高中物理：功能关系,能量守恒讲义教案高中物理能量守恒 13页

高中物理：功能关系,能量守恒讲义教案高中物理能量守恒学科教师辅导讲义负责人审核签字：学员姓名：年级：高三课时数：3课时辅导科目：物理学科教师：**校区名称：**9校授课日期及时段课型口预习课□同步课口复习课□专题课教学目标1.掌握功和能的对应关系，特别是合力功、重力功、弹力功分别对应的能量转化关系.2.理解能量守恒定律，并能分析解决有关问题．重点难点关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电流及电磁感应相结合命题．2．功和能的关系一直是高考的“重中之重”，是高考的热点和重点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有压轴题，考查最多的是动能定理和机械能守恒定律，且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题．3．动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点．高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去，能力要求不会降低.．教学内容5.4功能关系能量守恒T——基础知识同步预习习惯——上课开始先浏览一下，告诉老第13页共13页\n师，你对讲义的理解，你觉得本讲义知识点怎么样?如果是复习课，请你告诉老师本节课的重点、难点、考点是什么？如果是新课程，看完记住了什么？请充满信心！1.掌握功和能的对应关系，特别是合力功、重力功、弹力功分别对应的能量转化关系.2.理解能量守恒定律，并能分析解决有关问题．一、功能关系功能量的变化合外力做正功动能增加重力做正功重力势能减少［来源：学#科#网Z#X#X#K弹簧弹力做正功弹性势能减少［来源:Zxxk.Com］电场力做正功电势能减少其他力(除重力、弹力外)做正功机械能增加二、能量守恒定律1．内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变.2.表达式：AE减=八£增.考点一功能关系的应用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.★重点归纳★1、功能关系问题的解答技巧对各种功能关系熟记于心，力学范围内，应牢固掌握以下三条功能关系：（1）重力的功等于重力势能的变化，弹力的功等于弹性势能的变化；第13页共13页\n（1）合外力的功等于动能的变化；（2）除重力、弹力外，其他力的功等于机械能的变化．运用功能关系解题时，应弄清楚重力做什么功，合外力做什么功，除重力、弹力外的力做什么功，从而判断重力势能或弹性势能、动能、机械能的变化.★典型案例★（多选）如图4所示，在升降机内固定一光滑的斜面体，一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板B上，另一端与质量为m的物块A相连，弹簧与斜面平行．整个系统由静止开始加速上升高度h的过程中（）A.物块A的重力势能增加量一定等于mghB物块A的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和C.物块A的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和D.物块A和弹簧组成系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持力和B对弹簧的拉力做功的代数和【答案】C*针对练习1★（多选）如图所示，固定在竖直面内的光滑圆环半径为R,圆环上套有质量分别为m和2m的小球A、B（均可看作质点），且小球A、B用一长为2R的轻质细杆相连，在小球B从最高点由静止开始沿圆环下滑至最低点的过程中（已知重力加速度为g）,下列说法正确的是A.A球增加的机械能等于B球减少的机械能B.A球增加的重力势能等于B球减少的重力势能C.A球的最大速度为D.细小f对A球做的功为★针对练习2★物体以v0的初速度从倾角为30°的斜坡底端沿斜第13页共13页\n坡向上运动。当物体向上滑到某一位置时，其动能减少了AEk=12J,机械能减少了AE=2J,不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2,则物体沿斜坡向下运动时加速度大小为A.2m/s2B.3m/s2C.4m/s2D.6m/s2(针对练习答案：1.【答案】AD2【答案】C)考点二摩擦力做功摩擦力做功的特点及传送带中的能量问题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：①机械能全部转化为内能；②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：Q=Ffs相对.其中s相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程．