2020高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第16講 能量守恒定律課件 新人教版.ppt

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,教材知識梳理│考點(diǎn)互動探究│教師備用習(xí)題,一、能量守恒定律內(nèi)容:能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只會從一種形式為另一種形式,或者從一個物體到另一個物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量.,,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,保持不變,二、常見功能關(guān)系,,動,,重力勢,彈性勢,機(jī)械,,內(nèi),電勢,,【辨別明理】(1)力對物體做了多少功,物體就具有多少能.()(2)能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中,其總量會不斷減少.()(3)在物體的機(jī)械能減少的過程中,動能有可能是增大的.()(4)滑動摩擦力做功時,一定會引起機(jī)械能的轉(zhuǎn)化.()(5)一個物體的能量增加,必定有別的物體能量減少.()(6)合外力(不包括重力)做的功等于物體動能的改變量.()(7)克服與勢能有關(guān)的力(重力、彈簧彈力、電場力)做的功等于對應(yīng)勢能的增加量.(),,,[答案](1)()(2)()(3)(√)(4)(√)(5)(√)(6)()(7)(√),考點(diǎn)一功能關(guān)系的理解和應(yīng)用,,圖16-1,,[答案]A,變式題1(多選)如圖16-2所示,在絕緣的斜面上方存在著勻強(qiáng)電場,電場方向平行于斜面向上,斜面上的帶電金屬塊在平行于斜面的力F作用下沿斜面移動.已知在金屬塊移動的過程中,力F做功為32J,金屬塊克服電場力做功為8J,金屬塊克服摩擦力做功為16J,重力勢能增加18J,則在此過程中金屬塊的()A.動能減少10JB.電勢能增加24JC.機(jī)械能減少24JD.內(nèi)能增加16J,,,圖16-2,,[答案]AD,,[答案]B,■要點(diǎn)總結(jié),在應(yīng)用功能關(guān)系解決具體問題的過程中:(1)若只涉及動能的變化,用動能定理分析.(2)若只涉及重力勢能的變化,用重力做功與重力勢能變化的關(guān)系分析.(3)若只涉及機(jī)械能變化,用除重力和彈簧的彈力之外的力做功與機(jī)械能變化的關(guān)系分析.(4)若只涉及電勢能的變化,用電場力做功與電勢能變化的關(guān)系分析.,,考點(diǎn)二摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系,1.靜摩擦力做功時,只有機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)移,不會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.2.滑動摩擦力做功的特點(diǎn)相互間存在滑動摩擦力的系統(tǒng)內(nèi),一對滑動摩擦力做功將產(chǎn)生兩種可能效果:(1)機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;(2)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.,,,例2(多選)如圖16-3所示,質(zhì)量為M、長度為L的小車靜止在光滑水平面上,質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在小車的最左端.現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上,使小物塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動.小物塊和小車之間的摩擦力為f,小物塊滑到小車的最右端時,小車運(yùn)動的距離為x.此過程中,以下結(jié)論正確的是()A.小物塊到達(dá)小車最右端時具有的動能為(F-f)(L+x)B.小物塊到達(dá)小車最右端時,小車具有的動能為fxC.小物塊克服摩擦力所做的功為f(L+x)D.小物塊和小車增加的機(jī)械能為Fx,,圖16-3,,[答案]ABC,變式題[2018湖北五校聯(lián)考]水平傳送帶在電動機(jī)帶動下以恒定速度v順時針勻速轉(zhuǎn)動,某時刻一個質(zhì)量為m的小物塊在傳送帶上由靜止釋放,小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,小物塊在滑下傳送帶之前已與傳送帶的速度相同.