高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題整合高頻突破 專題二 功和能 動(dòng)量 6 能量轉(zhuǎn)化與守恒定律課件

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1、第6講能量轉(zhuǎn)化與守恒定律-2-知識(shí)脈絡(luò)梳理規(guī)律方法導(dǎo)引1.知識(shí)規(guī)律(1)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式。 ,即Ep+Ek=Ep+Ek,即物體初狀態(tài)的機(jī)械能等于末狀態(tài)的機(jī)械能。Ep+Ek=0,即系統(tǒng)勢(shì)能的變化量與系統(tǒng)動(dòng)能的變化量的代數(shù)和等于0。E1+E2=0,即組成系統(tǒng)的兩個(gè)物體中,物體1的機(jī)械能的變化量與物體2的機(jī)械能的變化量的代數(shù)和等于0。E1增=E2減,即物體1的機(jī)械能的增加量等于物體2的機(jī)械能的減少量。(2)不同的力做功對(duì)應(yīng)不同形式的能的改變。重力的功等于重力勢(shì)能的變化,即WG=-Ep。彈力的功等于彈性勢(shì)能的變化,即W彈=-Ep。合力的功等于動(dòng)能的變化,即W=Ek。重力(或彈簧彈力)之外的其他力

2、的功等于機(jī)械能的變化,即W其他=E?；瑒?dòng)摩擦力做的功等于系統(tǒng)中內(nèi)能的變化,即Q=Ffl相對(duì)。-3-知識(shí)脈絡(luò)梳理規(guī)律方法導(dǎo)引2.思想方法(1)物理思想:守恒思想、轉(zhuǎn)化思想。(2)物理方法:守恒法、轉(zhuǎn)化法、轉(zhuǎn)移法。-4-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用機(jī)械能守恒的判斷方法及多個(gè)物體的機(jī)械能守恒是高考考查的重點(diǎn),常以選擇題和計(jì)算題形式考查。例1如圖所示,固定的豎直光滑長(zhǎng)桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán),圓環(huán)與處于水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接,彈簧的另一端連接在墻上,且處于原長(zhǎng)狀態(tài)?，F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開(kāi)始下滑,已知彈簧原長(zhǎng)為l,圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)彈簧的長(zhǎng)度變?yōu)?l(未超過(guò)彈性限度),則在圓環(huán)下滑

3、到最大距離的過(guò)程中()A.圓環(huán)的機(jī)械能守恒B.彈簧彈性勢(shì)能變化了C.圓環(huán)下滑到最大距離時(shí),所受合力為零D.圓環(huán)重力勢(shì)能與彈簧彈性勢(shì)能之和保持不變B -5-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三-6-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三例2如圖所示,左側(cè)為一個(gè)半徑為R的半球形的碗固定在水平桌面上,碗口水平,O點(diǎn)為球心,碗的內(nèi)表面及碗口光滑。右側(cè)是一個(gè)固定光滑斜面,斜面足夠長(zhǎng),傾角=30。一根不可伸長(zhǎng)的不計(jì)質(zhì)量的細(xì)繩跨在碗口及光滑斜面頂端的光滑定滑輪兩端上,繩的兩端系有質(zhì)量分別為m1、m2的小球A、B(可視為質(zhì)點(diǎn)),且m1m2。開(kāi)始時(shí)球A恰在右端碗口水平直徑M處,球B在斜面上且距離斜面頂端足夠遠(yuǎn),此時(shí)連接兩球的

4、細(xì)繩與斜面平行且恰好伸直。當(dāng)球A由靜止釋放運(yùn)動(dòng)到球心O的正下方N點(diǎn)時(shí)細(xì)繩突然斷開(kāi),不計(jì)細(xì)繩斷開(kāi)瞬間的能量損失。(1)求小球B沿斜面上升的最大距離x。-7-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三-8-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三-9-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三規(guī)律方法利用機(jī)械能守恒定律解題三點(diǎn)注意事項(xiàng)1.研究對(duì)象的選取:研究對(duì)象的選取是解題的首要環(huán)節(jié),有的問(wèn)題選單個(gè)物體(實(shí)為一個(gè)物體與地球組成的系統(tǒng))為研究對(duì)象;有的選幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象。如圖所示單選物體A機(jī)械能不守恒,但選物體A、B二者組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。-10-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三2.研究過(guò)程的選取:研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分幾

