高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 機械能（第4課時）功能關(guān)系的應(yīng)用 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律課件

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1、第第4 4課時功能關(guān)系的應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒課時功能關(guān)系的應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律定律回扣教材回扣教材考點掃描考點掃描真題在線真題在線回扣教材回扣教材梳理知識梳理知識 夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ)知識整合知識整合一、功能關(guān)系一、功能關(guān)系1.1.功是功是 的量度的量度, ,即做了多少功就有多少即做了多少功就有多少 發(fā)生發(fā)生了轉(zhuǎn)化了轉(zhuǎn)化. .2.2.做功的過程一定伴隨著做功的過程一定伴隨著 , ,而且而且 必須通必須通過做功來實現(xiàn)過做功來實現(xiàn). .能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化能量能量能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化3.3.常見的功能關(guān)系常見的功能關(guān)系功功關(guān)系式關(guān)系式變化關(guān)系變化關(guān)系合力合力做功做功W W合合= = . .

2、做正功做正功, , 增加增加, ,做負功做負功, , 減少減少重力做功重力做功W WG G= = . .做正功做正功, ,重力勢能重力勢能 . .做負功做負功, ,重力勢能重力勢能 . .彈簧彈彈簧彈力做功力做功W W彈彈= = . .做正功做正功, ,彈性勢能彈性勢能 . .做負功做負功, ,彈性勢能彈性勢能 . .電場力電場力做功做功W W電電= = . .做正功做正功, , 減少減少做負功做負功, , 增加增加除重力除重力( (或系或系統(tǒng)內(nèi)彈力統(tǒng)內(nèi)彈力) )外其他力做功外其他力做功W W其他其他= = . .引起系統(tǒng)引起系統(tǒng) 變化變化克服滑動摩克服滑動摩擦力做功擦力做功與內(nèi)能關(guān)系與內(nèi)能關(guān)

3、系W W克克=F=Ff fl l相對相對=E=E內(nèi)內(nèi)引起系統(tǒng)內(nèi)能變化引起系統(tǒng)內(nèi)能變化, ,產(chǎn)生產(chǎn)生 (l(l相對相對表示相對路程表示相對路程) )EEk k動能動能動能動能-E-Ep p減少減少增加增加-E-Ep p減少減少增加增加-E-Ep p電勢能電勢能電勢能電勢能EE機機機械能機械能熱量熱量水平面上固定一半徑為水平面上固定一半徑為R R且圓弧部分光滑的半圓形軌道且圓弧部分光滑的半圓形軌道, ,小物體質(zhì)量為小物體質(zhì)量為m,m,壓緊理想彈簧后突然釋放壓緊理想彈簧后突然釋放, ,彈出后經(jīng)動摩擦因數(shù)為彈出后經(jīng)動摩擦因數(shù)為、長為、長為L L的粗糙水平的粗糙水平面后恰能到軌道最高點面后恰能到軌道最高

4、點A,A,如圖所示如圖所示, ,則則: :(1)(1)滑動摩擦力做功滑動摩擦力做功:W:WFfFf= = , ,物體與水平面內(nèi)能物體與水平面內(nèi)能: : , ,物體機械能將物體機械能將: : . .(2)(2)到達到達A A點過程中點過程中, ,重力做功重力做功:W:WG G= = , ,重力勢能重力勢能: : , ,動能動能: : . .(3)(3)恰到達最高點恰到達最高點A,A,說明此時物體動能為說明此時物體動能為E EkAkA= = . .(4)(4)開始時開始時, ,物體壓縮彈簧物體壓縮彈簧, ,彈力對物體做彈力對物體做 , ,彈性勢能彈性勢能 , ,大小為大小為 . .-mgL-mgL

5、增加增加mgLmgL減少減少mgLmgL-2mgR-2mgR增加增加2mgR2mgR減少減少2mgR2mgR12mgR負功負功增加增加52mgRmgL二、能量守恒定律二、能量守恒定律1.1.內(nèi)容內(nèi)容: :能量既不會憑空能量既不會憑空 , ,也不會憑空消失也不會憑空消失, ,它只能從一種形它只能從一種形式式 為另一種形式為另一種形式, ,或者從一個物體或者從一個物體 到另一個物到另一個物體體, ,在在 的過程中的過程中, ,能量的總量能量的總量 . .2.2.表達式表達式(1)E(1)E初初=E=E末末, ,初狀態(tài)各種能量的初狀態(tài)各種能量的 等于末狀態(tài)各種能量的等于末狀態(tài)各種能量的 . .(2)

6、E(2)E增增=E=E減減, ,增加的那些能量的增加量等于減少的那些能量的減少量增加的那些能量的增加量等于減少的那些能量的減少量. .產(chǎn)生產(chǎn)生轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移保持不變保持不變總和總和總和總和問題思考問題思考1.1.有一種地下鐵道有一種地下鐵道, ,車站的軌道建在地面車站的軌道建在地面, ,車輛進站時要上坡車輛進站時要上坡, ,出站出站時要下坡時要下坡, ,如圖所示如圖所示. .已知坡高已知坡高h=10 m,h=10 m,進站車輛到達坡下的進站車輛到達坡下的A A點時點時, ,速度為速度為54 km/h.54 km/h.必修必修2P2P7878圖圖7.8-7.8-8 8(1)

7、(1)進站車輛到達坡下進站車輛到達坡下A A點時切斷電動機的電源點時切斷電動機的電源, ,若不考慮行車中的摩擦若不考慮行車中的摩擦阻力阻力, ,車輛能不能車輛能不能“沖沖”到坡上到坡上? ?如果能夠如果能夠, ,到達坡上的速度是多大到達坡上的速度是多大?(g?(g取取10 m/s10 m/s2 2) )答案答案: :(1)(1)能能“沖沖”到坡上到坡上5 m/s5 m/s(2)(2)從能源的角度上看從能源的角度上看, ,設(shè)計這種車站有什么優(yōu)點設(shè)計這種車站有什么優(yōu)點? ?解析解析: :(2)(2)進站車輛進站車輛“沖沖”到坡上到坡上, ,動能轉(zhuǎn)化為重力勢能動能轉(zhuǎn)化為重力勢能, ,儲存了大量的重儲

