高考物理二輪復習 第1部分 核心突破 專題2 能量、動量和原子物理 第2講 功能關系和能量守恒課件

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1、核心專題突破第一部分第一部分專題二能量、動量和原子物理專題二能量、動量和原子物理第第2 2講功能關系和能量守恒講功能關系和能量守恒欄目導航欄目導航2 2年考情回顧年考情回顧熱點題型突破熱點題型突破熱點題源預測熱點題源預測對點規(guī)范演練對點規(guī)范演練逐題對點特訓逐題對點特訓2 2年考情回顧年考情回顧設設問問方方式式彈簧模型中的彈簧模型中的機械能守恒機械能守恒例例(2016全國卷全國卷甲，甲，21題題)(2015天津卷，天津卷，5題題)圓周運動中的圓周運動中的機械能守恒機械能守恒例例(2016全國卷全國卷，24題題)(2015 海南卷，海南卷，14題題)連接體模型中連接體模型中的機械能守恒的機械能守恒

2、例例(2015全國卷全國卷，21題題)(2015江蘇卷，江蘇卷，14題題) 命題規(guī)律：命題規(guī)律： 機械能守恒定律是歷年高考的重點，命題規(guī)律是：機械能守恒定律是歷年高考的重點，命題規(guī)律是：(1)判斷判斷系統(tǒng)在某一過程機械能是否守恒；系統(tǒng)在某一過程機械能是否守恒；(2)結合物體的平拋運動，結合物體的平拋運動，圓周運動等典型運動應用機械能守恒定律；圓周運動等典型運動應用機械能守恒定律；(3)結合彈簧、結合彈簧、桿和繩等相互作用的系統(tǒng)考查機械能守恒定律桿和繩等相互作用的系統(tǒng)考查機械能守恒定律熱點題型突破熱點題型突破題型一題型一機械能守恒定律的應用機械能守恒定律的應用 2機械能是否守恒的判斷方法機械能是

3、否守恒的判斷方法 (1)用做功來判斷：分析物體或系統(tǒng)受力情況用做功來判斷：分析物體或系統(tǒng)受力情況(包括內(nèi)力和外包括內(nèi)力和外力力)，明確各力做功的情況，若對物體或系統(tǒng)只有重力或彈，明確各力做功的情況，若對物體或系統(tǒng)只有重力或彈力做功，沒有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零，則力做功，沒有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零，則機械能守恒機械能守恒 (2)用能量轉(zhuǎn)化來判定：若物體系中只有動能和勢能的相互用能量轉(zhuǎn)化來判定：若物體系中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系機械能轉(zhuǎn)化而無機械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系機械能守恒守恒 (3)對一些繩子突然繃緊的問題，除非題目特

4、別說明，機械對一些繩子突然繃緊的問題，除非題目特別說明，機械能必定不守恒能必定不守恒BD 突破點撥突破點撥 (1)“光滑固定斜面光滑固定斜面”“”“光滑短圓弧光滑短圓弧”“”“光滑水平面光滑水平面”說明說明A、B兩球不受摩擦力的作用兩球不受摩擦力的作用 (2)A、B兩球兩球(含輕桿含輕桿)組成的系統(tǒng)，從靜止到滑到水平面上組成的系統(tǒng)，從靜止到滑到水平面上的整個過程中只有的整個過程中只有_力做功，故機械能力做功，故機械能_ (3)A球、球、B球都在斜面上下滑的過程中，兩球各自的機械能球都在斜面上下滑的過程中，兩球各自的機械能都都_B球剛滑到水平面到球剛滑到水平面到A球剛滑到水平面的過程球剛滑到水平