深化拓展从功的角度看，一对滑动摩擦力对系统做的功等于系统内能的增加量；从能量的角度看，其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量.3.传送带模型的能量问题(1)模型条件①传送带匀速或加速运动.②物体以初速度v0滑上传送带或轻轻放于传送带上，物体与传送带间有摩擦力.③物体与传送带之间有相对第13页共13页\n滑动.（2）模型特点①若物体轻轻放在匀速运动的传送带上，物体一定要和传送带之间产生相对滑动，物体一定受到沿传送带前进方向的摩擦力.②若物体静止在传送带上，与传送带一起由静止开始加速，如果动摩擦因数较大，则物体随传送带一起加速；如果动摩擦因数较小，则物体将跟不上传送带的运动，相对传送带向后滑动.③若物体与水平传送带一起匀速运动，则物体与传送带之间没有摩擦力；若传送带是倾斜的，则物体受到沿传送带向上的静摩擦力作用.（3）功能关系①功能关系分析：W曰AEk+AEp+遨对传送带的功W标口产生白^内能Q的理解：传送带的功：WFFx传产生的内能Q=Ffx相对★重点归纳★1、摩擦力做功的特点静摩擦力滑动摩擦力不同点能量的转化方面在静摩擦力做功的过程中，只有机械能从一个物体转移到另一个物体（静摩擦力起着传递机械能的作用）而没有机械能转化为其他形式的能量1.相互摩擦的物体通过摩擦力做功，将部分机械能从一个物体转移到另一个物体2.部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机械能的损失量不同点一对摩擦力做功方面一对静摩擦力所做功的代数总和等于零一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功总为负值，系统损失的机械能转变成内能★典型案例★如图所示，质量为m的长木块A第13页共13页\n静止于光滑水平面上，在其水平的上表面左端放一质量为m的滑块B,已知木块长为L,它与滑块之间的动摩擦因数为小现用水平向右的恒力F拉滑块B.(1)当长木块A的位移为多少时，B从A的右端滑出？(2)求上述过程中滑块与木块之间产生的内能．【答案】(1)；(2)jimg*针对练习1★(多选)如图14所示，倾斜的传送带始终以恒定速率v2运动．一小物块以v1的初速度冲上传送带，v1>v2.小物块从A到B的过程中一直做减速运动，则()A.小物块到达B端的速度可能等于v2B.小物块到达B端的速度不可能等于零C.小物块的机械能一直在减少D.小物块所受合力一直在做负功［来源：学。科。网］★针对练习2^(多选)如右图所示质量为M的小车静止放在光滑的水平面上，质量为m的物体放在小车的一端.受到水平恒力F作用后，物体由静止开始运动，设小车与物体间的摩擦力为f,车长为L,车发生的位移为S时，物体从小车一端运动到另一端，下列说法正确的是()mMA物体具有的动能为(F-f)(S+L)B.小车具有的动能为fSC.这一过程中物体与车之间产生的热量为f(S+L)D．物体克服摩擦力所做的功为f(S+L)(针对练习答案：1.【答案】AD2【答案】ABD【解析】据题意，m水平方向受到拉力F和水平向左的摩擦力f,据动能定理得：，则A选)第13页共13页\n考点三能量守恒定律及应用1．内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。1.表达式：AE减=八£增。2.列能量守恒定律方程的两条基本思路：(1)某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，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.★重点归纳★3、应用能量守恒定律解题的步骤(1)分清有多少形式的能[如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能等]在变化；(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AE减和增加的能量AE增的表达式；[来源：学，科，网乙X,X,K](3)列出能量守恒关系式：AE减=八£增.★典型案例★如图所示，一物体质量m^2kg,在倾角为8=37°的斜面上的A点以初速度v0=3m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB=4m当物体到达B后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC=0.2m,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AA3m.挡板及弹簧质量不计，g取10m/s2,sin37°=0.6,求：（1）物体与斜面间的动摩擦因数g（2）弹簧的最大弹性势能Epm.第13页共13页\n【答案】（1）0.52;（2）24.5J★针对练习1★ZOIS年2月15日中午12时30分左右，俄罗斯车里雅宾斯克州发生陨石坠落事件．