8、存了大量的重力勢能力勢能, ,車輛出站時是下坡路車輛出站時是下坡路, ,儲存的重力勢能轉(zhuǎn)化為車輛的動能儲存的重力勢能轉(zhuǎn)化為車輛的動能, ,所以所以設(shè)計這種車站減少了能量損失設(shè)計這種車站減少了能量損失, ,達到了節(jié)能的目的達到了節(jié)能的目的. .答案答案: :(2)(2)節(jié)能節(jié)能2.2.三峽水力發(fā)電站是我國最大的水力發(fā)電站三峽水力發(fā)電站是我國最大的水力發(fā)電站, ,平均水位落差約平均水位落差約100 m,100 m,水的水的流量約流量約1.351.3510104 4 m m3 3/s,/s,水流沖擊水輪機發(fā)電時水流沖擊水輪機發(fā)電時, ,水流減少的機械能有水流減少的機械能有20%20%轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電能化為

9、電能. .(1)(1)每秒內(nèi)水流減少的機械能是多少每秒內(nèi)水流減少的機械能是多少? ?三峽發(fā)電站的發(fā)電功率最大是多少三峽發(fā)電站的發(fā)電功率最大是多少? ?(g(g取取10 m/s10 m/s2 2) )答案答案: :(1)1.35(1)1.3510101010 J J2.72.710109 9 W W(2)(2)我們學(xué)習(xí)生活中用到的日光燈要消耗電能我們學(xué)習(xí)生活中用到的日光燈要消耗電能, ,那么日光燈工作時能量的轉(zhuǎn)那么日光燈工作時能量的轉(zhuǎn)換情況是怎樣的換情況是怎樣的? ?這些能量散失后這些能量散失后, ,能否回收重新利用能否回收重新利用? ?解析解析: :(2)(2)日光燈工作時將電能轉(zhuǎn)化為光能和熱

10、能日光燈工作時將電能轉(zhuǎn)化為光能和熱能, ,這些能量散失在我這些能量散失在我們周圍的環(huán)境中們周圍的環(huán)境中, ,不能回收重新利用不能回收重新利用. .答案答案: :(2)(2)見解析見解析考點掃描考點掃描重點透析重點透析 通熱點通熱點考點一功能關(guān)系的應(yīng)用考點一功能關(guān)系的應(yīng)用要點透析要點透析1.1.明確三個功能關(guān)系明確三個功能關(guān)系(1)(1)合外力做功等于動能的變化合外力做功等于動能的變化. .(2)(2)重力做功等于重力勢能的變化重力做功等于重力勢能的變化, ,彈簧彈力做功等于彈性勢能的變化彈簧彈力做功等于彈性勢能的變化. .(3)(3)除重力、彈力外除重力、彈力外, ,其他力做的功等于系統(tǒng)機械能

11、的變化其他力做的功等于系統(tǒng)機械能的變化. .2.2.功能關(guān)系的選用技巧功能關(guān)系的選用技巧(1)(1)若只涉及動能的變化若只涉及動能的變化, ,則首選動能定理分析則首選動能定理分析. .(2)(2)若只涉及重力勢能的變化若只涉及重力勢能的變化, ,則采用重力做功與重力勢能的關(guān)系分析則采用重力做功與重力勢能的關(guān)系分析. .(3)(3)若只涉及機械能變化若只涉及機械能變化, ,用除重力、彈力之外的力做功與機械能變化的用除重力、彈力之外的力做功與機械能變化的關(guān)系分析關(guān)系分析. .(4)(4)只涉及電勢能的變化只涉及電勢能的變化, ,用電場力與電勢能變化關(guān)系分析用電場力與電勢能變化關(guān)系分析. .典例突破

12、典例突破(2)(2)系統(tǒng)機械能的減少量等于運動員克服摩擦力做的功系統(tǒng)機械能的減少量等于運動員克服摩擦力做的功. .答案答案: :D D題后反思題后反思 運用功能關(guān)系解題時運用功能關(guān)系解題時, ,應(yīng)弄清楚重力或彈力做什么功應(yīng)弄清楚重力或彈力做什么功, ,合合外力做什么功外力做什么功, ,除重力、彈力外的力做什么功除重力、彈力外的力做什么功, ,從而判斷重力勢能或彈從而判斷重力勢能或彈性勢能、動能、機械能的變化性勢能、動能、機械能的變化. .即時鞏固即時鞏固D D 解析解析: :由由F-mgsinF-mgsin 30 30=ma,=ma,得得F=mg,F=mg,拉力做功為拉力做功為W=Fx=mgx

13、W=Fx=mgx, ,故選項故選項A A錯誤錯誤; ;重力勢能增加重力勢能增加EEp p=mgxsin 30=mgxsin 30=0.5 mgx=0.5 mgx, ,故選項故選項B B錯誤錯誤; ;根據(jù)動能定理根據(jù)動能定理知知, ,動能增加為動能增加為EEk k=max=0.5mgx,=max=0.5mgx,故選項故選項C C錯誤錯誤; ;機械能等于動能與重力機械能等于動能與重力勢能之和勢能之和, ,則知機械能增加為則知機械能增加為E=EE=Ep p+E+Ek k=mgx=mgx, ,故選項故選項D D正確正確. .2.2.導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)學(xué)號 00622360 00622360 功能關(guān)系的應(yīng)用功能關(guān)