對于小物塊從靜止釋放到與傳送帶的速度相同這一過程中,下列說法正確的是(),,,[答案]D,■要點(diǎn)總結(jié),,(1)無論是滑動摩擦力,還是靜摩擦力,計(jì)算其做功時都是用力乘對地位移.(2)摩擦生熱的計(jì)算:公式Q=fx相對中x相對為兩接觸物體間的相對位移,若物體在傳送帶上做往復(fù)運(yùn)動,則x相對為總的相對路程.(3)傳送帶涉及能量分析,這主要表現(xiàn)為兩方面.一是求電動機(jī)因傳送帶傳送物體而多做的功W,我們可以用公式W=ΔEk+ΔEp+Q來計(jì)算,其中ΔEk表示被傳送物體動能的增量,ΔEp表示被傳送物體重力勢能的增量(如果受電場力要考慮物體電勢能的變化),Q表示因摩擦而產(chǎn)生的熱量.二是求物體與傳送帶之間發(fā)生的相對位移(或相對路程)s.,考點(diǎn)三涉及彈簧的能量問題,例3(多選)如圖16-4所示,將一輕彈簧下端固定在傾角為θ的粗糙斜面底端,彈簧處于自然狀態(tài)時上端位于A點(diǎn).質(zhì)量為m的物體從斜面上的B點(diǎn)由靜止下滑,與彈簧發(fā)生相互作用后,最終停在斜面上.下列說法正確的是()A.物體最終將停在A點(diǎn)B.物體第一次反彈后不可能到達(dá)B點(diǎn)C.整個過程中重力勢能的減少量大于克服摩擦力做的功D.整個過程中物體的最大動能大于彈簧的最大彈性勢能,,圖16-4,,[答案]BC,[解析]物體從斜面上由靜止下滑,說明mgsinθ>μmgcosθ,物體最終不可能停在A點(diǎn),選項(xiàng)A錯誤;運(yùn)動過程中摩擦力做負(fù)功,物體的機(jī)械能不斷減小,物體第一次反彈后不可能到達(dá)B點(diǎn),選項(xiàng)B正確;對運(yùn)動的全程,由動能定理知,重力做功等于克服彈簧彈力做功與克服摩擦力做功之和,重力勢能的減少量大于克服摩擦力做的功,選項(xiàng)C正確;從物體速度最大到將彈簧壓縮到最短的過程,由能量守恒定律得,減少的動能和重力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能和克服摩擦力做的功,而減少的重力勢能大于克服摩擦力做的功,所以減少的動能小于增加的彈性勢能,同時速度最大時,動能最大,且彈簧已有彈性勢能,故物體的最大動能小于彈簧的最大彈性勢能,選項(xiàng)D錯誤.,變式題1(多選)如圖16-5甲所示,輕彈簧豎直固定在水平面上,一質(zhì)量為m=0.2kg的小球從彈簧上端某高度處自由下落,從它接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的過程中(彈簧在彈性限度內(nèi)),其速度v和彈簧壓縮量Δx之間的函數(shù)圖像如圖乙所示,其中A為曲線的最高點(diǎn),小球和彈簧接觸瞬間機(jī)械能損失不計(jì),g取10m/s2.下列說法正確的是()A.小球剛接觸彈簧時加速度最大B.該彈簧的勁度系數(shù)為20.0N/mC.從接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的過程中,小球的機(jī)械能守恒D.從接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的過程中,彈簧的彈性勢能一直增大,,,圖16-5,,[答案]BD,變式題2如圖16-6甲所示,自然伸長的輕彈簧左端固定在豎直墻上,右端在O位置.質(zhì)量為m的物塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))以初速度v0從距O點(diǎn)x0的P點(diǎn)處向左運(yùn)動,與彈簧接觸后壓縮彈簧,將彈簧右端壓到O點(diǎn)位置后,A又被彈簧彈回.A離開彈簧后,恰好回到P點(diǎn).物塊A與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g.(1)求物塊A從P點(diǎn)出發(fā)至又回到P點(diǎn)的過程中克服摩擦力所做的功.(2)求O點(diǎn)和O點(diǎn)間的距離x1.(3)如圖乙所示,若將另一個與A完全相同的物塊B(可視為質(zhì)點(diǎn))與彈簧右端拴接,將A放在B右邊,向左推A、B,使彈簧右端被壓縮到O點(diǎn)位置,然后從靜止釋放,A、B共同滑行一段距離后分離.分離后物塊A向右滑行的最大距離x2是多少?,,,,,,圖16-6,,,■要點(diǎn)總結(jié),,從能量的角度看,彈簧是儲能元件.處理涉及彈簧的能量問題時,要特別注意:(1)當(dāng)牽涉彈簧的彈力做功時,由于彈簧的彈力是變力,故一般不直接采用功的定義式求解.中學(xué)階段通常根據(jù)動能定理、機(jī)械能守恒定律或能量守恒定律來間接求解彈簧彈力做的功或彈簧儲存的彈性勢能.(2)彈簧的彈性勢能與彈簧的規(guī)格和形變程度有關(guān),對同一根彈簧而言,無論是處于伸長狀態(tài)還是壓縮狀態(tài),只要形變量相同,其儲存的彈性勢能就相同.,,[答案]BD,2.