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2019届高考物理一轮复习 第五章 能量和运动 4 功能关系 能量守恒定律课件.ppt

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2019届高考物理一轮复习 第五章 能量和运动 4 功能关系 能量守恒定律课件.ppt

第4课时 功能关系 能量守恒定律 考点考级考点考级 命题点命题点 考查频率考查频率 功能关系的理功能关系的理解及应用解及应用()命题点命题点1:功能关系的理解:功能关系的理解 命题点命题点2:功能关系的应用:功能关系的应用 2017课标卷课标卷,24 2017课标卷课标卷,16 摩擦力做功与摩擦力做功与能量转化问题能量转化问题()命题点命题点1:摩擦力做功的分:摩擦力做功的分析析 命题点命题点2:摩擦力做功的计:摩擦力做功的计算算 能量守恒定律能量守恒定律及应用及应用()命题点命题点1:利用能量守恒定:利用能量守恒定律定性分析律定性分析 命题点命题点2:利用能量守恒定:利用能量守恒定律定量计算律定量计算 2016课标卷课标卷,25 考点一 功能关系的理解及应用(高频30)几种常见的功能关系及其表达式几种常见的功能关系及其表达式 力做功力做功 能的变化能的变化 定量关系定量关系 合力的功合力的功 动能变化动能变化 WEk2Ek1Ek 重力的功重力的功 重力势能变重力势能变化化(1)重力做正功,重力势能减少重力做正功,重力势能减少(2)重力做负功,重力势能增加重力做负功,重力势能增加(3)WGEpEp1Ep2 弹簧弹力的功弹簧弹力的功 弹性势能变弹性势能变化化(1)弹力做正功,弹性势能减少弹力做正功,弹性势能减少(2)弹力做负功,弹性势能增加弹力做负功,弹性势能增加(3)WFEpEp1Ep2 只有重力、弹只有重力、弹簧弹力做功簧弹力做功 机械能不变机械能不变化化 机械能守恒机械能守恒 E0 除重力和弹簧除重力和弹簧弹力之外的其弹力之外的其他力做的功他力做的功 机械能变化机械能变化(1)其他力做多少正功,物体的机其他力做多少正功,物体的机械能就增加多少械能就增加多少(2)其他力做多少负功,物体的机其他力做多少负功,物体的机械能就减少多少械能就减少多少(3)W其他其他E 一对相互作用一对相互作用的滑动摩擦力的滑动摩擦力的总功的总功 机械能减少机械能减少内能增加内能增加(1)作用于系统的一对滑动摩擦力作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功,系统内能增加一定做负功,系统内能增加(2)摩擦生热摩擦生热 QFf x相对相对 诊断小练诊断小练(1)力对物体做了多少功,力对物体做了多少功,物体就具有多少能物体就具有多少能()(2)重力做多少功,重力势能就有多少发生了转化重力做多少功,重力势能就有多少发生了转化()(3)重力和弹力之外的力做多少功,物体的机械能就变化多重力和弹力之外的力做多少功,物体的机械能就变化多少少()(4)作用于系统的一对滑动摩擦力做多少负功,系统的内能就增作用于系统的一对滑动摩擦力做多少负功,系统的内能就增加多少加多少()【答案】【答案】(1)(2)(3)(4)命题点命题点 1 功能关系的理解功能关系的理解 1(2017 课标卷课标卷,16)如图,一质量为如图,一质量为 m,长度为,长度为 l 的均匀柔的均匀柔软细绳软细绳 PQ 竖直悬挂用外力将绳的下端竖直悬挂用外力将绳的下端 Q 缓慢地竖直向上拉起至缓慢地竖直向上拉起至M 点,点,M 点与绳的上端点与绳的上端 P 相距相距13l.重力加速度大小为重力加速度大小为 g.