14、系的應(yīng)用 在排球比賽中在排球比賽中, ,假設(shè)排球運動員假設(shè)排球運動員某次發(fā)球后排球恰好從網(wǎng)上邊緣過網(wǎng)某次發(fā)球后排球恰好從網(wǎng)上邊緣過網(wǎng), ,排球網(wǎng)高排球網(wǎng)高H=2.24 m,H=2.24 m,排球質(zhì)量為排球質(zhì)量為m m=300 g,=300 g,運動員對排球做的功為運動員對排球做的功為W W1 1=20 J,=20 J,排球運動過程中克服空氣阻力排球運動過程中克服空氣阻力做功為做功為W W2 2=4.12 J,=4.12 J,重力加速度重力加速度g=10 m/sg=10 m/s2 2. .球從手剛發(fā)出位置的高度球從手剛發(fā)出位置的高度h=h=2.04 m,2.04 m,選地面為零勢能面選地面為零勢

15、能面, ,則則( ( ) )A.A.與排球從手剛發(fā)出相比較與排球從手剛發(fā)出相比較, ,排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時重力勢能的增排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時重力勢能的增加量為加量為6.72 J6.72 JB.B.排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的機械能為排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的機械能為22 J22 JC.C.排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的動能為排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的動能為15.88 J15.88 JD.D.與排球從手剛發(fā)出相比較與排球從手剛發(fā)出相比較, ,排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時動能的減少量排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時動能的減少量為為6.72 J6.72 JB B解析解析: :與排球從手剛發(fā)出相比較與排球從手剛發(fā)

16、出相比較, ,排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時重力勢能排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時重力勢能的增加量為的增加量為mg(H-hmg(H-h)=0.3)=0.31010(2.24-2.04)=0.6 J,(2.24-2.04)=0.6 J,故故A A錯誤錯誤; ;根據(jù)功根據(jù)功能關(guān)系可得能關(guān)系可得, ,排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的機械能為排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的機械能為mgh+Wmgh+W1 1-W-W2 2=0.3=0.310102.04 J+20 J-4.12 J=22 J,2.04 J+20 J-4.12 J=22 J,故故B B正確正確; ;由動能定理可知由動能定理可知, ,排球恰好排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣

17、時的動能為到達球網(wǎng)上邊緣時的動能為W W1 1-W-W2 2-mg(H-h)=15.28 J,-mg(H-h)=15.28 J,故故C C錯誤錯誤; ;與排球與排球從手剛發(fā)出相比較從手剛發(fā)出相比較, ,排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時動能的減少量為排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時動能的減少量為W W2 2+ +mg(H-hmg(H-h)=4.72 J,)=4.72 J,故故D D錯誤錯誤. .考點二摩擦力做功過程中的能量轉(zhuǎn)化考點二摩擦力做功過程中的能量轉(zhuǎn)化要點透析要點透析兩種摩擦力做功情況比較兩種摩擦力做功情況比較 類別類別比較比較靜摩擦力靜摩擦力滑動摩擦力滑動摩擦力能量的能量的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化方面方面在靜摩擦力做功

18、的過程中在靜摩擦力做功的過程中, ,只有只有機械能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一機械能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體個物體, ,而沒有機械能轉(zhuǎn)化為其而沒有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量他形式的能量(1)(1)相互摩擦的物體通過滑動摩相互摩擦的物體通過滑動摩擦力做功擦力做功, ,將部分機械能從一個將部分機械能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體物體轉(zhuǎn)移到另一個物體(2)(2)部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能一對摩擦一對摩擦力的總力的總功方面功方面靜摩擦力所做總功的代數(shù)和等靜摩擦力所做總功的代數(shù)和等于零于零一對相互作用的滑動摩擦力對物一對相互作用的滑動摩擦力對物體系統(tǒng)所做的總功體系統(tǒng)所做的總功, ,大小等于摩大小等于

19、摩擦力與兩個物體相對路程的乘積擦力與兩個物體相對路程的乘積, ,即即W WFfFf=-F=-Ff fs s相對相對做功做功情況情況兩種摩擦力對物體都可以做正功、負功兩種摩擦力對物體都可以做正功、負功, ,還都可以不做功還都可以不做功典例突破典例突破【例【例2 2】 如圖如圖( (甲甲) )所示所示, ,質(zhì)量質(zhì)量M=3 kgM=3 kg、足夠長的小車靜止在水平面上、足夠長的小車靜止在水平面上, ,半徑半徑為為R R的的 固定光滑圓軌道的下端與小車的右端平滑對接固定光滑圓軌道的下端與小車的右端平滑對接, ,質(zhì)量質(zhì)量m=1 kgm=1 kg的物塊的物塊( (可視為質(zhì)點可視為質(zhì)點) )由軌道頂端靜止釋

20、放由軌道頂端靜止釋放, ,接著物塊離開圓軌道滑上小車接著物塊離開圓軌道滑上小車, ,從物塊從物塊滑上小車開始計時滑上小車開始計時, ,物塊運動前物塊運動前2 s2 s內(nèi)速度隨時間變化如圖內(nèi)速度隨時間變化如圖( (乙乙) )所示所示. .已知已知小車與水平面間的動摩擦因數(shù)小車與水平面間的動摩擦因數(shù)0 0=0.01,=0.01,重力加速度重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2, ,求求: :(1)(1)圓軌道半徑大小圓軌道半徑大小; ;(2)(2)直到物塊與小車相對靜止的過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量直到物塊與小車相對靜止的過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量Q.Q.14核心點撥核心點撥 直到物塊與小車相對

