1、大桥高级中学高三物理一轮复习导学案 必修 2 第 4 章 机械能和能源1第 1 页 共 6 页第 11 课时 功能关系 能量守恒定律【知识梳理】1功能关系：（1）功是_的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化 （2做功的过程一定伴随着_，而且_必通过做功来实现2几种常见的功能关系：功 能量的变化合外力做正功 _ _增加重力做正功 _ _减少弹簧弹力做正功 _ _ 减少电场力做正功 _ _ _减少其他力(除重力、弹力外)做正功 _ _ _增加3能量守恒定律：能量既不会_，也不会凭空消失，它只能从一种形式_为另一种形式，或者从一个物体_到别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量_其表达式为：(
2、1)E 1E 2. (2)E 减 _【基础检测】（ ）1下列关于功和机械能的说法，正确的是A在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功B合力对物体所做的功等于物体动能的改变量C物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关D运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量（ ）2一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并刚好从中穿出对于这一过程，下列说法正确的是A子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量C子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D子弹减少的动能等于木块增加的
3、动能与子弹和木块增加的内能之和（ ）3升降机底板上放一质量为 100 kg 的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动 5 m 时速度达到 4 m/s，则此过程中( g 取 10 m/s2) A升降机对物体做功 5 800 J B合外力对物体做功 5 800 JC物体的重力势能增加 500 J D物体的机械能增加 800 J（ ）4从地面竖直上抛一个质量为 m 的小球，小球上升的最大高度为 h.设上升和下降过程中空气阻力大小恒定为 Ff.下列说法正确的是A小球上升的过程中动能减少了 mghB小球上升和下降的整个过程中机械能减少了 FfhC小球上升的过程中重力势能增加了 mghD小球上升和下降的
4、整个过程中动能减少了 Ffh 要点提示 一、功能关系的理解及应用1常见的几种功能对应关系(1) 合外力做功等于物体动能的改变，即 W 合 E k2E k1E k.(动能定理)(2) 重力做功等于物体重力势能的减少量，即 WGE p1 Ep2E p.(3) 弹簧弹力做功等于弹性势能的减少量，即 WFE p1E p2E p.(4) 除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功，等于物体机械能的改变，即 W 其他力E 2E 1 E.(功能原理)2功能关系的选用技巧反思订正大桥高级中学高三物理一轮复习导学案 必修 2 第 4 章 机械能和能源第 2 页 共 4 页(1) 在应用功能关系解决具体问题的过程中
5、，若只涉及动能的变化用动能定理分析。(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化的关系分析。(4) 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析。二、摩擦力做功的特点及应用1静摩擦力做功的特点(1) 静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功(2) 相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零(3) 静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为内能2滑动摩擦力做功的特点(1) 滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功(2) 相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果：
6、 机械能全部转化为内能； 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(3) 摩擦生热的计算：QF fs 相对 其中 s 相对 为相互摩擦的两个物体间的相对路程三、对能量守恒定律的理解和应用1对能量守恒定律的理解(1) 某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等；(2) 某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等；2应用能量守恒定律解题的步骤(1) 分清有几种形式的能在变化，如动能、势能( 包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能等(2) 明确哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少，并且列出减少的能量 E 减 和增加的能量 E
7、 增 的表达式(3) 列出能量守恒关系式：E 减 E 增考点突破 问题1 功能关系的应用【典型例题 1】如图所示，质量为 m 的小车在水平恒力 F 推动下，从山坡( 粗糙)底部 A 处由静止起运动至高为 h 的坡顶 B，获得速度为 v, AB 之间的水平距离为 s，重力加速度为 g.下列说法正确的是( )A小车克服重力所做的功是 mghB合外力对小车做的功是 mv212C推力对小车做的功是 mv2mgh12D阻力对小车做的功是 mv2mghFs12变式：如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，一质量为 m 的带正电小球在外力 F 的作用下静止于图示位置，小球与弹簧不连接