5、個(gè)階段,有的階段機(jī)械能守恒,而有的階段機(jī)械能不守恒,因此在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題時(shí)要注意過(guò)程的選取。3.機(jī)械能是否守恒的判斷:(1)用做功來(lái)判斷,看重力(或彈簧彈力)以外的其他力做功代數(shù)和是否為0。(2)用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判斷,看是否有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。(3)對(duì)一些繩子突然繃緊、物體間碰撞等問(wèn)題,機(jī)械能一般不守恒,除非題目中有特別說(shuō)明或暗示。-11-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三拓展訓(xùn)練1(多選)如圖所示,滑塊a、b的質(zhì)量均為m,a套在固定豎直桿上,與光滑水平地面相距h,b放在地面上。a、b通過(guò)鉸鏈用剛性輕桿連接,由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。不計(jì)摩擦,a、b可視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度大小為g。則() A.a

6、落地前,輕桿對(duì)b一直做正功B.a落地時(shí)速度大小為C.a下落過(guò)程中,其加速度大小始終不大于gD.a落地前,當(dāng)a的機(jī)械能最小時(shí),b對(duì)地面的壓力大小為mgBD -12-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三功能關(guān)系及其應(yīng)用常以選擇題和計(jì)算題的形式考查做功和能量轉(zhuǎn)換的關(guān)系。-13-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三例3(多選)一質(zhì)量為m的小球套在傾斜放置的固定光滑桿上,一根輕質(zhì)彈簧的一端懸掛于O點(diǎn),另一端與小球相連,彈簧與桿在同一豎直平面內(nèi),將小球沿桿拉到與彈簧水平的位置由靜止釋放,小球沿桿下滑,當(dāng)彈簧位于豎直位置時(shí),小球速度恰好為零,此時(shí)小球下降的豎直高度為h,如圖所示。若全過(guò)程中彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)且處于彈性限度

7、內(nèi),重力加速度為g,則下列說(shuō)法正確的是 ()A.當(dāng)彈簧與桿垂直時(shí),小球動(dòng)能最大B.當(dāng)小球沿桿方向的合力為零時(shí),小球動(dòng)能最大C.在小球自開(kāi)始下滑至滑到最低點(diǎn)的過(guò)程中,彈簧所做的負(fù)功小于mghD.在小球自開(kāi)始下滑至滑到最低點(diǎn)的過(guò)程中,彈簧彈性勢(shì)能的增加量等于mghBD -14-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三解析 當(dāng)彈簧與桿垂直時(shí),小球所受重力的沿桿方向的分力產(chǎn)生斜向下的加速度,因此小球仍然加速,速度繼續(xù)增加,A錯(cuò)誤;當(dāng)彈簧沿桿向上的分力等于重力沿桿向下的分力時(shí),小球的加速度才減小到0,速度達(dá)到最大值,B正確;在小球下滑的過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理可知-W+mgh=0,可知彈簧所做的負(fù)功等于mgh,即彈性

8、勢(shì)能的增加量等于mgh,C錯(cuò)誤,D正確。-15-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三規(guī)律方法利用功能關(guān)系解題的基本思路-16-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三拓展訓(xùn)練2(2017吉林長(zhǎng)春模擬)如圖所示,重10 N的滑塊在傾角為30的斜面上,從a點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,到b點(diǎn)開(kāi)始?jí)嚎s輕彈簧,到c點(diǎn)時(shí)達(dá)到最大速度,到d點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)開(kāi)始彈回,返回b點(diǎn)離開(kāi)彈簧,恰能再回到a點(diǎn)。若bc=0.1 m,彈簧彈性勢(shì)能的最大值為8 J,則下列說(shuō)法正確的是 ()A.輕彈簧的勁度系數(shù)是50 N/mB.從d到b滑塊克服重力做功8 JC.滑塊的動(dòng)能最大值為8 JD.從d點(diǎn)到c點(diǎn)彈簧的彈力對(duì)滑塊做功8 JA-17-命題熱點(diǎn)一命題熱