21、靜止的過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量包含直到物塊與小車相對靜止的過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量包含兩部分兩部分, ,即物塊與小車、小車與地面摩擦生熱之和即物塊與小車、小車與地面摩擦生熱之和. .方法技巧方法技巧 摩擦力做功的分析方法摩擦力做功的分析方法(1)(1)無論是滑動摩擦力無論是滑動摩擦力, ,還是靜摩擦力還是靜摩擦力, ,計算做功時都是用力與對地位移計算做功時都是用力與對地位移的乘積的乘積. .(2)(2)摩擦生熱的計算摩擦生熱的計算: :公式公式Q=FQ=Ff fs s相對相對中中s s相對相對為兩接觸物體間的相對位移為兩接觸物體間的相對位移, ,若物體在傳送帶上做往復(fù)運動時若物體在傳送帶上做往復(fù)運

22、動時, ,則則s s相對相對為總的相對路程為總的相對路程. .1.1. 滑塊、滑板間的摩擦力做功問題滑塊、滑板間的摩擦力做功問題 ( (多選多選) )如圖所示如圖所示, ,一塊長木板一塊長木板B B靜止靜止放在光滑的水平地面上放在光滑的水平地面上, ,在在B B上放一物體上放一物體A,A,現(xiàn)以恒定的外力現(xiàn)以恒定的外力F F拉拉B,B,由于由于A,BA,B間間摩擦力的作用摩擦力的作用,A,A將在將在B B上滑動上滑動, ,以地面為參考系以地面為參考系,A,B,A,B都向前移動一段距離都向前移動一段距離, ,在此過程中在此過程中( ( ) )A.BA.B對對A A的摩擦力所做的功小于的摩擦力所做的

23、功小于A A的動能的增量的動能的增量B.BB.B克服克服A A的摩擦力所做的功等于的摩擦力所做的功等于B B對對A A的摩擦力所做的功的摩擦力所做的功C.C.外力外力F F對對B B做的功等于做的功等于B B的動能的增量與的動能的增量與B B克服摩擦力所做的功之和克服摩擦力所做的功之和D.D.外力外力F F做的功等于做的功等于A A和和B B動能的增量和動能的增量和A,BA,B系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量之和系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量之和即時鞏固即時鞏固CDCD解析解析: :根據(jù)動能定理根據(jù)動能定理,B,B對對A A的摩擦力所做的功等于的摩擦力所做的功等于A A的動能的增量的動能的增量, ,選項選項A A錯誤錯誤;A,

24、B;A,B運動的位移不相等運動的位移不相等, ,所以所以B B克服克服A A的摩擦力所做的功與的摩擦力所做的功與B B對對A A的的摩擦力所做的功不相等摩擦力所做的功不相等, ,選項選項B B錯誤錯誤; ;根據(jù)動能定理根據(jù)動能定理, ,外力外力F F對對B B做的功等做的功等于于B B的動能的增量與的動能的增量與B B克服摩擦力所做的功之和克服摩擦力所做的功之和, ,選項選項C C正確正確; ;根據(jù)能量根據(jù)能量守恒守恒, ,外力外力F F做的功等于做的功等于A A和和B B動能的增量和動能的增量和A,BA,B系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量之和系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量之和, ,選選項項D D正確正確. .2.2.導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)

25、學(xué)號 00622361 00622361 物塊與傳送帶間的摩擦力做功問題物塊與傳送帶間的摩擦力做功問題 如圖所示如圖所示, ,某工某工廠用傳送帶向高處運送貨物廠用傳送帶向高處運送貨物, ,將一貨物輕輕放在傳送帶底端將一貨物輕輕放在傳送帶底端, ,第一階段物體第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度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靜止第二階段與傳送帶相對靜止, ,勻速運動勻速運動到傳送帶頂端到傳送帶頂端, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.第一階段摩擦力對物體做正功第一階段摩擦力對物體做正功, ,第二階段摩擦力對物體不做功第二階段摩擦力對物體不做功

26、B.B.第一階段摩擦力對物體做的功等于第一階段物體動能的增加量第一階段摩擦力對物體做的功等于第一階段物體動能的增加量C.C.第一階段物體和傳送帶間摩擦生的熱等于第一階段物體機械能的增加量第一階段物體和傳送帶間摩擦生的熱等于第一階段物體機械能的增加量D.D.物體從底端到頂端全過程機械能的增加量大于全過程摩擦力對物體所做物體從底端到頂端全過程機械能的增加量大于全過程摩擦力對物體所做的功的功C C考點三能量轉(zhuǎn)化與守恒的綜合應(yīng)用考點三能量轉(zhuǎn)化與守恒的綜合應(yīng)用要點透析要點透析1.1.對能量守恒定律的兩點理解對能量守恒定律的兩點理解(1)(1)某種形式的能量減少某種形式的能量減少, ,一定有另外形式的能量

27、增加一定有另外形式的能量增加, ,且減少量和增加量且減少量和增加量相等相等, ,即即EE減減=E=E增增. .(2)(2)某個物體的能量減少某個物體的能量減少, ,一定有別的物體的能量增加一定有別的物體的能量增加, ,且減少量和增加量且減少量和增加量相等相等, ,即即EEA A減減=E=EB B增增. .2.2.能量轉(zhuǎn)化問題的解題思路能量轉(zhuǎn)化問題的解題思路(1)(1)涉及能量轉(zhuǎn)化問題的解題方法涉及能量轉(zhuǎn)化問題的解題方法. .當涉及滑動摩擦力做功當涉及滑動摩擦力做功, ,機械能不守恒時機械能不守恒時, ,一般應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律一般應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律. .解題時解題時, ,首先確定初末狀態(tài)

28、首先確定初末狀態(tài), ,然后分析狀態(tài)變化過程中哪種形式的能量減然后分析狀態(tài)變化過程中哪種形式的能量減少少, ,哪種形式的能量增加哪種形式的能量增加, ,求出減少的能量總和求出減少的能量總和EE減減和增加的能量總和和增加的能量總和EE增增, ,最后由最后由EE減減=E=E增增列式求解列式求解. .(2)(2)涉及彈簧類問題的能量問題的解題方法涉及彈簧類問題的能量問題的解題方法. .兩個或兩個以上的物體與彈簧組成的系統(tǒng)相互作用的過程兩個或兩個以上的物體與彈簧組成的系統(tǒng)相互作用的過程, ,具有以下特點具有以下特點: :能量變化上能量變化上, ,如果只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功如果只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈

29、力做功, ,系統(tǒng)機械能守恒系統(tǒng)機械能守恒. .如果系統(tǒng)每個物體除彈簧彈力外所受合力為零如果系統(tǒng)每個物體除彈簧彈力外所受合力為零, ,則當彈簧伸長或壓縮到則當彈簧伸長或壓縮到最大限度時兩物體速度相同最大限度時兩物體速度相同. .當彈簧為自然狀態(tài)時系統(tǒng)內(nèi)某一端的物體具有最大速度當彈簧為自然狀態(tài)時系統(tǒng)內(nèi)某一端的物體具有最大速度. .典例突破典例突破【例【例3 3】 (2015(2015江蘇卷江蘇卷,9)(,9)(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,輕質(zhì)彈簧一端固定輕質(zhì)彈簧一端固定, ,另一端另一端與一質(zhì)量為與一質(zhì)量為m m、套在粗糙豎直固定桿、套在粗糙豎直固定桿A A處的圓環(huán)相連處的圓環(huán)相連, ,彈

30、簧水平且處于原彈簧水平且處于原長長. .圓環(huán)從圓環(huán)從A A處由靜止開始下滑處由靜止開始下滑, ,經(jīng)過經(jīng)過B B處的速度最大處的速度最大, ,到達到達C C處的速度為處的速度為零零,AC=h.,AC=h.圓環(huán)在圓環(huán)在C C處獲得一豎直向上的速度處獲得一豎直向上的速度v,v,恰好能回到恰好能回到A.A.彈簧始終在彈簧始終在彈性限度內(nèi)彈性限度內(nèi), ,重力加速度為重力加速度為g.g.則圓環(huán)則圓環(huán)( ( ) )BDBD核心點撥核心點撥 圓環(huán)在桿上運動的過程圓環(huán)的動能、重力勢能、彈簧的彈圓環(huán)在桿上運動的過程圓環(huán)的動能、重力勢能、彈簧的彈性勢能和因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能總和不變性勢能和因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能總和不變. .

31、題后反思題后反思 (1)(1)能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化: :從形式上、數(shù)量上分析能量的轉(zhuǎn)化從形式上、數(shù)量上分析能量的轉(zhuǎn)化, ,是分析是分析實際問題的一個重要突破口實際問題的一個重要突破口. .(2)(2)確定轉(zhuǎn)化過程中的不變量確定轉(zhuǎn)化過程中的不變量, ,從守恒角度列等式求解則是解決實際問題從守恒角度列等式求解則是解決實際問題的關(guān)鍵的關(guān)鍵. .導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)學(xué)號 00622362(201600622362(2016威海第二次模擬威海第二次模擬)()(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,輕質(zhì)彈簧的一輕質(zhì)彈簧的一端固定在豎直墻面上端固定在豎直墻面上, ,另一端拴接一小物塊另一端拴接一小物塊, ,小物塊放在動摩

32、擦因數(shù)為小物塊放在動摩擦因數(shù)為的水平面上的水平面上, ,當小物塊位于當小物塊位于O O點時彈簧處于自然狀態(tài)點時彈簧處于自然狀態(tài). .現(xiàn)將小物塊向右移到現(xiàn)將小物塊向右移到a a點點, ,然后由靜止釋放然后由靜止釋放, ,小物塊最終停在小物塊最終停在O O點左側(cè)的點左側(cè)的b b點點( (圖中未畫出圖中未畫出),),以下以下說法正確的是說法正確的是( ( ) )A.ObA.Ob之間的距離小于之間的距離小于OaOa之間的距離之間的距離B.B.從從O O至至b b的過程中的過程中, ,小物塊的加速度逐漸減小小物塊的加速度逐漸減小C.C.小物塊在小物塊在O O點時的速度最大點時的速度最大D.D.從從a a

33、到到b b的過程中的過程中, ,彈簧彈性勢能的減少量等于小物塊克服摩擦力所做的彈簧彈性勢能的減少量等于小物塊克服摩擦力所做的功功即時鞏固即時鞏固ADAD解析解析: :如果沒有摩擦力如果沒有摩擦力, ,根據(jù)對稱性知根據(jù)對稱性知O O點應(yīng)該在點應(yīng)該在abab中間中間,Oa,Oa=Ob.=Ob.現(xiàn)在由現(xiàn)在由于有摩擦力于有摩擦力, ,物塊從物塊從a a到到b b過程中機械能損失過程中機械能損失, ,故無法到達沒有摩擦力情故無法到達沒有摩擦力情況下的況下的b b點點, ,即即O O點靠近點靠近b b點點, ,故故OaOaOb, Ob, 選項選項A A正確正確; ;從從O O至至b b的過程中的過程中,

34、,小小物塊受到向右的摩擦力及向右的彈力物塊受到向右的摩擦力及向右的彈力, ,且彈力逐漸變大且彈力逐漸變大, ,故物塊的加速故物塊的加速度逐漸變大度逐漸變大, ,選項選項B B錯誤錯誤; ;當物塊從當物塊從a a點向左運動時點向左運動時, , 受到向左的彈力和受到向左的彈力和向右的摩擦力向右的摩擦力, ,且彈力逐漸減小且彈力逐漸減小, ,加速度逐漸減小加速度逐漸減小, ,當彈力等于摩擦力當彈力等于摩擦力時加速度為零時加速度為零, ,此時速度最大此時速度最大, ,故小物塊的速度最大位置在故小物塊的速度最大位置在O O點右側(cè)點右側(cè), ,選選項項C C錯誤錯誤; ;由能量守恒關(guān)系可知由能量守恒關(guān)系可知