5、面的過程中，中，B球的機械能球的機械能_，A球的機械能球的機械能_ 【變式考法變式考法】 在上述題在上述題1中，系統(tǒng)下滑的整個過程中桿的彈中，系統(tǒng)下滑的整個過程中桿的彈力對力對A球做多少功？球做多少功？A球機械能如何變化？球機械能如何變化？C AD 1機械能守恒定律的三種表達式機械能守恒定律的三種表達式 (1)守恒觀點：守恒觀點：EK1Ep1EK2Ep2 (2)轉(zhuǎn)化觀點：轉(zhuǎn)化觀點：EpEk (3)轉(zhuǎn)移觀點：轉(zhuǎn)移觀點：EA增增EB減減 2判斷機械能是否守恒的三個注意判斷機械能是否守恒的三個注意 (1)必須準確地選擇系統(tǒng)，在此基礎上分析內(nèi)力和外力的做必須準確地選擇系統(tǒng)，在此基礎上分析內(nèi)力和外力的做

6、功情況，判斷系統(tǒng)機械能是否守恒；功情況，判斷系統(tǒng)機械能是否守恒； (2)當研究對象當研究對象(除地球以外除地球以外)只有一個物體時，往往根據(jù)是否只有一個物體時，往往根據(jù)是否“只有重力做功只有重力做功”來判定機械能是否守恒；來判定機械能是否守恒； (3)當研究對象當研究對象(除地球以外除地球以外)由多個物體組成時，往往根據(jù)是由多個物體組成時，往往根據(jù)是否否“沒有摩擦和介質(zhì)阻力沒有摩擦和介質(zhì)阻力”來判定機械能是否守恒來判定機械能是否守恒 命題規(guī)律：命題規(guī)律： 功能關系是歷年高考的重點和熱點，是必考的命題特點功能關系是歷年高考的重點和熱點，是必考的命題特點是：是：(1)功和能量變化的對應關系的應用；

7、功和能量變化的對應關系的應用；(2)對滑動摩擦做對滑動摩擦做功與產(chǎn)生內(nèi)能功與產(chǎn)生內(nèi)能(熱量熱量)關系的應用；關系的應用； (3)結合力和運動關系，功和能關系，考查學生的綜合分析結合力和運動關系，功和能關系，考查學生的綜合分析能力能力題型二題型二功能關系的應用功能關系的應用 方法點撥：方法點撥： 1常見的功能關系常見的功能關系 (1)合外力做功與動能的關系：合外力做功與動能的關系：W合合Ek. (2)重力做功與重力勢能的關系：重力做功與重力勢能的關系：WGEp. (3)彈力做功與彈性勢能的關系：彈力做功與彈性勢能的關系：W彈彈Ep. (4)除重力彈力以外其他力做功與機械能的關系：除重力彈力以外其

8、他力做功與機械能的關系： W其他其他E機機 (5)滑動摩擦力做功與內(nèi)能的關系：滑動摩擦力做功與內(nèi)能的關系：Ffx相對相對E內(nèi)內(nèi) (6)電場力做功與電勢能的關系：電場力做功與電勢能的關系：WeEp. 2功能關系的選用原則：功能關系的選用原則： (1)在應用功能關系解決具體問題的過程中，若只涉及動能在應用功能關系解決具體問題的過程中，若只涉及動能的變化用動能定理分析的變化用動能定理分析 (2)只涉及重力勢能的變化用重力做功與重力勢能變化的關只涉及重力勢能的變化用重力做功與重力勢能變化的關系分析系分析 (3)只涉及機械能變化用除重力和彈力之外的力做功與機械只涉及機械能變化用除重力和彈力之外的力做功與

9、機械能變化的關系分析能變化的關系分析 (4)只涉及電勢能的變化用電場力做功與電勢能變化的關系只涉及電勢能的變化用電場力做功與電勢能變化的關系分析分析 (5)只涉及彈性勢能的變化用彈力做功與彈性勢能變化的關只涉及彈性勢能的變化用彈力做功與彈性勢能變化的關系分析系分析 (1)小球的初速度小球的初速度v0. (2)小球第二次通過小球第二次通過C點時對軌道的壓力點時對軌道的壓力FC (3)小球第二次通過小球第二次通過C點后在點后在CD段上運動的總路程段上運動的總路程s. 突破點撥突破點撥 (1)沿軌道完成一周運動，恰好到達軌道最高點的速度最小沿軌道完成一周運動，恰好到達軌道最高點的速度最小必須為零必須