9、點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三能量觀點(diǎn)和動(dòng)力學(xué)的綜合應(yīng)用常以選擇題和計(jì)算題形式考查物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及在這個(gè)過(guò)程中各個(gè)力的做功及能量轉(zhuǎn)化情況。-18-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三例4如圖所示,質(zhì)量m0=3 kg的足夠長(zhǎng)的小車(chē)靜止在光滑的水平面上,半徑 R=0.8 m的 光滑圓軌道的下端與小車(chē)的右端平滑對(duì)接,質(zhì)量m=1 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))由軌道頂端靜止釋放,接著物塊離開(kāi)圓軌道滑上小車(chē)。從物塊滑上小車(chē)開(kāi)始計(jì)時(shí),t=2 s時(shí)小車(chē)被地面裝置鎖定。已知物塊與小車(chē)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.3,重力加速度g取10 m/s2,求: (1)物塊運(yùn)動(dòng)至圓軌道的下端時(shí)受到的支持力FN;(2)小車(chē)被鎖定時(shí),其右端距圓軌道的下端的距離

10、x;(3)物塊靜止時(shí),系統(tǒng)增加的內(nèi)能Q(不含小車(chē)被鎖定而產(chǎn)生的內(nèi)能)。-19-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三答案 (1)30 N,方向豎直向上(2)1.5 m(3)6.5 J-20-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三-21-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三規(guī)律方法功能關(guān)系反映了做功和能量轉(zhuǎn)化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,功是能量轉(zhuǎn)化的量度和原因,在不同問(wèn)題中的具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:-22-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三拓展訓(xùn)練3(多選)(2017遼寧鐵嶺聯(lián)考)如圖所示,一質(zhì)量為m的物體靜置在傾角為=30的光滑斜面底端?，F(xiàn)用沿斜面向上的恒力F拉物體,使其做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t,力F做功為W,此后撤去恒力F,物體又經(jīng)

11、時(shí)間t回到出發(fā)點(diǎn),若以斜面底端為重力勢(shì)能零勢(shì)能面,則下列說(shuō)法正確的是()AB -23-12341.(2017全國(guó)卷)如圖所示,半圓形光滑軌道固定在水平地面上,半圓的直徑與地面垂直。一小物塊以速度v從軌道下端滑入軌道,并從軌道上端水平飛出,小物塊落地點(diǎn)到軌道下端的距離與軌道半徑有關(guān),此距離最大時(shí)對(duì)應(yīng)的軌道半徑為(重力加速度大小為g)()B -24-12342.(多選)如圖所示,一質(zhì)量為m0的斜面體靜止在水平地面上,質(zhì)量為m的木塊沿粗糙斜面加速下滑h高度,速度大小由v1增大到v2,所用時(shí)間為t,木塊與斜面體之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。在此過(guò)程中()BD -25-12343.(多選)(2016全國(guó)卷)如圖所

12、示,小球套在光滑的豎直桿上,輕彈簧一端固定于O點(diǎn),另一端與小球相連?，F(xiàn)將小球從M點(diǎn)由靜止釋放,它在下降的過(guò)程中經(jīng)過(guò)了N點(diǎn)。已知在M、N兩點(diǎn)處,彈簧對(duì)小球的彈力大小相等,且ONMOMN 。在小球從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中,()A.彈力對(duì)小球先做正功后做負(fù)功B.有兩個(gè)時(shí)刻小球的加速度等于重力加速度C.彈簧長(zhǎng)度最短時(shí),彈力對(duì)小球做功的功率為零D.小球到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能等于其在M、N兩點(diǎn)的重力勢(shì)能差BCD -26-12344.如圖所示,固定在豎直平面內(nèi)的絕緣細(xì)半圓管在C點(diǎn)與絕緣的水平地面平滑連接,半圓管的半徑R=1.6 m,管內(nèi)壁光滑,兩端口C、D連線沿豎直方向,CD右側(cè)存在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=1.5103