35、, ,從從a a到到b b的過程中的過程中, ,彈簧彈性勢能的減少彈簧彈性勢能的減少量等于小物塊克服摩擦力所做的功量等于小物塊克服摩擦力所做的功, ,選項選項D D正確正確. .考點四應(yīng)用動力學(xué)觀點和能量觀點突破多過程問題考點四應(yīng)用動力學(xué)觀點和能量觀點突破多過程問題要點透析要點透析1.1.問題特點問題特點用動力學(xué)和能量觀點處理多過程問題用動力學(xué)和能量觀點處理多過程問題, ,是歷年高考的熱點是歷年高考的熱點, ,此類題目綜合此類題目綜合性較強性較強, ,難度中等偏上難度中等偏上. .涉及知識點主要有機械能守恒定律、功能關(guān)系和涉及知識點主要有機械能守恒定律、功能關(guān)系和滑動摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系

36、三大類滑動摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系三大類. .失分情況比較嚴重失分情況比較嚴重, ,對這類問對這類問題應(yīng)引起重視題應(yīng)引起重視. .2.2.解題思路解題思路對此類問題可按如下兩條思路進行分析對此類問題可按如下兩條思路進行分析(1)(1)若一個物體參與了多個運動過程若一個物體參與了多個運動過程, ,有的過程只涉及運動和力的問題或有的過程只涉及運動和力的問題或只要求分析物體的動力學(xué)特點只要求分析物體的動力學(xué)特點, ,則要用動力學(xué)方法求解則要用動力學(xué)方法求解. .(2)(2)若某過程涉及做功和能量轉(zhuǎn)化問題若某過程涉及做功和能量轉(zhuǎn)化問題, ,則要考慮應(yīng)用動能定理或機械能則要考慮應(yīng)用動能定理或機械能守恒

37、定律求解守恒定律求解. .高考題型高考題型1 1 直線、圓周運動組合問題直線、圓周運動組合問題多維突破多維突破(1)(1)求小球在求小球在B,AB,A兩點的動能之比兩點的動能之比; ;核心點撥核心點撥 (1)(1)小球從釋放到小球從釋放到A A點以及到點以及到B B點過程機械能均守恒點過程機械能均守恒. .答案答案: :(1)5(1)5(2)(2)通過計算判斷小球能否沿軌道運動到通過計算判斷小球能否沿軌道運動到C C點點. .答案答案: :(2)(2)見解析見解析題后反思題后反思 豎直平面內(nèi)圓周運動臨界問題分析注意點豎直平面內(nèi)圓周運動臨界問題分析注意點(1)(1)確定臨界點確定臨界點:v:v臨

38、臨= ,= ,對無支撐的小球來說是能否通過最高點的臨界對無支撐的小球來說是能否通過最高點的臨界速度速度. .(2)(2)過程分析過程分析: :應(yīng)用動力學(xué)規(guī)律、動能定理或機械能守恒定律將初、末兩應(yīng)用動力學(xué)規(guī)律、動能定理或機械能守恒定律將初、末兩個狀態(tài)聯(lián)系起來列方程個狀態(tài)聯(lián)系起來列方程. .grD D【針對訓(xùn)練【針對訓(xùn)練2 2】 導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)學(xué)號 00622363 (201600622363 (2016陜西咸陽模擬陜西咸陽模擬) )如圖是翻滾過山車如圖是翻滾過山車的模型的模型, ,光滑的豎直圓軌道半徑光滑的豎直圓軌道半徑R=2 m,R=2 m,入口的平直軌道入口的平直軌道ACAC和出口的平直軌和出口的

39、平直軌道道CDCD均是粗糙的均是粗糙的, ,質(zhì)量質(zhì)量m=2 kgm=2 kg的小車與水平軌道之間的動摩擦因數(shù)均為的小車與水平軌道之間的動摩擦因數(shù)均為=0.5,0.5,加速階段加速階段ABAB的長度的長度l=3 m,l=3 m,小車從小車從A A點由靜止開始受到水平拉力點由靜止開始受到水平拉力F=60 NF=60 N的作用的作用, ,在在B B點撤去拉力點撤去拉力, ,取取g=10 m/sg=10 m/s2 2, ,試問試問: :答案答案: :(1)10 m/s(1)10 m/s(1)(1)要使小車恰好通過圓軌道的最高點要使小車恰好通過圓軌道的最高點, ,小車在小車在C C點的速度為多大點的速度

40、為多大? ?答案答案: :(2)10 m(2)10 m(2)(2)滿足第滿足第(1)(1)的條件下的條件下, ,小車能沿著出口平直軌道小車能沿著出口平直軌道CDCD滑行多遠的距離滑行多遠的距離? ?(3)(3)要使小車不脫離軌道要使小車不脫離軌道, ,平直軌道平直軌道BCBC段的長度范圍段的長度范圍? ?答案答案: :(3)x(3)xBCBC5 m5 m或或x xBCBC11 m11 m高考題型高考題型2 2 涉及彈簧的直線、圓周、平拋運動組合問題涉及彈簧的直線、圓周、平拋運動組合問題(1)(1)求求P P第一次運動到第一次運動到B B點時速度的大小點時速度的大小; ;(2)(2)求求P P運