8、，弹簧处于压缩状态现撤去 F，在小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力、弹簧弹力对小球做功分别为W1、W 2 和 W3，不计空气阻力，则上述过程中 ( )A小球与弹簧组成的系统机械能守恒B小球重力势能的变化为 W1C小球动能的变化为 W1W 2W 3反思订正大桥高级中学高三物理一轮复习导学案 必修 2 第 4 章 机械能和能源第 3 页 共 4 页D小球机械能的变化为 W1W 2W 3问题2 摩擦力做功的特点及应用【典型例题 2】如图所示，一质量为 m2 kg 的滑块从半径为 R0.2 m 的光滑四分之一圆弧轨道的顶端 A 处由静止滑下，A 点和圆弧对应的圆心 O 点等高，圆弧的底
9、端 B 与水平传送带平滑相接已知传送带匀速运行的速度为v04 m/s，B 点到传送带右端 C 点的距离为 L2 m当滑块滑到传送带的右端 C 时，其速度恰好与传送带的速度相同(g10 m/s 2)，求：(1) 滑块到达底端 B 时对轨道的压力；(2) 滑块与传送带间的动摩擦因数 ；(3) 此过程中，由于滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量 Q.变式：如图所示，A 物体放在 B 物体的左侧，用水平恒力 F 将 A 拉至 B 的右端，第一次 B 固定在地面上，F 做功为 W1，产生热量 Q1. 第二次让 B 在光滑地面上自由滑动，F 做功为 W2，产生热量为 Q2，则应有 ( )AW 1W 2，Q
10、1Q 2 BW 1W 2，Q 1Q 2CW 1W 2，Q 1Q 2 DW 1W 2，Q 1Q 2问题3 对能量守恒定律的理解和应用【典型例题3】如图所示，一物体质量m 2 kg，在倾角37的斜面上的A点以初速度v 03 m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB4 m 当物体到达B点后将弹簧压缩到C点，最大压缩量 BC0.2 m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D点，D点距A点的距离AD3 m挡板及弹簧质量不计，g取10 m/s2，sin 370.6，求：(1) 物体与斜面间的动摩擦因数 ；(2) 弹簧的最大弹性势能 Epm.反思订正大桥高级中学高三物理一轮复习导学案 必修 2 第 4 章
11、 机械能和能源第 4 页 共 4 页变式：如图所示，A、B、C 质量分别为 mA0.7 kg，m B0.2 kg，m C0.1 kg，B 为套在细绳上的圆环，A 与水平桌面的动摩擦因数 0.2，另一圆环 D固定在桌边，离地面高 h20.3 m ，当 B、C 从静止下降 h10.3 m 后，C 穿环而过，B 被 D 挡住，不计绳子质量和滑轮的摩擦，取 g10 m/s 2，若开始时 A离桌边足够远试求：(1) 物体 C 穿环瞬间的速度(2) 物体 C 能否到达地面？如果能到达地面，其速度多大？( 结果可用根号表示)反思订正扬州市高三物理一轮复习导学案 必修 2 第 4 章 机械能和能源 负责学校：
12、高邮中学 主备：周荣高 编号：0051第 5 页 共 6 页第 5 课时 功能关系 能量守恒定律 参考答案【知识梳理】1能量转化 能量转化 能量转化 2动能 重力势能 弹性势能 电势能 机械能 3凭空产生 转化 转移 保持不变 E 增【基础检测】1 【答案】BC 【解析】物体重力做的功总等于重力势能的减少，因此 A 错；根据动能定理可知合力对物体所做的功等于物体动能的改变量，因此 B 正确；根据重力势能的定义和特点可知 C 正确；当有除重力以外的力对物体做功时，运动物体动能的减少量不等于其重力势能的增加量，因此 D 错 2答案 BD 解析 子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的
13、动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失A 选项没有考虑系统增加的内能，C 选项中应考虑的是系统(子弹、木块)内能的增加，A、C 错，B、D 对 3A 4答案 C 解析 根据动能定理，上升的过程中动能减少量等于小球克服重力和阻力做的功，为 mghF fh，小球上升和下降的整个过程中动能减少量和机械能的减少量都等于整个过程中克服阻力做的功，为2Ffh，A 、B 、D 错，选 C.考点突破 【典型例题 1】 【答案】ABD 【解析】 小车克服重力做功 WGhmgh，A 选项正确；由动能定理小车受到的合力做的功等于小车动能的增加，W 合 Ek mv2，B 选
14、项正确；由12动能定理，W 合 W 推 W 重 W 阻 mv2，所以推力做的功 W 推 mv2W 阻 W 重12 12 mv2mgh W 阻 ，C 选项错误；阻力对小车做的功 W 阻 mv2W 推 W 重12 12 mv2mgh Fs，D 选项正确12变式：选 C解析：小球在运动过程中受到电场力做的功，小球与弹簧组成的系统机械能不守恒，选项 A 错误；重力做负功，小球重力势能的变化为W 1，选项 B 错误；根据动能定理可知，小球动能的变化为 W1W 2W 3，选项 C 正确；根据功能关系可知，小球机械能的变化为 W2W 3，选项 D 错误【典型例题 2】答案 (1)60 N，方向竖直向下 (2
15、)0.3 (3)4 J 解析 (1) 滑块由 A 到 B 的过程中，由机械能守恒定律得：mgR mv 物体在 B 点，由牛顿第二定律得：F Bmgm12 2B 由 两式得：F B60 N 由牛顿第三定律得滑块到达底端 B 时对轨道的压力大小为v2BR60 N，方向竖直向下(2)解法一：滑块在从 B 到 C 运动过程中，由牛顿第二定律得：mgma 由运动学公式得：v v 2aL 由三式得：0.3 解法二：滑块20 2B在从 A 到 C 整个运动过程中，由动能定理得： mgRmgL mv 0 解得：0.3 (3)滑12 20块在从 B 到 C 运动过程中，设运动时间为 t 由运动学公式得：v 0v
16、 Bat 产生的热量：Qmg( v0tL) 由得：Q 4 J.大桥高级中学高三物理一轮复习导学案 必修 2 第 4 章 机械能和能源第 6 页 共 4 页变式：A 【典型例题 3】答案 (1)0.52 (2)24.5 J 解析 (1)物体从开始位置 A 点到最后 D 点的过程中，弹性势能没有发生变化，动能和重力势能减少，机械能的减少量为EE kE p mv mgl ADsin 37 物体克服摩擦力产生的热量为 QF fx 其中 x 为12 20物体的路程，即 x5.4 m Ffmgcos 37 由能量守恒定律可得 EQ 由式解得 0.52. (2)由 A 到 C 的过程中，动能减少 Ek mv 重力势能减少12 20Epmgl ACsin 37 摩擦生热 QF flACmgcos 37lAC 由能量守恒定律得弹簧的最大弹性势能为 EpmE kE p Q 联立解得 Epm24.5 J.变式： (1) m/s (2)物体 C 能到达地面，到地面的速度为 m/s256 6610
