2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第五章 機(jī)械能 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律 教科版.doc
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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第五章 機(jī)械能 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律 教科版 一、功能關(guān)系 1．做功的過(guò)程就是能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程，能量的轉(zhuǎn)化必須通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)． 2．功是能量轉(zhuǎn)化的量度，即做了多少功，就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化． 3．幾種常見(jiàn)的功能關(guān)系及其表達(dá)式 二、能量守恒定律 1．內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失．它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變． 2．表達(dá)式：ΔE減＝ΔE增． 1．一個(gè)盛水袋，某人從側(cè)面緩慢推裝液體的袋壁使它變形至如圖所示位置，則此過(guò)程中袋和液體的重心將( ) A．逐漸升高 B．逐漸降低 C．先降低再升高 D．始終不變 解析：人對(duì)液體做正功，液體的機(jī)械能增加，液體緩慢移動(dòng)可以認(rèn)為動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，重心升高，A正確． 答案：A 2．(xx天門模擬)如圖所示，質(zhì)量為m的跳高運(yùn)動(dòng)員先后用背越式和跨越式兩種跳高方式跳過(guò)某一高度，該高度比他起跳時(shí)的重心高出h，則他從起跳后至越過(guò)橫桿的過(guò)程中克服重力所做的功( ) A．都必須大于mgh B．都不一定大于mgh C．用背越式不一定大于mgh，用跨越式必須大于mgh D．用背越式必須大于mgh，用跨越式不一定大于mgh 解析：采用背越式跳高方式時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的重心升高的高度可以低于橫桿，而采用跨越式跳高方式時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的重心升高的高度一定高于橫桿，故用背越式時(shí)克服重力做的功不一定大于mgh，而采用跨越式時(shí)克服重力做的功一定大于mgh，C正確． 答案：C 3．(xx臨沂模擬)第十三屆田徑錦標(biāo)賽于xx年8月在韓國(guó)大邱舉行．在撐桿跳比賽中，波蘭選手沃伊切霍夫斯基以5.90 m的高度奪金，如果把撐桿跳全過(guò)程分成四個(gè)階段：a－b、b－c、c－d、d－e，如圖所示，則對(duì)這四個(gè)階段的下列描述正確的有( ) A．a(chǎn)－b為加速助跑階段，人和桿的機(jī)械能在增加 B．b－c為桿彎曲人上升階段，系統(tǒng)動(dòng)能減少，重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能在增加 C．c－d為桿伸直人上升階段，人的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能 D．d－e為人過(guò)橫桿后的下落階段，重力所做的功等于人機(jī)械能的增加量 答案：AB 4．在奧運(yùn)比賽項(xiàng)目中，高臺(tái)跳水是我國(guó)運(yùn)動(dòng)員的強(qiáng)項(xiàng)．質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員入水后受到水的阻力而豎直向下做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)水對(duì)他的阻力大小恒為F.那么在他減速下降深度為h的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?( ) A．他的動(dòng)能減少了Fh B．他的重力勢(shì)能減少了mgh C．他的動(dòng)能減少了(F－mg)h D．他的機(jī)械能減少了Fh 解析：跳水運(yùn)動(dòng)員入水減速下降h的過(guò)程中，他的重力勢(shì)能減少了mgh，則B選項(xiàng)正確；由動(dòng)能定理知，動(dòng)能減少了(F－mg)h，則C選項(xiàng)正確；重力以外的力做的功等于機(jī)械能的變化，則D選項(xiàng)正確． 答案：BCD 5.如圖所示，在水平地面上放一個(gè)豎直輕彈簧，彈簧上端與一木塊相連．平衡后，在木塊上再作用一個(gè)豎直向下的力F，使木塊緩慢下移 0.1 m，力F做功2.5 J，此時(shí)木塊剛好再次處于平衡狀態(tài)，則在木塊下移0.1 m的過(guò)程中，彈簧彈性勢(shì)能的增加量( ) A．等于2.5 J B．大于2.5 J C．小于 2.5 J D．無(wú)法確定 解析：木塊在下移過(guò)程中，其重力勢(shì)能也要減少． 答案：B 一物塊放在如圖所示的斜面上，用力F沿斜面向下拉物塊，物塊沿斜面運(yùn)動(dòng)了一段距離，若已知在此過(guò)程中，拉力F所做的功為A，斜面對(duì)物塊的作用力所做的功為B，重力做的功為C，空氣阻力做的功為D，其中A、B、C、D的絕對(duì)值分別為100 J、30 J、100 J、20 J，則 (1)物塊動(dòng)能的增量為多少？ (2)物塊機(jī)械能的增量為多少？ 解析：(1)在物塊下滑的過(guò)程中，拉力F做正功，斜面對(duì)物塊有摩擦力，做負(fù)功，重力做正功，空氣阻力做負(fù)功．根據(jù)動(dòng)能定理，合外力對(duì)物塊做的功等于物塊動(dòng)能的增量，則 ΔEk＝W合＝A＋B＋C＋D ＝100 J＋(－30 J)＋100 J＋(－20 J)＝150 J. (2)根據(jù)功能關(guān)系，除重力之外的其他力所做的功等于物塊機(jī)械能的增量， 則ΔE機(jī)＝A＋B＋D＝100 J＋(－30 J)＋(－20 J)＝50 J. 