由位移公式可分別求出二者的位移。 2.功和能分析:對(duì)滑塊和木板分別運(yùn)用動(dòng)能定理,或者對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用能量守恒定律。如圖所示,要注意區(qū)分三個(gè)位移: 求摩擦力對(duì)滑塊做功時(shí)用滑塊對(duì)地的位移x滑; 求摩擦力對(duì)木板做功時(shí)用木板對(duì)地的位移x板; 求摩擦生熱時(shí)用相對(duì)滑動(dòng)的位移x相。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,能量守恒定律及應(yīng)用 核心知識(shí)整合 1.內(nèi)容 能量既不會(huì)憑空,也不會(huì)憑空消失,它只能從一種形式 為另一種形式,或者從一個(gè)物體到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,能量的總量。 2.表達(dá)式:E減=。 3.基本思路 (1)某種形式的能量減少,一定存在其他形式的能量增加,且變化量一定相等。 (2)某個(gè)物體的能量減少,一定存在其他物體的能量增加,且變化量一定相等。,產(chǎn)生,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,保持不變,E增,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,4.節(jié)約能源的意義:能量的耗散表明,在能源的利用過(guò)程中,即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中,能量在數(shù)值上雖未減少,但在可利用的品質(zhì)上降低了,從便于利用的變成了不便于利用的了。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一能量和能源 【例9】 以下關(guān)于能量和能源的認(rèn)識(shí),正確的是() A.“永動(dòng)機(jī)”違反了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律 B.因?yàn)槟芰坎粫?huì)消失,所以我們沒(méi)必要節(jié)約能源 C.石油、天然氣都是自然界自主生成的可再生能源 D.我國(guó)煤炭和石油的資源豐富,不需要大力開發(fā)新能源,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,易錯(cuò)警示能量既不會(huì)消亡,也不會(huì)創(chuàng)生,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,能量保持不變。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,命題點(diǎn)二生活實(shí)例中的能量守恒問(wèn)題 【例10】 (2018浙江新高考聯(lián)盟)風(fēng)力發(fā)電是一種環(huán)保的電能獲取方式。圖為某風(fēng)力發(fā)電站外觀圖。假設(shè)當(dāng)?shù)厮斤L(fēng)速約為10 m/s,該風(fēng)力發(fā)電站利用風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率約為20%,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長(zhǎng)度為10 m,空氣的密度是1.29 kg/m3,某一工廠用電的功率為320 kW,則大約需要多少臺(tái)這樣風(fēng)力發(fā)電機(jī)同時(shí)為該工廠供電?() A.6B.8 C.10D.12,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,【例11】 (2018浙江東陽(yáng)中學(xué)月考)某水力發(fā)電站的水位平均落差為50 m,每秒約有6106 kg的水用來(lái)發(fā)電,水的重力勢(shì)能有10%轉(zhuǎn)化為電能,則下列說(shuō)法正確的是 () A.每秒水減少的重力勢(shì)能約為3108 J B.發(fā)電的平均功率約為6108 W C.每天的發(fā)電量約為7.2106 kWh D.若將這些電能以0.5元/度的價(jià)格賣出,則一年可收入約3 600萬(wàn)元,答案,解析,1,2,3,4,5,1.(2018浙江諸暨中學(xué)期中)低碳生活是一種綠色而又環(huán)保的新型生活方式,日常生活注意節(jié)電、節(jié)油、節(jié)氣、節(jié)水,從點(diǎn)滴做起,保護(hù)環(huán)境,保護(hù)地球。下列關(guān)于能源與能量理解正確的是() A.能量是守恒,沒(méi)有必要提倡節(jié)約能源 B.能量耗散表明自然界的能量在利用過(guò)程中正在不斷地消失 C.自然界中石油、煤炭等能源取之不盡,用之不竭,只需不斷開發(fā) D.人類應(yīng)積極開發(fā)與利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等能再生的新能源,答案,解析,1,2,3,4,5,答案,解析,1,2,3,4,5,3.(2018浙江杭州高考命題預(yù)測(cè))在電影飛屋環(huán)游記中,主角用一簇氣球使他的房子成功升空。小屋從地面靜止出發(fā)勻加速運(yùn)動(dòng),它加速上升到h處時(shí),速度達(dá)到了v,不計(jì)小屋受到的浮力和空氣阻力,則在這一過(guò)程中() A.繩對(duì)小屋的拉力等于小屋的重力 B.繩對(duì)小屋的拉力做的功等于小屋動(dòng)能的增量 C.繩對(duì)小屋的拉力做的功等于小屋機(jī)械能的增量 D.繩對(duì)小屋的拉力和小屋重力對(duì)小屋做的總功等于小屋機(jī)械能的增量,答案,解析,1,2,3,4,5,4.(20172018學(xué)年浙江嘉興高二第一學(xué)期期末)一質(zhì)量為1 kg的物體被人用手由靜止向上提升0.5 m,這時(shí)物體的速度是1 m/s,則下列說(shuō)法中正確的是() A.重力對(duì)物體做功5 JB.物體機(jī)械能增加5.5 J C.合外力對(duì)物體做功5.5 JD.手對(duì)物體做功0.5 J,答案,解析,1,2,3,4,5,5.(多選)如圖所示,運(yùn)動(dòng)員在粗糙塑膠跑道上負(fù)重起跑訓(xùn)練,較粗輕質(zhì)彈性橡皮條一段跨套在運(yùn)動(dòng)員的腰上,另一端系住加重汽車輪胎上,起跑過(guò)程中可簡(jiǎn)化如下:運(yùn)動(dòng)員起跑拉動(dòng)橡皮條使其變長(zhǎng),稍后輪胎在橡皮條牽引下開始運(yùn)動(dòng),最后輪胎與運(yùn)動(dòng)員一起運(yùn)動(dòng),在負(fù)重起跑時(shí),橡皮條從原長(zhǎng)拉伸到最長(zhǎng)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是() A.橡皮條增加的彈性勢(shì)能等于輪胎動(dòng)能的增加量 B.橡皮條對(duì)輪胎做的正功大于輪胎動(dòng)能的增加量 C.人和輪胎對(duì)橡皮條做的總功等于橡皮條彈性勢(shì)能的增加 D.橡皮條克服人的拉力做的功等于橡皮條彈性勢(shì)能的增加,答案,解析,