在此过程中,在此过程中,外力做的功为外力做的功为()A.19mgl B16mgl C.13mgl D12mgl【解析】【解析】以均匀柔软细绳以均匀柔软细绳 MQ 段为研究对象,其质量为段为研究对象,其质量为23 m,取取 M 点所在的水平面为零势能面,开始时,细绳点所在的水平面为零势能面,开始时,细绳 MQ 段的重力势能段的重力势能Ep123mgl329mgl,用外力将绳的下端,用外力将绳的下端 Q 缓慢地竖直向上拉起缓慢地竖直向上拉起至至 M 点时,细绳点时,细绳 MQ 段的重力势能段的重力势能 Ep223mgl619mgl,则外力,则外力做的功即克服重力做的功等于细绳做的功即克服重力做的功等于细绳 MQ 段的重力势能的变化,即段的重力势能的变化,即 WEp2Ep119mgl29mgl19mgl,选项,选项 A 正确正确【答案】【答案】A 2(2018 山东烟台高三上学期期中山东烟台高三上学期期中)质量为质量为 m 的物体在竖直向上的物体在竖直向上的恒定拉力的恒定拉力 F 的作用下,由静止开始向上运动的作用下,由静止开始向上运动 H 高度高度,所受空气阻,所受空气阻力恒为力恒为 f,g 为当地的重力加速度则此过程中,下列说法正确的是为当地的重力加速度则此过程中,下列说法正确的是()A物体的动能增加了物体的动能增加了(Fmg)H B物体的重力势能增加了物体的重力势能增加了 mgH C物体的机械能减少了物体的机械能减少了 fH D物体的机械能增加了物体的机械能增加了 FH【解析】【解析】由动能定理可知,物体动能增加了由动能定理可知,物体动能增加了(Fmgf)H,A错;重力势能增加了错;重力势能增加了 mgH,B 对;物体机械能增加了对;物体机械能增加了(Ff)H,C、D 均错均错【答案】【答案】B 命题点命题点 2 功能关系的应用功能关系的应用 3(2017 课标卷课标卷,24)一质量为一质量为 8.00104 kg 的太空飞船从其的太空飞船从其飞行轨道返回地面飞船在离地面高度飞行轨道返回地面飞船在离地面高度 1.60105 m 处以处以 7.50103 m/s 的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为 100 m/s 时下落到地面 取时下落到地面 取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为大小取为 9.8 m/s2.(结果保留结果保留 2 位有效数字位有效数字)(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能;械能;(2)求飞船从离地面高度求飞船从离地面高度 600 m 处至着地前瞬间的过程中克服阻处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的小的 2.0%.【解析】【解析】(1)飞船着地前瞬间的机械能为飞船着地前瞬间的机械能为 Ek012 mv20 式中,式中,m 和和 v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率由分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率由式式和题给数据得和题给数据得 Ek04.0108 J 设地面附近的重力加速度大小为设地面附近的重力加速度大小为 g.飞船进入大气层时的机械能飞船进入大气层时的机械能为为 Eh12mv2hmgh 式中,式中,vh是飞船在高度是飞船在高度 1.60105 m 处的速度大小由处的速度大小由式和题式和题给数据得给数据得 Eh2.41012 J(2)飞船在高度飞船在高度 h600 m 处的机械能为处的机械能为 Eh12m 2.0100vh2mgh 由功能原理得由功能原理得 WEhEk0 式中,式中,W 是飞船从高度是飞船从高度 600 m 处至着地前瞬间的过程中克服阻处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功由力所做的功由式和题给数据得式和题给数据得 W9.7108 J.【答案】【答案】(1)4.0108 J 2.41012 J(2)9.7108 J 4(2018 江苏泰州高三上学期期中江苏泰州高三上学期期中)如图所示,半径如图所示,半径 R0.45 m的光滑的光滑14圆弧轨道固定在竖直平面内,圆弧轨道固定在竖直平面内,B 为轨道的最低点,为轨道的最低点,B 点右侧点右侧的光滑的水平面上紧挨的光滑的水平面上紧挨 B 点有一静止的小平板车,平板车质量点有一静止的小平板车,平板车质量 M1 kg,长度,长度 l1 m,小车的,小车的上表面与上表面与 B 点等高,距地面高度点等高,距地面高度 h0.2 m,质量质量 m1 kg 的物块的物块(可视为质点可视为质点)从圆弧最高点从圆弧最高点 A 由静止释放 取由静止释放 取 g10 m/s2.