高考物理复习专题二能量与动量第6讲功能关系和能量守恒市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版文本样式,专题整合突破,专题二能量与动量,第,6,讲功效关系和能量守恒,1/51,1,微网构建,2,高考真题,3,热点聚焦,4,复习练案,2/51,微 网 构 建,3/51,4/51,高 考 真 题,5/51,1,(,全国,，,18),如图，,abc,是竖直面内光滑固定轨道，,ab,水平，长度为,2,R,；,bc,是半径为,R,四分之一圆弧，与,ab,相切于,b,点。一质量为,m,小球，一直受到与重力大小相等水平外力作用，自,a,点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为,g,。小球从,a,点开始运动到其轨迹最高点，机械能增量为,(,),A,2,mgR,B,4,mgR,C,5,mgR,D,6,mgR,C,6/51,7/51,2,(,天津，,2),滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员,(,可视为质点,),由坡道进入竖直面内圆弧形滑道,AB,，从滑道,A,点滑行到最低点,B,过程中，因为摩擦力存在，运动员速率不变，则运动员沿,AB,下滑过程中,(,),A,所受合外力一直为零,B,所受摩擦力大小不变,C,合外力做功一定为零,D,机械能一直保持不变,C,8/51,解析,运动员从,A,点滑到,B,点过程中速率不变，则运动员做匀速圆周运动。,A,错：运动员做匀速圆周运动，合外力指向圆心。,B,错：如图所表示，运动员受到沿圆弧切线方向协力为零，即,F,f,mg,sin,，下滑过程中,减小，,sin,变小，故摩擦力,F,f,变小。,C,对：由动能定理知，匀速下滑动能不变，合外力做功为零。,D,错：运动员下滑过程中动能不变，重力势能减小，机械能减小。,9/51,3,(,江苏，,14),如图所表示，钉子,A,、,B,相距,5,l,，处于同一高度。细线一端系有质量为,M,小物块，另一端绕过,A,固定于,B,。质量为,m,小球固定在细线上,C,点，,B,、,C,间线长为,3,l,。用手竖直向下拉住小球，使小球和物块都静止，此时,BC,与水平方向夹角为,53,。松手后，小球运动到与,A,、,B,相同高度时速度恰好为零，然后向下运动。忽略一切摩擦，重力加速度为,g,，取,sin53,0.8,，,cos53,0.6,。求：,(1),小球受到手拉力大小,F,；,(2),物块和小球质量之比,M,m,；,(3),小球向下运动到最低点时，物块,M,所受拉力大小,T,。,10/51,解析,(1),对小球受,力分析，如图所表示，设小球受,AC,、,BC,拉力分别为,F,1,、,F,2,在水平方向：,F,1,sin53,F,2,cos53,在竖直方向：,F,mg,F,1,cos53,F,2,sin53,且,F,1,Mg,由,式解得,F,Mg,mg,11/51,12/51,4,(,全国卷,，,24),一质量为,8.0010,4,kg,太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度,1.6010,5,m,处以,7.510,3,m,/s,速度进入大气层，逐步减慢至速度为,100m/,s,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，大小取为,9.8m/s,2,。,(,结果保留,2,位有效数字,),(1),分别求出该飞船着地前瞬间机械能和它进入大气层时机械能；,(2),求飞船从离地面高度,600m,处至着地前瞬间过程中克服阻力所做功，已知飞船在该处速度大小是其进入大气层时速度大小,2.0%,。,13/51,14/51,15/51,热 点 聚 焦,16/51,热点一机械能守恒判断及应用,17/51,2,机械能是否守恒判断方法,(1),用做功来判断：分析物体或系统受力情况,(,包含内力和外力,),，明确各力做功情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其它力做功或其它力做功代数和为零，则机械能守恒。,(2),用能量转化来判定：若物体系中只有动能和势能相互转化而无机械能与其它形式能转化，则物体系机械能守恒。