高考物理一轮总复习精品课件 第5章 机械能 第4讲 功能关系 能量守恒定律 (2).ppt

研考点精准突破考点一功能关系的理解和应用(自主探究)1.理解功能关系的两个关键方面(1)做功的过程是能量转化的过程。不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的。(2)功是能量转化的量度,功和能的关系,一是体现为不同的力做功,对应不同形式的能转化,具有一一对应关系,二是做功的多少与能量转化的多少在数量上相等。2.功能关系的四条选用原则(1)只涉及动能的变化时,用动能定理分析。(2)只涉及重力势能的变化时,用重力做功与重力势能变化的关系分析。(3)只涉及机械能变化时,用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析。(4)只涉及电势能的变化时,用电场力做功与电势能变化的关系分析。对点演练1.(多选)悬崖跳水是一项极具挑战性的极限运动,需要运动员具有非凡的胆量和过硬的技术。跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,设质量为m的运动员刚入水时的速度为v,水对运动员的阻力大小恒为F,重力加速度为g,那么在运动员减速下降深度为h的过程中,下列说法正确的是()A.运动员的动能减少了(F-mg)hB.运动员的重力势能减少了mgh-mv2C.运动员的机械能减少了FhD.运动员的机械能减少了mgh答案AC解析合力做的功等于动能的变化量,合力做的功为(mg-F)h,故运动员动能减少了(F-mg)h,A正确;克服重力做的功等于重力势能的变化量,故运动员重力势能减少了mgh,B错误;重力以外的力做的功等于机械能的变化量,故运动员机械能减少了Fh,C正确,D错误。2.(多选)(2020全国Ⅰ卷)一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑,其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示,重力加速度取10m/s2。则()A.物块下滑过程中机械能不守恒B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5C.物块下滑时加速度的大小为6.0m/s2D.当物块下滑2.0m时机械能损失了12J答案AB解析本题可根据图像分析出物块下滑过程中损失的机械能。由图像可知,物块在斜面顶端时重力势能为30J,物块滑到斜面底端时动能为10J,该过程损失了20J的机械能,所以物块下滑过程中机械能不守恒,选项A正确;物块在斜面顶端时,mgh=30J,在下滑全过程中由能量守恒得μmgcosθ·s=20J,解得m=1kg,μ=0.5,选项B正确;物块下滑时mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得a=2.0m/s2,选项C错误;物块下滑2.0m时损失的机械能为Q=μmgcosθ·s=0.5×10×0.8×2.0J=8J,选项D错误。考点二摩擦力做功与能量转化(师生共研)两种摩擦力的做功情况比较比较项目静摩擦力滑动摩擦力不同点能量的转化方面只有能量的转移,而没有能量的转化两种可能效果:①机械能全部转化为内能;②有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移,另外一部分转化为内能一对摩擦力的总功方面一对静摩擦力所做功的代数和等于零一对滑动摩擦力所做功的代数和不为零,总功W=-Ff·s相对,即摩擦时产生的热量相同点两种摩擦力对物体可以做正功、负功,还可以不做功典例1.如图所示,一物体质量m=2kg,在倾角θ=37°的斜面上的A点以初速度v0=3m/s下滑,A点距弹簧上端B的距离lAB=4m。当物体到达B后将弹簧压缩到C点,最大压缩量lBC=0.2m,然后物体又被弹簧弹上去,弹到的最高位置为D点,D点与A点的距离lAD=3m。挡板及弹簧质量不计,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;(2)弹簧的最大弹性势能Epm。思维点拨解答本题正确选择研究过程显得非常关键,物体与斜面间的动摩擦因数μ必须通过求克服摩擦力做功来计算,而克服摩擦力做功等于系统减小的机械能(不是物体减小的机械能),选A到B过程不能求出减小的动能,选A到C过程求第(1)问是容易出错的一个做法,看起来既能求减小的动能又能求减小的重力势能,但这样忽视了同时增加了弹簧的弹性势能,显然求出的是物体减小的机械能,而不是等于系统减小的机械能;(2)问中求问题在C点时弹簧的最大弹性势能选A到C过程就非常容易了。答案(1)0.52(2)24.4J解析(1)物体在D点与开始的位置A点相比:重力势能减少ΔEp=mglADsinθ=36J机械能减少ΔE=ΔEk+ΔEp=45J减少的机械能用于克服摩擦力做功,即Wf=Ffl=45J,而路程l=lAB+2lBC+lAB-lAD=5.4m,(2)物体由A点到C点的过程:重力势能减少ΔEp=mglACsinθ=50.4