10、為零 (2)回到回到B點時最小速度為零點時最小速度為零 (3)小球第二次通過小球第二次通過C點，做圓周運動點，做圓周運動 【變式考法變式考法】 上述考題上述考題1中，小球在運動過程中最終損失的中，小球在運動過程中最終損失的機械能是多少？機械能是多少？BD 3(2016浙江五校二次聯(lián)考浙江五校二次聯(lián)考)如圖所示，在水平軌道豎直安放一個與水平面夾如圖所示，在水平軌道豎直安放一個與水平面夾角為角為，長度為，長度為L0，以，以v0逆時針勻速轉(zhuǎn)動的傳送帶和一半徑為逆時針勻速轉(zhuǎn)動的傳送帶和一半徑為R的豎直圓形光滑的豎直圓形光滑軌道，水平軌道的軌道，水平軌道的PQ段鋪設特殊材料，調(diào)節(jié)其初始長度為段鋪設特殊材

11、料，調(diào)節(jié)其初始長度為L；水平軌道左側(cè)有；水平軌道左側(cè)有一輕質(zhì)彈簧，左端固定，彈簧處于自然伸長狀態(tài)小物塊一輕質(zhì)彈簧，左端固定，彈簧處于自然伸長狀態(tài)小物塊A輕放輕放(初速度為初速度為0)在在傳送帶頂端，通過傳送帶、水平軌道、圓形軌道、水平軌道后與彈簧接觸，之傳送帶頂端，通過傳送帶、水平軌道、圓形軌道、水平軌道后與彈簧接觸，之后后A壓縮彈簧并被彈簧彈回壓縮彈簧并被彈簧彈回(彈回速度為剛與彈簧接觸時速度的一半彈回速度為剛與彈簧接觸時速度的一半)，經(jīng)水平軌，經(jīng)水平軌道返回圓形軌道，物塊道返回圓形軌道，物塊A可視為質(zhì)點已知可視為質(zhì)點已知R0.2 m，37 ，L01.8 m，L1.0 m，v06 m/s，物

12、塊，物塊A質(zhì)量為質(zhì)量為m1 kg，與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為10.5，與，與PQ段間的動摩擦因數(shù)為段間的動摩擦因數(shù)為20.2，軌道其他部分摩擦不計，物塊從，軌道其他部分摩擦不計，物塊從傳送帶滑到水平軌道時機械能不損失取傳送帶滑到水平軌道時機械能不損失取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：，求： (1)物塊物塊A滑到傳送帶底端時速度的大?。换絺魉蛶У锥藭r速度的大?。?(2)物塊物塊A剛與彈簧接觸時的速度大?。粍偱c彈簧接觸時的速度大?。?(3)物塊物塊A返回到圓形軌道的高度；返回到圓形軌道的高度； (4)若僅調(diào)節(jié)若僅調(diào)節(jié)PQ段的長度段的長度L，當

13、，當L滿足什么條件時，滿足什么條件時，A物塊能物塊能返回圓形軌道且能沿軌道運動而不會脫離軌道？返回圓形軌道且能沿軌道運動而不會脫離軌道？ 功能關系的應用功能關系的應用“五注意五注意” (1)分清是什么力做功，并且分析該力做正功還是做負功；分清是什么力做功，并且分析該力做正功還是做負功；根據(jù)功能之間的對應關系，判定能的轉(zhuǎn)化形式，確定能量根據(jù)功能之間的對應關系，判定能的轉(zhuǎn)化形式，確定能量之間的轉(zhuǎn)化情況之間的轉(zhuǎn)化情況 (2)也可以根據(jù)能量之間的轉(zhuǎn)化情況，確定是什么力做功，也可以根據(jù)能量之間的轉(zhuǎn)化情況，確定是什么力做功，尤其可以方便計算變力做功的多少尤其可以方便計算變力做功的多少 (3)功能關系反映了