,(3),对一些绳子突然绷紧问题，除非题目尤其说明，机械能必定不守恒。,18/51,(,全国押题卷二,),如图所表示，倾角为,30,光滑斜面上，轻质弹簧两端连接着两个质量均为,m,1kg,物块,B,和,C,，,C,紧靠着挡板,P,，,B,经过轻质细绳跨过光滑定滑轮与质量为,M,8kg,物块,A,连接，细绳平行于斜面，,A,在外力作用下静止在圆心角为,60,、半径为,R,2m,1,/6,光滑圆弧轨道顶端,a,处，此时绳子恰好拉直且无张力；圆弧轨道最低端,b,与粗糙水平轨道,bc,相切，,bc,与一个半径为,r,0.2m,光滑圆轨道平滑连接；由静止释放,A,，当,A,滑至,b,点时，,C,恰好离开挡板,P,，此时绳子断裂；已知,A,与,bc,间动摩擦因数,0.1,，重力加速度取,g,10m/,s,2,，弹簧形变一直在弹性程度内，细绳不可伸长。,典例,1,19/51,(1),求弹簧劲度系数；,(2),求物块,A,滑至,b,处，绳子断后瞬间，,A,对圆轨道压力大小；,(3),为了让物块,A,能进入圆轨道且不脱轨，则,bc,间距离应满足什么条件？,20/51,21/51,22/51,23/51,24/51,方法总结,(1),机械能守恒定律三种表示式,守恒观点：,E,k,1,E,p1,E,k2,E,p2,转化观点：,E,p,E,k,转移观点：,E,A,增,E,B,减,25/51,(2),判断机械能是否守恒三个注意,必须准确地选择系统，在此基础上分析内力和外力做功情况，判断系统机械能是否守恒；,当研究对象,(,除地球以外,),只有一个物体时，往往依据是否,“,只有重力做功,”,来判定机械能是否守恒；,当研究对象,(,除地球以外,),由多个物体组成，往往用能量转化来判定机械能是否守恒。,26/51,C,27/51,28/51,功是能量转化量度，是能量转化标志,热点二几个主要功效关系应用,功,能量转化,重力做功,重力所做功等于物体重力势能改变量,弹力做功,弹力所做功等于物体弹性势能改变量,电场力做功,电场力所做功等于物体电势能改变量,合外力做功,合外力功等于物体动能改变量(动能定理),除重力和弹力做功外，其它力合功,除重力和弹力做功外，其它力(包含其它外力、摩擦力等)合功等于物体机械能改变量,摩擦力相对功(摩擦力与相对旅程乘积),摩擦力与相对旅程乘积为系统发烧量,克服安培力做功,克服安培力做功等于电路中总焦耳热,29/51,提醒：,表中前三行中力做多少正功，对应能量就降低多少，表中第四、五行中力做多少正功，对应能量就增加多少。,30/51,(,多项选择,)(,陕西省榆林市高三下学期第四次模拟,),如图所表示，轻质绝缘弹簧上端固定，下端连接一带负电小球，小球在竖直方向上下自由运动，当运动到最高点,M,时弹簧恰好处于原长。已知小球经过,O,点有向上最大速度，此时突然施加一方向竖直向下匀强电场，则对于在这种情况下小球从,O,点第一次向上运动到最高点,N,过程，以下说法正确是,(,),A,N,点位置比,M,点位置高,B,小球机械能逐步减小,C,小球机械能与弹簧弹性势能之和逐步增大,D,小球电势能、重力势能与弹簧弹性势能之和逐步增大,典例,2,AC,31/51,解析,小球向上运动过程受重力、弹簧弹力和电场力作用，电场力方向向上，重力方向向下；小球向上运动过程，在相同位置，弹簧弹力、重力不变，故做功情况有没有电场都一样，电场力做正功，故小球能够抵达,M,点，且在,M,点速度不为零，故,N,点位置比,M,点位置高，,A,正确；小球从,O,到,M,运动过程电场力做正功，弹簧弹力做正功，故小球机械能逐步增大，从,M,到,N,过程，电场力做正功，弹簧弹力做负功，小球机械能改变不确定，,B,错误；小球运动过程电场力做正功，故由能量守恒可得：小球机械能与弹簧弹性势能之和逐步增大，,C,正确；小球向上运动过程受重力、弹簧弹力和电场力作用，故由动能定理可得：小球电势能、重力势能、弹簧弹性势能之和改变量即为小球动能改变量，无电场时，,O,点为平衡位置，施加电场后，平衡位置上移，那么，小球运动过程动能先增大后减小，那么，小球电势能、重力势能、弹簧弹性势能之和先减小后增大，,D,错误；故选,AC,。,32/51,方法总结,功效关系应用,“,五注意,”,(1),分清是什么力做功，而且分析该力做正功还是做负功；依据功效之间对应关系，判定能转化形式，确定能量之间转化情况。