答案：(1)150 J (2)50 J 功能關(guān)系的選用技巧 (1)在應(yīng)用功能關(guān)系解決具體問(wèn)題的過(guò)程中，若只涉及動(dòng)能的變化用動(dòng)能定理分析． (2)只涉及重力勢(shì)能的變化用重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系分析． (3)只涉及機(jī)械能變化用除重力和彈力之外的力做功與機(jī)械能變化的關(guān)系分析． (4)只涉及電勢(shì)能的變化用電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系分析． 1－1：如圖所示，質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))以某一速度從A點(diǎn)沖上傾角為30的固定斜面，其運(yùn)動(dòng)的加速度為g，此物體在斜面上上升的最大高度為h，則在這個(gè)過(guò)程中物體( ) A．重力勢(shì)能增加了mgh B．重力勢(shì)能增加了mgh C．動(dòng)能損失了mgh D．機(jī)械能損失了mgh 解析：設(shè)物體受到的摩擦阻力為Ff， 由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得 Ff＋mgsin 30＝ma＝mg， 解得Ff＝mg. 重力勢(shì)能的變化由重力做功決定，故ΔEp＝mgh. 動(dòng)能的變化由合外力做功決定： (Ff＋mgsin 30)x＝max ＝mg＝mgh. 機(jī)械能的變化由重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的其他力做功決定， 故ΔE機(jī)械＝Ffx＝mg＝mgh，故B、D正確，A、C錯(cuò)誤． 答案：BD 1．某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等，即ΔE減＝ΔE增； 2．某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等，即ΔEA減＝ΔEB增． 這也是我們列能量守恒定律方程式的兩條基本思路． (14分)如圖所示，光滑坡道頂端距水平面高度為h，質(zhì)量為m的小物塊A從坡道頂端由靜止滑下，進(jìn)入水平面上的滑道時(shí)無(wú)機(jī)械能損失， 為使A制動(dòng)，將輕彈簧的一端固定在水平滑道延長(zhǎng)線M處的墻上，另一端恰位于滑道的末端O點(diǎn)．已知在OM段，物塊A與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，其余各處的摩擦不計(jì)，重力加速度為g，求： (1)物塊速度滑到O點(diǎn)時(shí)的速度大小； (2)彈簧為最大壓縮量d時(shí)的彈性勢(shì)能；(設(shè)彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)彈性勢(shì)能為零) (3)若物塊A能夠被彈回到坡道上，則它能夠上升的最大高度是多少？ 規(guī)范解答//解：(1)由機(jī)械能守恒定律得 mgh＝mv2 (2分) 解得v＝. (1分) (2)在水平滑道上物塊A克服摩擦力所做的功為W＝μmgd (1分) 由能量守恒定律得 mv2＝Ep＋μmgd (3分) 以上各式聯(lián)立求解得 Ep＝mgh－μmgd. (2分) (3)物塊A被彈回的過(guò)程中，克服摩擦力所做的功仍為W＝μmgd 由能量守恒定律得 Ep＝mgh′＋μmgd (3分) 解得物塊A能夠上升的最大高度為： h′＝h－2μd. (2分) 答案： (1) (2)mgh－μmgd (3)h－2μd 應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化守恒定律解題的步驟 (1)分清有幾種形式的能在變化，如動(dòng)能、勢(shì)能(包括重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、電勢(shì)能)、內(nèi)能等． (2)明確哪些形式的能量增加，哪些形式的能量減少，并且列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式． (3)列出能量守恒關(guān)系式：ΔE減＝ΔE增． 2－1：如圖所示，在豎直平面內(nèi)，粗糙的斜面軌道AB的下端與光滑的圓弧軌道BCD相切于B，C是最低點(diǎn)，圓心角∠BOC＝37，D與圓心O等高，圓弧軌道半徑R＝1.0 m，現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m＝0.2 kg可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體，從D點(diǎn)的正上方E點(diǎn)處自由下落，DE距離h＝1.6 m，小物體與斜面AB之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5.取sin 37＝0.6，cos 37＝0.8，g＝10 m/s2.求： (1)小物體第一次通過(guò)C點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)小物體的支持力FN的大小； (2)要使小物體不從斜面頂端飛出，斜面的長(zhǎng)度LAB至少要多長(zhǎng)； (3)若斜面已經(jīng)滿足(2)要求，小物體從E點(diǎn)開(kāi)始下落，直至最后在光滑圓弧軌道做周期性運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量Q的大?。? 解析：(1)小物體從E到C，由能量守恒得 mg(h＋R)＝mv ① 在C點(diǎn)，由牛頓第二定律得： FN－mg＝m ② 聯(lián)立①②解得FN＝12.4 N. (2)從E→D→C→B→A過(guò)程，由動(dòng)能定理得：WG－Wf＝0 ③ WG＝mg[(h＋Rcos 37)－LABsin 37]④ Wf＝μmgcos 37LAB ⑤ 聯(lián)立③④⑤解得LAB＝2.4 m. (3)因?yàn)閙gsin 37>μmgcos 37(或μ下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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