14、做功和能量轉(zhuǎn)化之間的對應關系，功是功能關系反映了做功和能量轉(zhuǎn)化之間的對應關系，功是能量轉(zhuǎn)化的量度和原因，在不同問題中的具體表現(xiàn)不同能量轉(zhuǎn)化的量度和原因，在不同問題中的具體表現(xiàn)不同 (4)一對相互作用的靜摩擦力做功代數(shù)和為一對相互作用的靜摩擦力做功代數(shù)和為0，不改變系統(tǒng)機，不改變系統(tǒng)機械能械能 (5)一對相互作用的滑動摩擦力做功代數(shù)和小于一對相互作用的滑動摩擦力做功代數(shù)和小于0，系統(tǒng)機械，系統(tǒng)機械能減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能能減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能題型三題型三能量守恒定律的應用能量守恒定律的應用 命題規(guī)律：命題規(guī)律： 能量守恒定律是高考命題的熱點，命題規(guī)律是：能量守恒定律是高考命題的熱點，命題規(guī)律是：(1)能量

15、守能量守恒定律結合動力學知識考查力學綜合問題；恒定律結合動力學知識考查力學綜合問題；(2)能量守恒定能量守恒定律應用于電場和磁場及電磁感應現(xiàn)象考查力電綜合問題律應用于電場和磁場及電磁感應現(xiàn)象考查力電綜合問題 方法點撥：方法點撥： 1對能量守恒定律的理解對能量守恒定律的理解 (1)內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能內(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)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變的物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變 (2)兩種理解：兩種理解：

16、某種形式的能量減小，一定存在其他形式某種形式的能量減小，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；的能量增加，且減少量和增加量一定相等；某物體的能某物體的能量減少，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量一定相等 2應用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律解題的步驟應用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律解題的步驟 (1)明確研究對象和研究過程，了解對應的受力情況和運動明確研究對象和研究過程，了解對應的受力情況和運動情況情況 (2)分析有哪些力做功，相應的有多少形式的能參與了轉(zhuǎn)化，分析有哪些力做功，相應的有多少形式的能參與了轉(zhuǎn)化，如動能、勢能如動能、勢能

17、(包括重力勢能、彈性勢能、電勢能包括重力勢能、彈性勢能、電勢能)、內(nèi)能、內(nèi)能等等 (3)明確哪種形式的能量增量，哪種形式的能量減小，并且明確哪種形式的能量增量，哪種形式的能量減小，并且列出減小的能量列出減小的能量E減減和增加的能量和增加的能量E增增的表達式的表達式 (4)列出能量轉(zhuǎn)化守恒關系式：列出能量轉(zhuǎn)化守恒關系式：E減減E增增，求解未知量，求解未知量，并對結果進行討論并對結果進行討論 1. (2016西安質(zhì)檢西安質(zhì)檢)如圖所示，固定斜面的傾角如圖所示，固定斜面的傾角30 ，物體，物體A與斜面與斜面之間的動摩擦因素為之間的動摩擦因素為，輕彈簧下端固定在斜面底端，彈簧處于原長時，輕彈簧下端固定

18、在斜面底端，彈簧處于原長時上端位于上端位于C點用一根不可伸長的輕繩跨過輕質(zhì)光滑的定滑輪連接物體點用一根不可伸長的輕繩跨過輕質(zhì)光滑的定滑輪連接物體A和和B，滑輪右側(cè)繩子與斜面平行，滑輪右側(cè)繩子與斜面平行，A的質(zhì)量為的質(zhì)量為2m，B的質(zhì)量為的質(zhì)量為m，初始，初始時物體時物體A到到C點的距離為點的距離為L.現(xiàn)給現(xiàn)給A、B一初速度一初速度v0使使A開始沿斜面向下運動，開始沿斜面向下運動，B向上運動，物體向上運動，物體A將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈到將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈到C點已知重力加點已知重力加速度為速度為g，不計空氣阻力，整個過程中，輕繩始終處于伸直狀態(tài)，求：，不計空氣阻力，整個過程中，輕繩