(1)求物块滑到轨道上的求物块滑到轨道上的 B 点时对轨道的压力;点时对轨道的压力;(2)若物块与木板间的动摩擦因数若物块与木板间的动摩擦因数 0.2,求物块从平板车右端,求物块从平板车右端滑出时平板车的速度;滑出时平板车的速度;(3)若锁定平板车并在上表面铺上一种特殊材料,其动摩擦因数若锁定平板车并在上表面铺上一种特殊材料,其动摩擦因数从左向右随距离均匀变化如右图所示,求物块滑离平板车时的速率从左向右随距离均匀变化如右图所示,求物块滑离平板车时的速率 【解析】【解析】(1)物块从圆弧轨道顶端滑到物块从圆弧轨道顶端滑到 B 点的过程中,机械能点的过程中,机械能守恒,则守恒,则 mgR12mv2B,解得解得 vB3 m/s.在在 B 点由牛顿第二定律得,点由牛顿第二定律得,Nmgmv2BR,解得解得 Nmgmv2BR30 N.由牛顿第三定律,物块滑到轨道上由牛顿第三定律,物块滑到轨道上 B 点时对轨道的压力点时对轨道的压力 NN30 N,方向竖直向下,方向竖直向下(2)物块滑上小车后,物块加速度为物块滑上小车后,物块加速度为 a1mgm2 m/s2,向右匀减,向右匀减速运动速运动 平板车加速度为平板车加速度为 a2mgM2 m/s2,向右匀加速运,向右匀加速运动动 经过时间经过时间 t 滑离,则滑离,则 vBt12a1t212a2t2l 代入数据解得:代入数据解得:t0.5 s,(t1 s 舍去舍去)所以物块滑离平板车时速度为所以物块滑离平板车时速度为 vvBa1t2 m/s.(3)物块在小车上滑行时的摩擦力做功物块在小车上滑行时的摩擦力做功 Wf1mg2mg2 l4 J 从物块开始滑到滑离平板车过程中由动能定理得,从物块开始滑到滑离平板车过程中由动能定理得,mgRWf12mv2 解得解得 v1 m/s.【答案】【答案】(1)30 N,方向向下,方向向下 (2)2 m/s (3)1 m/s 功能关系的理解和应用原则功能关系的理解和应用原则 1牢记三条功能关系牢记三条功能关系(1)重力做的功等于重力势能的变化,弹力做的功等于弹性势能重力做的功等于重力势能的变化,弹力做的功等于弹性势能的变化的变化(2)合外力做的功等于动能的变化合外力做的功等于动能的变化(3)除重力、弹力外,其他力做的功等于机械能的变化除重力、弹力外,其他力做的功等于机械能的变化 2功能关系的选用原则功能关系的选用原则(1)在应用功能关系解决具体问题的过程中,若只涉及动能的变在应用功能关系解决具体问题的过程中,若只涉及动能的变化用动能定理分析化用动能定理分析(2)只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析析(3)只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析化的关系分析(4)只涉及电势能的变化用电只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分场力做功与电势能变化的关系分析析 考点二 摩擦力做功与能量转化问题 两种摩擦力做功情况比较两种摩擦力做功情况比较 类别类别 比较比较 静摩擦力静摩擦力 滑动摩擦力滑动摩擦力 不不同同点点 能量能量的转的转化方化方面面 在静摩擦力做功的过程在静摩擦力做功的过程中,只有机械能从一个中,只有机械能从一个物体转移到另一个物体物体转移到另一个物体(静摩擦力起着传递机械静摩擦力起着传递机械能的作用能的作用),而没有机械,而没有机械能转化为其他形式的能能转化为其他形式的能量量(1)相互摩擦的物体通过滑动相互摩擦的物体通过滑动摩擦力做功,将部分机械能摩擦力做功,将部分机械能从一个物体转移到另一个物从一个物体转移到另一个物体体(2)部分机械能转化为内能,部分机械能转化为内能,此部分能量就是系统机械能此部分能量就是系统机械能的损失量的损失量 不不同同点点 一对摩擦一对摩擦力的总功力的总功方面方面 一对静摩擦力一对静摩擦力所做功的代数所做功的代

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