高中物理 第四章 機械能和能源 第5節(jié) 機械能守恒定律 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、考點突破 知識點 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式并能解決實際問題； 3. 掌握摩擦力做功和產(chǎn)熱的計算。 選擇題 解答題 本知識點是高考考查重點，每年必考，屬于動力學(xué)中較于綜合的內(nèi)容，涉及知識多，對各知識點能起到串聯(lián)的作用。在考試中常以綜合計算題出現(xiàn)。 二、重難點提示 重點：1. 熟練掌握守恒定律的表達式并能解決實際問題； 2. 理解能量守恒的物理思想。 難點：1. 摩擦力做功與摩擦力產(chǎn)熱的區(qū)別； 2. 功和能量變化的對應(yīng)關(guān)系。 一、能量守恒定律 1. 內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，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[如動能、勢能（包括重力勢能、彈性勢能、電勢能）、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的表達式； （3）列出能量守恒關(guān)系式：ΔE＝ΔE。 二、摩擦力做功的特點及應(yīng)用 1. 靜摩擦力做功的特點： （1）靜摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功。 （2）相互作用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零。 （3）靜摩擦力做功時，只有機械能的相互轉(zhuǎn)移，不會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 2. 滑動摩擦力做功的特點： （1）滑動摩擦力可以做正功，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機械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能； ②有一部分機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）摩擦生熱的計算：Q＝Ffx，其中x為相互摩擦的兩個物體間的相對位移。 ①從功的角度看，一對滑動摩擦力對系統(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處進入槽內(nèi)，到達b后沿斜坡bb′向上滑行，已知到達的最高處距水平面ab的高度為h；接著小物塊沿斜坡bb′滑下并從b處進入槽內(nèi)反向運動，若不考慮空氣阻力，則（　?。? A. 小物塊再運動到a處時速度變?yōu)榱? B. 小物塊每次經(jīng)過圓弧槽最低點時對槽的壓力不同 C. 小物塊不僅能再運動到a處，還能沿斜坡aa′向上滑行，上升的最大高度為h D. 小物塊不僅能再運動到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處時，由動能定理得0－0＝mgh－Ffx，在圓槽的任意一點處有＝μFN，從b點反向運動時，速度比第一次經(jīng)過槽時小，所以所需向心力減小，即FN減小，則Ff會減小，所以xh′，所以沿a向上滑的高度小于h，C錯誤，D正確；在最低點時，F(xiàn)N－mg＝m，每次經(jīng)過最低點，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，足夠長的傳送帶以恒定速率順時針運行。將一個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靜止，勻速運動到達傳送帶頂端。下列說法中正確的是（　?。? A. 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 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 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械能的增加量 D. 物體從底端到頂端全過程機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摩擦力，物體所受的摩擦力方向沿斜面向上，物體同時也向上運動，故摩擦力對物體做正功，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械能的增加量等于 ，滑動摩擦力做功，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械能的增加量，C正確，A錯誤； 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與重力勢能的增加量之和，B錯誤； 除重力外其它力做的功是機械能變化的量度，由于支持力不做功，故物體從底端到頂端全過程機械能的增加量等于全過程摩擦力對物體所做的功，大于全過程物體與傳送帶間的摩擦生熱，選項D錯誤。 答案：C 【易錯警示】 滑動摩擦力做功，摩擦生熱是兩個不同的概念，滑動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?，F(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上，使它從靜止開始運動，物塊和小車之間摩擦力的大小為Ff，當(dāng)小車運動的位移為x時，物塊剛好滑到小車的最右端。若小物塊可視為質(zhì)點，則（　?。? A. 物塊受到的摩擦力對物塊做的功與小車受到的摩擦力對小車做功的代數(shù)和為零 B. 整個過程物塊和小車間摩擦產(chǎn)生的熱量為Ffl C. 小車的末動能為Ffx D. 整個過程，物塊和小車增加的機械能為F（x＋l） 思路分析：滑動摩擦力對物塊做的功為，對小車做功為，故代數(shù)和為，小于零，A錯誤；摩擦生熱，故B正確；對小車應(yīng)用動能定理得，故小車的末動能為，C正確；根據(jù)功能關(guān)系，機械能的增量等于除重力外其他里做的功，即為，D錯誤。 答案：BC