19、始終處于伸直狀態(tài)，求： (1)物體物體A向下運動剛到向下運動剛到C點時的速度點時的速度 (2)彈簧的最大壓縮量彈簧的最大壓縮量 (3)彈簧中的最大彈性勢能彈簧中的最大彈性勢能 突破點撥突破點撥 (1)物體物體A將彈簧壓縮到最短時，彈簧的壓縮量最大，其彈性將彈簧壓縮到最短時，彈簧的壓縮量最大，其彈性勢能也最大勢能也最大 (2)物體物體A將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈到將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈到C點，物體的速點，物體的速度應為零度應為零 【變式考法變式考法】 考題考題1中，中，A和和B系統(tǒng)在從開始到返回系統(tǒng)在從開始到返回C過程中過程中的機械能的減小量是多少？的機械能的減小量是多少？BD 3(20

20、16太原模擬太原模擬)如圖所示，在豎直平面內(nèi)，粗糙的斜面如圖所示，在豎直平面內(nèi)，粗糙的斜面軌道軌道AB的下端與光滑的圓弧軌道的下端與光滑的圓弧軌道BCD相切于相切于B，C是最低點，是最低點，圓心角圓心角BOC37，D與圓心與圓心O等高，圓弧軌道半徑等高，圓弧軌道半徑R1.0 m，現(xiàn)有一個質(zhì)量為，現(xiàn)有一個質(zhì)量為m0.2 kg可視為質(zhì)點的小物體，從可視為質(zhì)點的小物體，從D點的正上方點的正上方E點處自由下落，點處自由下落，DE距離距離h1.6 m，小物體與，小物體與斜面斜面AB之間的動摩擦因數(shù)之間的動摩擦因數(shù)0.5.取取sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2，求：，求： (1)小物

21、體第一次通過小物體第一次通過C點時軌道對小物體的支持力點時軌道對小物體的支持力FN的大?。坏拇笮?； (2)要使小物體不從斜面頂端飛出，斜面的長度要使小物體不從斜面頂端飛出，斜面的長度LAB至少要多長；至少要多長； (3)若斜面已經(jīng)滿足若斜面已經(jīng)滿足(2)要求，小物體從要求，小物體從E點開始下落，直至最后在光滑圓點開始下落，直至最后在光滑圓弧軌道做周期性運動，在此過程中系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量弧軌道做周期性運動，在此過程中系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量Q的大小的大小 能量守恒定律的應用技巧能量守恒定律的應用技巧 (1)若過程只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，應首先考慮應用機械能守恒定若過程只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化

22、，應首先考慮應用機械能守恒定律律 (2)若過程涉及摩擦力做功，一般應考慮應用動能定理或能量守恒定若過程涉及摩擦力做功，一般應考慮應用動能定理或能量守恒定律律 (3)若過程涉及電勢能和機械能之間的轉(zhuǎn)化，應考慮應用能量守恒定若過程涉及電勢能和機械能之間的轉(zhuǎn)化，應考慮應用能量守恒定律律 (4)無論運用哪種形式的功能關系，都應遵照下列步驟：無論運用哪種形式的功能關系，都應遵照下列步驟： 確定始末狀態(tài)；確定始末狀態(tài)； 分析哪種形式的能量增加，哪種形式的能量減少，是什么力做功所致；分析哪種形式的能量增加，哪種形式的能量減少，是什么力做功所致； 列出能量的增加量和減少量的具體表達式、使列出能量的增加量和減少