41、動到運動到E E點時彈簧的彈性勢能點時彈簧的彈性勢能; ;題后反思題后反思 力學(xué)綜合題中多過程問題的分析思路力學(xué)綜合題中多過程問題的分析思路(1)(1)關(guān)鍵是抓住物理情境中出現(xiàn)的運動狀態(tài)與運動過程關(guān)鍵是抓住物理情境中出現(xiàn)的運動狀態(tài)與運動過程, ,將物理過程分解將物理過程分解成幾個簡單的子過程成幾個簡單的子過程. .(2)(2)找出各階段是由什么物理量聯(lián)系起來的找出各階段是由什么物理量聯(lián)系起來的, ,然后對于每一個子過程分別然后對于每一個子過程分別進行受力分析、過程分析和能量分析進行受力分析、過程分析和能量分析, ,選擇合適的規(guī)律列出相應(yīng)的方程求選擇合適的規(guī)律列出相應(yīng)的方程求解解. .【針對訓(xùn)練

42、【針對訓(xùn)練】 導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)學(xué)號 00622364 00622364 如圖所示如圖所示, ,半徑半徑R=0.4 m R=0.4 m 的光滑圓弧軌道的光滑圓弧軌道BCBC固定在豎直平面內(nèi)固定在豎直平面內(nèi), ,軌道的上端點軌道的上端點B B和圓心和圓心O O的連線與水平方向的夾角的連線與水平方向的夾角=3030, ,下端點下端點C C為軌道的最低點且與粗糙水平面相切為軌道的最低點且與粗糙水平面相切, ,一根輕質(zhì)彈簧的右端一根輕質(zhì)彈簧的右端固定在豎直擋板上固定在豎直擋板上. .質(zhì)量質(zhì)量m=0.1 kgm=0.1 kg的小物塊的小物塊( (可視為質(zhì)點可視為質(zhì)點) )從空中從空中A A點以點以v v0 0=

43、=2 m/s2 m/s的速度被水平拋出的速度被水平拋出, ,恰好從恰好從B B點沿軌道切線方向進入軌道點沿軌道切線方向進入軌道, ,經(jīng)過經(jīng)過C C點后點后沿水平面向右運動至沿水平面向右運動至D D點時點時, ,彈簧被壓縮至最短彈簧被壓縮至最短,C,D,C,D兩點間的水平距離兩點間的水平距離L=L=1.2 m,1.2 m,小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)=0.5,g=0.5,g取取10 m/s10 m/s2 2. .求求: :(1)(1)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上小物塊經(jīng)過圓弧軌道上B B點時速度點時速度v vB B的大小的大小; ;答案答案: :(1)4 m/s(1)4 m/

44、s解析解析: :(1)(1)小物塊恰好從小物塊恰好從B B點沿切線方向進入軌道點沿切線方向進入軌道, ,由幾何關(guān)系有由幾何關(guān)系有v vB B= = =4 m/s=4 m/s. .0sinv(2)(2)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上小物塊經(jīng)過圓弧軌道上C C點時對軌道的壓力大小點時對軌道的壓力大小; ;(3)(3)彈簧的彈性勢能的最大值彈簧的彈性勢能的最大值E Epmpm. .答案答案: :(2)8 N(2)8 N(3)0.8 J(3)0.8 J考點五考點五“傳送帶傳送帶”模型模型題組例練題組例練1.1. 速度同向的水平傳送帶模型速度同向的水平傳送帶模型 如圖所示如圖所示, ,水平傳送帶長為水平傳送帶長為

45、s,s,以速度以速度v v始始終保持勻速運動終保持勻速運動, ,把質(zhì)量為把質(zhì)量為m m的貨物放到的貨物放到A A點點, ,貨物與傳送帶間的動摩擦因貨物與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為數(shù)為,當貨物從當貨物從A A點運動到點運動到B B點的過程中點的過程中, ,摩擦力對貨物做的功不可能是摩擦力對貨物做的功不可能是( ( ) )C CABDABD3.3.導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)學(xué)號 00622365 00622365 傾斜傳送帶模型傾斜傳送帶模型 如圖所示如圖所示, ,繃緊的傳送帶與水平面繃緊的傳送帶與水平面的夾角的夾角=30=30, ,皮帶在電動機的帶動下皮帶在電動機的帶動下, ,始終保持始終保持v v0 0=2 m/s

46、=2 m/s的速率運行的速率運行, ,現(xiàn)現(xiàn)把一質(zhì)量為把一質(zhì)量為m=10 kgm=10 kg的工件的工件( (可看成質(zhì)點可看成質(zhì)點) )輕輕放在皮帶的底端輕輕放在皮帶的底端, ,經(jīng)過時間經(jīng)過時間1.9 s,1.9 s,工件被傳送到工件被傳送到h=1.5 mh=1.5 m的高處的高處, ,取取g=10 m/sg=10 m/s2 2, ,求求: :(1)(1)工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù); ;(2)(2)電動機由于傳送工件多消耗的電能電動機由于傳送工件多消耗的電能. .答案答案: :(2)230 J(2)230 J反思總結(jié)反思總結(jié) 傳送帶問題的分析流程和技巧傳送帶問題的分析流

47、程和技巧(1)(1)分析流程分析流程(2)(2)相對位移相對位移一對相互作用的滑動摩擦力做功所產(chǎn)生的熱量一對相互作用的滑動摩擦力做功所產(chǎn)生的熱量Q=FQ=Ff fx x相對相對, ,其中其中x x相對相對是物體是物體間相對路徑長度間相對路徑長度. .如果兩物體同向運動如果兩物體同向運動,x,x相對相對為兩物體對地位移大小之差為兩物體對地位移大小之差; ;如果兩物體反向運動如果兩物體反向運動,x,x相對相對為兩物體對地位移大小之和為兩物體對地位移大小之和. .(3)(3)功能關(guān)系功能關(guān)系功能關(guān)系分析功能關(guān)系分析:W:WF F=E=Ek k+E+Ep p+Q+Q. .對對W WF F和和Q Q的理