(多選)如圖所示,固定的光滑豎直桿上套有一質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)與水平放置的輕質(zhì)彈簧一端相連,彈簧另一端固定在墻壁上的A點(diǎn),圖中彈簧水平時恰好處于原長狀態(tài).現(xiàn)讓圓環(huán)從圖示位置(距地面高度為h)由靜止沿桿滑下,滑到桿的底端B時速度恰好為零,重力加速度為g,則在圓環(huán)下滑至底端的過程中()A.圓環(huán)所受合力做功為零B.彈簧彈力對圓環(huán)先做正功后做負(fù)功C.圓環(huán)到達(dá)B時彈簧彈性勢能為mghD.彈性勢能和重力勢能之和先增大后減小,,[答案]AC,[解析]對圓環(huán)下滑至底端的過程,由動能定理得mgh-W彈=0,圓環(huán)到達(dá)B時彈簧彈性勢能為mgh,合力做功為零,選項(xiàng)A、C正確;下滑過程中彈簧伸長量逐漸增大,彈性勢能增大,彈力對圓環(huán)一直做負(fù)功,選項(xiàng)B錯誤;彈簧和圓環(huán)組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,圓環(huán)先加速后減速,則彈性勢能和重力勢能之和先減小后增大,選項(xiàng)D錯誤.,3.(多選)如圖所示,在排球比賽中,假設(shè)排球運(yùn)動員某次發(fā)球后排球恰好從網(wǎng)上邊緣過網(wǎng),排球網(wǎng)高H=2.24m,排球質(zhì)量為m=300g,運(yùn)動員對排球做的功為W1=20J,排球運(yùn)動過程中克服空氣阻力做功為W2=4.12J,重力加速度g取10m/s2,球從手剛發(fā)出位置的高度h=2.04m,選地面為零勢能面,則()A.與排球從手剛發(fā)出相比較,排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時重力勢能的增加量為6.72JB.排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時的機(jī)械能為22JC.排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時的動能為15.88JD.與排球從手剛發(fā)出相比較,排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時動能的減少量為4.72J,,[答案]BD,[解析]與排球從手剛發(fā)出相比較,排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時重力勢能的增加量為mg(H-h)=0.6J,選項(xiàng)A錯誤;由功能關(guān)系,排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時的機(jī)械能E=mgh+W1-W2=22J,選項(xiàng)B正確;由動能定理知,排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時的動能Ek=W1-W2-mg(H-h)=15.28J,選項(xiàng)C錯誤;與排球從手剛發(fā)出相比較,排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時動能的減少量為W2+mg(H-h)=4.72J,選項(xiàng)D正確.,4.(多選)如圖所示,質(zhì)量m=1kg的物體從高為h=0.2m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摩擦因數(shù)為μ=0.2,傳送帶上A、B兩點(diǎn)之間的距離為L=5m,傳送帶一直以v=4m/s的速度勻速運(yùn)動,則()A.物體從A運(yùn)動到B的時間是1.5sB.物體從A運(yùn)動到B的過程中,摩擦力對物體做了2J的功C.物體從A運(yùn)動到B的過程中,產(chǎn)生2J的熱量D.物體從A運(yùn)動到B的過程中,帶動傳送帶轉(zhuǎn)動的電動機(jī)多做了10J的功,,[答案]AC,5.如圖所示,傾角α=37的斜面固定在水平面上,質(zhì)量為m=1kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))由斜面上最低點(diǎn)P以初動能Ek0=20J沿斜面向上運(yùn)動,當(dāng)其向上經(jīng)過A點(diǎn)時動能EkA=8J,機(jī)械能的變化量ΔE機(jī)=-3J.重力加速度g取10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8,求:(1)滑塊所受摩擦力的大小;(2)滑塊回到P點(diǎn)時速度的大小.,