23、量的具體表達式、使E 增增E減減 動力學和功能觀點的綜合應用動力學和功能觀點的綜合應用熱點題源預測熱點題源預測考考向向預預測測應用動力學和功能觀點分解力學綜合問應用動力學和功能觀點分解力學綜合問題是高考命題的熱點，一般是計算題的題是高考命題的熱點，一般是計算題的壓軸題涉及的過程一般是二到三個的壓軸題涉及的過程一般是二到三個的多過程的物理情景，涉及的有彈簧模型，多過程的物理情景，涉及的有彈簧模型，傳送帶模型，圓周運動模型等典型的物傳送帶模型，圓周運動模型等典型的物理模型問題理模型問題解解題題關關鍵鍵1.對于多過程分析的關鍵是：對于多過程分析的關鍵是：(1)分析多分析多過程問題時要注意對各個運動過

24、程獨立過程問題時要注意對各個運動過程獨立分析，不同過程往往通過連接點的速度分析，不同過程往往通過連接點的速度建立聯(lián)系，有時對整個過程應用能量的建立聯(lián)系，有時對整個過程應用能量的觀點解決問題會更簡單觀點解決問題會更簡單(2)對于涉及滑對于涉及滑動摩擦力的過程一定不能用機械能守恒動摩擦力的過程一定不能用機械能守恒定律來求解對于非勻變速直線運動過定律來求解對于非勻變速直線運動過程，不能用運動學公式求解但可用動程，不能用運動學公式求解但可用動能定理、能量守恒定律或功能關系求能定理、能量守恒定律或功能關系求解解失失分分防防范范常見的失分點：常見的失分點：(1)不理解題述物理情景，不會從中獲取有用信息；不

25、理解題述物理情景，不會從中獲取有用信息；(2)抓不住題設抓不住題設條件中的關鍵信息，不能正確選擇研究對象及物理過程；條件中的關鍵信息，不能正確選擇研究對象及物理過程；(3)不能不能正確列出動力學方程或功能關系式；正確列出動力學方程或功能關系式；(4)應用數(shù)學知識處理物理問應用數(shù)學知識處理物理問題的能力較差題的能力較差防范措施：防范措施：(1)多練審題基本功，去偽存真，抓關鍵點；多練審題基本功，去偽存真，抓關鍵點；(2)仔細研究物理過程仔細研究物理過程找突破口，如隱含條件，臨界條件等；找突破口，如隱含條件，臨界條件等；(3)當涉及恒力及時間時，當涉及恒力及時間時，一般用動力學法；當涉及功、能及位

26、移時一般用功能法一般用動力學法；當涉及功、能及位移時一般用功能法. 【預測預測】 (2016淄博一模淄博一模)如圖所示是用傳送帶裝運煤塊的示意圖其如圖所示是用傳送帶裝運煤塊的示意圖其中傳送帶長中傳送帶長L6 m，傾角，傾角37，煤塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)，煤塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.8，傳送帶的主動輪和從動輪半徑相等主動輪軸頂端與運煤車底板，傳送帶的主動輪和從動輪半徑相等主動輪軸頂端與運煤車底板間的豎直高度間的豎直高度H1.8 m，與運煤車車廂中心的水平距離，與運煤車車廂中心的水平距離x1.2 m現(xiàn)在現(xiàn)在傳送帶底端由靜止釋放一些煤塊傳送帶底端由靜止釋放一些煤塊(可視為質(zhì)點可視為質(zhì)點)，質(zhì)量，質(zhì)量m5 kg，煤塊在，煤塊在傳送帶的作用下運送到高處要使煤塊在輪的最高點水平拋出并落在車傳送帶的作用下運送到高處要使煤塊在輪的最高點水平拋出并落在車廂中心取廂中心取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：求： (1)煤塊在輪的最高點水平拋出時的速度；煤塊在輪的最高點水平拋出時的速度； (2)主動輪和從動輪的半徑主動輪和從動輪的半徑R； (3)電動機運送煤塊多消耗的電能電動機運送煤塊多消耗的電能對點規(guī)范演練對點規(guī)范演練逐題對點特訓逐題對點特訓