48、解的理解; ;a.a.傳送帶的功傳送帶的功:W:WF F=Fx=Fx傳傳; ;b.b.產(chǎn)生的內(nèi)能產(chǎn)生的內(nèi)能:Q=F:Q=Ff fx x相對相對. .真題在線真題在線體驗高考體驗高考 提素能提素能1.1.(2016(2016四川卷四川卷,1),1)韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項目奪冠的運動員韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項目奪冠的運動員. .他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了保持同一姿態(tài)下滑了一段距離一段距離, ,重力對他做功重力對他做功1 900 J,1 900 J,他克服阻力做功他克服阻力做功100 J,100 J,韓曉鵬在此

49、過韓曉鵬在此過程中程中( ( ) )A.A.動能增加了動能增加了1 900 J1 900 J B. B.動能增加了動能增加了2 000 J2 000 JC.C.重力勢能減小了重力勢能減小了1 900 J1 900 JD.D.重力勢能減小了重力勢能減小了2 000 J2 000 JC C解析解析: :由題可得由題可得, ,重力做功重力做功1 900 J,1 900 J,則重力勢能減少則重力勢能減少1 900 J,1 900 J,選項選項C C正正確確,D,D錯誤錯誤; ;由動能定理由動能定理W WG G-W-WFfFf=E=Ek k可得動能增加可得動能增加1 800 J,1 800 J,選項選項

50、A,BA,B錯誤錯誤. .2.2.(2015(2015天津卷天津卷,10),10)某快遞公司分揀郵件的水平傳輸裝置示意如圖某快遞公司分揀郵件的水平傳輸裝置示意如圖, ,皮帶皮帶在電動機的帶動下保持在電動機的帶動下保持v=1 m/sv=1 m/s的恒定速度向右運動的恒定速度向右運動, ,現(xiàn)將一質(zhì)量為現(xiàn)將一質(zhì)量為m=2 kgm=2 kg的郵件輕放在皮帶上的郵件輕放在皮帶上, ,郵件和皮帶間的動摩擦因數(shù)郵件和皮帶間的動摩擦因數(shù)=0.5.=0.5.設(shè)皮帶足夠長設(shè)皮帶足夠長, ,取取g=10 m/sg=10 m/s2 2, ,在郵件與皮帶發(fā)生相對滑動的過程中在郵件與皮帶發(fā)生相對滑動的過程中, ,求求(1

51、)(1)郵件滑動的時間郵件滑動的時間t;t;(2)(2)郵件對地的位移大小郵件對地的位移大小x;x;解析解析: :(1)(1)設(shè)郵件放到皮帶上與皮帶發(fā)生相對滑動過程中受到的滑動摩設(shè)郵件放到皮帶上與皮帶發(fā)生相對滑動過程中受到的滑動摩擦力為擦力為F,F,則則F=mgF=mg取向右為正方向取向右為正方向, ,對郵件應(yīng)用動量定理對郵件應(yīng)用動量定理, ,有有Ft=mv-0Ft=mv-0聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得t=0.2 s.t=0.2 s.(2)(2)郵件與皮帶發(fā)生相對滑動的過程中郵件與皮帶發(fā)生相對滑動的過程中, ,對郵件應(yīng)用動能定理對郵件應(yīng)用動能定理, ,有有FxFx= = mv mv2 2-

52、0-0聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得x=0.1 m.x=0.1 m.12答案答案: :(1)0.2 s(1)0.2 s(2)0.1 m(2)0.1 m(3)(3)郵件與皮帶間的摩擦力對皮帶做的功郵件與皮帶間的摩擦力對皮帶做的功W.W.解析解析: :(3)(3)郵件與皮帶發(fā)生相對滑動過程中郵件與皮帶發(fā)生相對滑動過程中, ,設(shè)皮帶相對地面的位移為設(shè)皮帶相對地面的位移為s,s,則則s=vts=vt摩擦力對皮帶做的功摩擦力對皮帶做的功W=-FsW=-Fs聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得W=-2 J.W=-2 J.答案答案: :(3)-2 J(3)-2 J3.3.(2016(2016全國全國卷卷,25

53、),25)輕質(zhì)彈簧原長為輕質(zhì)彈簧原長為2l,2l,將彈簧豎直放置在地面上將彈簧豎直放置在地面上, ,在在其頂端將一質(zhì)量為其頂端將一質(zhì)量為5m5m的物體由靜止釋放的物體由靜止釋放, ,當彈簧被壓縮到最短時當彈簧被壓縮到最短時, ,彈簧長彈簧長度為度為l.l.現(xiàn)將該彈簧水平放置現(xiàn)將該彈簧水平放置, ,一端固定在一端固定在A A點點, ,另一端與物塊另一端與物塊P P接觸但不連接觸但不連接接.AB.AB是長度為是長度為5l5l的水平軌道的水平軌道,B,B端與半徑為端與半徑為l l的光滑半圓軌道的光滑半圓軌道BCDBCD相切相切, ,半半圓的直徑圓的直徑BDBD豎直豎直, ,如圖所示如圖所示. .物塊物塊P P與與ABAB間的動摩擦因數(shù)間的動摩擦因數(shù)=0.5.=0.5.用外力推用外力推動物塊動物塊P,P,將彈簧壓縮至長度將彈簧壓縮至長度l,l,然后放開然后放開,P,P開始沿軌道運動開始沿軌道運動. .重力加速度重力加速度大小為大小為g.g.(1)(1)若若P P的質(zhì)量為的質(zhì)量為m,m,求求P P到達到達B B點時速度的大小以及它離開圓軌道后落回到點時速度的大小以及它離開圓軌道后落回到ABAB上的位置與上的位置與B B點之間的距離點之間的距離. .(2)(2)若若P P能滑上圓軌道能滑上圓軌道, ,且仍能沿圓軌道滑下且仍能沿圓軌道滑下, ,求求P P的質(zhì)量的取值范圍的質(zhì)量的取值范圍. .