高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 第5節(jié) 機(jī)械能守恒定律 6 能量轉(zhuǎn)化和守恒定律學(xué)案 教科版必修2.doc

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能量轉(zhuǎn)化和守恒定律 一、考點(diǎn)突破 知識(shí)點(diǎn) 考綱要求 題型 說明 能量轉(zhuǎn)化和守恒定律 1. 掌握能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律； 2. 熟練掌握能量守恒定律的表達(dá)式并能解決實(shí)際問題； 3. 掌握摩擦力做功和產(chǎn)熱的計(jì)算。 選擇題 解答題 本知識(shí)點(diǎn)是高考考查重點(diǎn)，每年必考，屬于動(dòng)力學(xué)中較于綜合的內(nèi)容，涉及知識(shí)多，對(duì)各知識(shí)點(diǎn)能起到串聯(lián)的作用。在考試中常以綜合計(jì)算題出現(xiàn)。 二、重難點(diǎn)提示 重點(diǎn)：1. 熟練掌握守恒定律的表達(dá)式并能解決實(shí)際問題； 2. 理解能量守恒的物理思想。 難點(diǎn)：1. 摩擦力做功與摩擦力產(chǎn)熱的區(qū)別； 2. 功和能量變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 一、能量守恒定律 1. 內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。 2. 表達(dá)式：ΔE＝ΔE 3. 列能量守恒定律方程的兩條基本思路： （1）某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等； （2）某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。 4. 應(yīng)用能量守恒定律解題的步驟： （1）分清有多少形式的能[如動(dòng)能、勢(shì)能（包括重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、電勢(shì)能）、內(nèi)能等]在變化； （2）明確哪種形式的能量增加，哪種形式的能量減少，并且列出減少的能量ΔE和增加的能量ΔE的表達(dá)式； （3）列出能量守恒關(guān)系式：ΔE＝ΔE。 二、摩擦力做功的特點(diǎn)及應(yīng)用 1. 靜摩擦力做功的特點(diǎn)： （1）靜摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)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)和總等于零。 （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。 2. 滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)： （1）滑動(dòng)摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)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： 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。 （3）摩擦生熱的計(jì)算：Q＝Ffx，其中x為相互摩擦的兩個(gè)物體間的相對(duì)位移。 ①?gòu)墓Φ慕嵌瓤矗粚?duì)滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量； ②從能量的角度看，其他形式能量的減少量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量。 例題1 一圓弧形的槽，槽底放在水平地面上，槽的兩側(cè)與光滑斜坡aa′、bb′相切，相切處a、b位于同一水平面內(nèi)，槽與斜坡在豎直平面內(nèi)的截面如圖所示。一小物塊從斜坡aa′上距水平面ab的高度為2h處沿斜坡自由滑下，并自a處進(jìn)入槽內(nèi)，到達(dá)b后沿斜坡bb′向上滑行，已知到達(dá)的最高處距水平面ab的高度為h；接著小物塊沿斜坡bb′滑下并從b處進(jìn)入槽內(nèi)反向運(yùn)動(dòng)，若不考慮空氣阻力，則（　?。? A. 小物塊再運(yùn)動(dòng)到a處時(shí)速度變?yōu)榱? B. 小物塊每次經(jīng)過圓弧槽最低點(diǎn)時(shí)對(duì)槽的壓力不同 C. 小物塊不僅能再運(yùn)動(dòng)到a處，還能沿斜坡aa′向上滑行，上升的最大高度為h D. 小物塊不僅能再運(yùn)動(dòng)到a處，還能沿斜坡aa′向上滑行，上升的最大高度小于h 思路分析：從a上方高2h處滑到b上方高h(yuǎn)處時(shí)，由動(dòng)能定理得0－0＝mgh－Ffx，在圓槽的任意一點(diǎn)處有＝μFN，從b點(diǎn)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度比第一次經(jīng)過槽時(shí)小，所以所需向心力減小，即FN減小，則Ff會(huì)減小，所以xh′，所以沿a向上滑的高度小于h，C錯(cuò)誤，D正確；在最低點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)N－mg＝m，每次經(jīng)過最低點(diǎn)，速度都比前一次小，所以FN都比前一次小，B正確。 答案：BD 例題2 如圖所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定速率順時(shí)針運(yùn)行。將一個(gè)物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對(duì)靜止，勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)傳送帶頂端。下列說法中正確的是（　?。? A. 第一階段摩擦力對(duì)物體做正功，第二階段摩擦力對(duì)物體不做功 B. 第一階段摩擦力對(duì)物體做的功等于第一階段物體動(dòng)能的增加 C. 第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體機(jī)械能的增加量 D. 物體從底端到頂端全過程機(jī)械能的增加量等于全過程物體與傳送帶間的摩擦生熱 思路分析：第一階段物體與傳送帶間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，物體所受的摩擦力方向沿斜面向上，物體同時(shí)也向上運(yùn)動(dòng)，故摩擦力對(duì)物體做正功，第二階段段物體與傳送帶間的摩擦力為靜摩擦力，同樣對(duì)物體物體做正功，設(shè)傳送帶的速度為v，第一階段小物塊的位移為，傳送帶的位移為，故第一階段小物塊機(jī)械能的增加量等于 ，滑動(dòng)摩擦力做功，即第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體機(jī)械能的增加量，C正確，A錯(cuò)誤； 第一階段摩擦力對(duì)物體做的功等于第一階段物體動(dòng)能的增加量與重力勢(shì)能的增加量之和，B錯(cuò)誤； 除重力外其它力做的功是機(jī)械能變化的量度，由于支持力不做功，故物體從底端到頂端全過程機(jī)械能的增加量等于全過程摩擦力對(duì)物體所做的功，大于全過程物體與傳送帶間的摩擦生熱，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案：C 【易錯(cuò)警示】 滑動(dòng)摩擦力做功，摩擦生熱是兩個(gè)不同的概念，滑動(dòng)摩擦力做功不一定等于產(chǎn)生的熱量。 滿分訓(xùn)練：如圖所示，質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為l的小車靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m的小物塊放在小車的最左端。現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上，使它從靜止開始運(yùn)動(dòng)，物塊和小車之間摩擦力的大小為Ff，當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)的位移為x時(shí)，物塊剛好滑到小車的最右端。若小物塊可視為質(zhì)點(diǎn)，則（　?。? A. 物塊受到的摩擦力對(duì)物塊做的功與小車受到的摩擦力對(duì)小車做功的代數(shù)和為零 B. 整個(gè)過程物塊和小車間摩擦產(chǎn)生的熱量為Ffl C. 小車的末動(dòng)能為Ffx D. 整個(gè)過程，物塊和小車增加的機(jī)械能為F（x＋l） 思路分析：滑動(dòng)摩擦力對(duì)物塊做的功為，對(duì)小車做功為，故代數(shù)和為，小于零，A錯(cuò)誤；摩擦生熱，故B正確；對(duì)小車應(yīng)用動(dòng)能定理得，故小車的末動(dòng)能為，C正確；根據(jù)功能關(guān)系，機(jī)械能的增量等于除重力外其他里做的功，即為，D錯(cuò)誤。 答案：BC