13、 N/C、方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),水平面AB段表面光滑,長(zhǎng)l1=6.75 m,BC段表面粗糙,長(zhǎng)l2=5.5 m。質(zhì)量m=2.0 kg、電荷量q=0.01 C的帶正電小球在水平恒力F=10.0 N的作用下從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后撤去恒力F,小球進(jìn)入半圓管后通過(guò)端口D時(shí)對(duì)圓管豎直向下的壓力為FND=15 N。小球與水平面BC段之間的動(dòng)摩擦因數(shù) =0.2,g取10 m/s2。小球可視為質(zhì)點(diǎn),求:-27-1234(1)小球通過(guò)端口D時(shí)的速度大小vD;(2)撤去恒力F時(shí)小球的速度大小v0。答案 (1)2 m/s(2)9 m/s -28-1234-29-傳送帶上的能量轉(zhuǎn)換與守恒問(wèn)題傳送帶上的

14、能量轉(zhuǎn)換與守恒問(wèn)題【典例示范】 如圖所示,輪半徑r=10 cm的傳送帶,水平部分AB的長(zhǎng)度l=1.5 m,與一圓心在O點(diǎn)、半徑R=1 m的豎直光滑圓弧形軌道的末端相切于A點(diǎn),AB高出水平地面H=1.25 m,一質(zhì)量m=0.1 kg的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),由圓軌道上的P點(diǎn)從靜止釋放,OP與豎直線的夾角=37。已知滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1,sin 37=0.6, cos 37=0.8,g取10 m/s2,不計(jì)空氣阻力。-30-(1)求滑塊對(duì)圓弧形軌道末端的壓力。(2)若傳送帶一直保持靜止,求滑塊的落地點(diǎn)與B間的水平距離。(3)若傳送帶以v0=0.5 m/s的速度沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)行(傳送帶上

15、部分由B到A運(yùn)動(dòng)),求滑塊在傳送帶上滑行過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能。-31-分析推理:3.h=R(1-cos 37)。4.(1)從P到A應(yīng)用動(dòng)能定理可求出滑塊在A點(diǎn)的速度。(2)受支持力FN和自身重力mg,如圖所示。(3)F向=FN-mg。5.從A到B(或從P到B)應(yīng)用動(dòng)能定理可求出滑塊在B點(diǎn)的速度;滑塊離開(kāi)B點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)。6.滑塊的受力情況無(wú)變化。7.Q=Ffx,Ff表示物體間滑動(dòng)摩擦力的大小,x表示物體間的相對(duì)位移。-32-思維流程 -33-34-以題說(shuō)法能量問(wèn)題的解題工具一般有動(dòng)能定理、能量守恒定律、機(jī)械能守恒定律。(1)動(dòng)能定理使用方法簡(jiǎn)單,只要選定物體和過(guò)程,直接列出方程即可,動(dòng)能定理適用于所

16、有過(guò)程。(2)能量守恒定律同樣適用于所有過(guò)程,分析時(shí)只要分析出哪些能量減少,哪些能量增加,根據(jù)減少的能量等于增加的能量列方程即可。(3)機(jī)械能守恒定律只是能量守恒定律的一種特殊形式,但在力學(xué)中也非常重要。很多題目都可以用兩種甚至三種方法求解,可根據(jù)題目情況靈活選取。-35-針對(duì)訓(xùn)練 (多選)(2017安徽合肥模擬)如圖所示,甲、乙兩傳送帶與水平面的夾角相同,都以恒定速率v向上運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物體(視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在A處,小物體在甲傳送帶到達(dá)B處時(shí)恰好達(dá)到傳送帶的速率v。再將相同的小物體輕輕放在M處,小物體在乙傳送帶上到達(dá)離N處豎直高度為h的C處時(shí)達(dá)到傳送帶的速率v。已知B處、N處離地面的高度均為h0,則在小物塊從A到B和從M到N的過(guò)程中() A.小物體與甲傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)較小B.兩傳送帶對(duì)小物體做功相等C.甲傳送帶消耗的電能比較大D.兩種情況下因摩擦產(chǎn)生的熱量相等ABC -36-