,(2),也能够依据能量之间转化情况，确定是什么力做功，尤其能够方便计算变力做功多少。,(3),功效关系反应了做功和能量转化之间对应关系，功是能量转化量度和原因，在不一样问题中详细表面不一样。,(4),一对相互作用静摩擦力做功代数和为,0,，不改变系统机械能。,(5),一对相互作用滑动摩擦力做功代数和小于,0,，系统机械能减小，转化为内能。,33/51,类题演练,2(,多项选择,)(,河南省商丘市高三下学期模拟,),如图所表示，在水平面上放置一倾角为,光滑斜面，斜面上用劲度系数为,k,轻弹簧连接一质量为,m,小木块，轻弹簧连在斜面顶端，开始系统处于平衡状态。现使斜面从静止开始迟缓向左加速，加速度从零开始迟缓增大到某一值，然后保持此值恒定，木块最终稳定在某一位置,(,弹簧处于弹性程度内,),。斜面从静止开始向左加速到加速度到达最大值过程中，以下说法正确是,(,),BCD,34/51,35/51,36/51,1,应用能量转化与守恒定律解题步骤,(1),明确研究对象和研究过程，了解对应受力情况和运动情况。,(2),分析有哪些力做功，对应有多少形式能参加了转化，如动能、势能,(,包含重力势能、弹性势能、电势能,),、内能等。,(3),明确哪种形式能量增加，哪种形式能量减小，而且列出减小能量,E,减,和增加能量,E,增,表示式。,(4),列出能量转化守恒关系式,E,减,E,增,，求解未知量，并对结果进行讨论。,热点三能量守恒定律综合应用,37/51,2,当包括摩擦力做功时，机械能不守恒，普通应用能量转化和守恒定律，尤其注意摩擦产生内能,Q,F,f,x,相对,，,x,相对,为相对滑动两物体间相对滑动路径总长度,38/51,(,浙江省杭州市高三下学期预测卷,),如图所表示，足够长光滑绝缘水平台左端固定一被压缩绝缘轻质弹簧，一个质量,m,0.04kg,、电量,q,210,4,C,可视为质点带电小球与弹簧接触但不栓接。某一瞬间释放弹簧弹出小球，小球从水平台右端,A,点飞出，恰好能没有碰撞地落到粗糙倾斜轨道最高,B,点，并沿轨道滑下。已知,AB,竖直高度,h,0.45m,，倾斜轨道与水平方向夹角为,37,、倾斜轨道长为,L,2.0m,，带电小球与倾斜轨道动摩擦因数,0.5,。倾斜轨道经过光滑水平轨道,CD,与光滑竖直圆轨道相连，在,C,点没有能量损失，全部轨道都绝缘，运动过程小球电量保持不变。只有过山车模型竖直圆轨道处于范围足够大竖直向下匀强电场中，场强,E,2.010,3,V,/m,。,(cos37,0.8,，,sin37,0.6,，取,g,10m/,s,2,),求：,典例,3,39/51,(1),被释放前弹簧弹性势能？,(2),要使小球不离开轨道,(,水平轨道足够长,),，竖直圆弧轨道半径应该满足什么条件？,(3),假如竖直圆弧轨道半径,R,0.9m,，求小球第二次进入圆轨道上升高度。,40/51,解析,释放弹簧后弹簧弹性势能转化为小球动能。先依据小球从,A,到,B,平抛运动过程，求出小球到,B,点时竖直分速度，由速度分解求出到,A,点速度，即可依据机械能守恒求解被释放前弹簧弹性势能；要使小球不离开轨道，有两种情况：第一个情况，是恰好过竖直圆轨道最高点时，先由牛顿第二定律和向心力知识求出到最高点速度，再由动能定理求解轨道半径。第二种情况，小球恰好到竖直圆轨道最右端，由动能定理求解轨道半径；依据,R,0.9m,与上题结果中轨道半径,R,2,关系，知道小球冲上圆轨道,H,1,0.825m,高度时速度变为,0,，然后返回倾斜轨道,h,1,高处再滑下，然后再次进入圆轨道到达高度为,H,2,。,41/51,42/51,43/51,44/51,方法总结,能量守恒定律应用技巧,(1),若过程只有动能和势能相互转化，应首先考虑应用机械能守恒定律。,(2),若过程包括摩擦力做功，普通应考虑应用动能定理或能量守恒定律。,(3),若过程包括电势能和机械能之间转化，应考虑应用能量守恒定律。,(4),不论利用哪种形式功效关系，都应遵照以下步骤：,确定始末状态；,分析哪种形式能量增加，哪种形式能量降低，是什么力做功所致；,列出能量增加量和降低许详细表示式、使,E,增,E,减,。,45/51,46/51,47/51,48/51,49/51,50/51,51/51,