这颗陨石进入地球大气层后与空气摩擦而发生剧烈燃烧，并发生爆炸，产生大量碎片．假定某一碎片自爆炸后落至地面并陷入地下一定深度过程中，其质量不变，则A.该碎片在空中下落过程中重力做的功等于动能的增加量B.该碎片在空中下落过程中重力做的功小于动能的增加量C.该碎片在陷入地下的过程中重力做的功等于动能的改变量D.该碎片在整个过程中克服阻力的功等于机械能的减少量★针对练习2^（多选）如图所示，在半径为R的四分之一光滑圆弧轨道的顶端a点，质量为m的物块（可视为质点）由静止开始下滑，经圆弧最低点b滑上粗糙水平面，圆弧轨道在b点与水平轨道平滑相接，物块最终滑至c点停止。若物块与水平面问的动摩擦因数为g下列说法正确的是（）A.物块滑到b点时的速度为B.物块滑到b点时对b点的压力是2mgCc点与b点的距离为D.整个过程中物块机械能损失了mgR（针对练习答案：[来源：学科网ZXXK]1.【答案】D2.【答案】CDT——能力极速提升1.（多选）一质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上，一根轻质弹簧的一端悬挂于。点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内，第13页共13页\n将小球沿杆拉到与弹簧水平的位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧位于竖直位置时，小球速度恰好为零，此时小球下降的竖直高度为h,如图所示。若全过程中弹簧处于伸长状态且处于弹性限度内，重力加速度为g,则下列说法正确的是：()A.当弹簧与杆垂直时，小球动能最大B.当小球沿杆方向的合力为零时，小球动能最大C.在小球自开始下滑至滑到最低点的过程中，弹簧所做的负功小于mghD在小球自开始下滑至滑到最低点的过程中，弹簧弹性势能的增加量等于mgh【答案】BD2如图所示，固定的光滑绝缘斜面的底端固定着一个带正电的小物块P,将另一个带电小物块Q在斜面的某位置由静止释放，它将沿斜面向上运动.设斜面足够长，则在Q向上运动过程中：()A.物块P、Q的电势能和动能之和先增大后减小B.物块P、Q的重力势能和电势能之和先减小后增大C.物块P、Q的重力势能和电势能之和先增大后减小D.物块P、Q的重力势能和动能之和先增大后减小【答案】B3.某同学将一个质量为m的小球竖直向上抛出，小球上升的最大高度为H。设上升过程中空气阻力F大小恒定。则在上升过程中：()A.小球的动能减小了mgHB小球机械能减小了FHC小球重力势能减小了mgHD小球克服空气阻力做功(F+mg)H【答案】B4．(第13页共13页\n多选)如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角为300,质量分别为Mm的两个物体通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧，斜面底端有一与斜面垂直的挡板．开始时用手按住物体M,此时M距离挡板的距离为s,滑轮两边的细绳恰好伸直，且弹簧处于原长状态.已知M=2m空气阻力不计.松开手后，关于二者的运动下列说法中正确的是：()A.M和m组成的系统机械能守恒[来源:Zxxk.Com]B.当M的速度最大时，m与地面间的作用力为零C.若M恰好能到达挡板处，则此时m的速度为零D.若M恰好能到达挡板处，则此过程中重力对M做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体m的机械能增加量之和【答案】BD5一木块静置于光滑水平面上，一颗子弹沿水平方向飞来射入木块中。当子弹进入木块的深度达到最大值2.0cm时，木块沿水平面恰好移动距离1.0cmo在上述过程中系统损失的机械能与子弹损失的动能之比为：()A.1:2B.1:3C.2:3D.3:2【答案】C[来源:Zxxk.Com]1．(多选)如图所示，足够长的传送带与水平方向的倾角为8,物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，b的质量为m开始时，a、b及传送带均静止，且a不受传送带摩擦力作用，现让传送带逆时针匀速转第13页共13页\n动，则在b上升h高度(未与滑轮相碰)过程中：()A.物块a的重力势能减少mghB摩擦力对a做的功等于a机械能的增量C.摩擦力对a做的功等于物块a、b动能增量之和D.任意时刻，重力对a、b做功的瞬时功率大小相等[来源:学*科*网Z*X*X*K]【答案】ACD2．（多选）如图所示，绝缘弹簧的下端固定在光滑斜面底端，弹簧与斜面平行，带电小球（可视为质点）固定在绝缘斜面上的点，且在通过弹簧中心的直线上。现将与大小相同，带电性也相同的小球，从直线上的点由静止释放，若两小球可视为点电荷。在小球与弹簧接触到速度变为零的过程中，下列说法中正确的是：（）A.小球的速度一定先增大后减小B.小球的机械能一直在减少C.小球速度最大时所受弹簧弹力和库仑力的合力为零D.小球与弹簧系统的机械能一定增加【答案】AD3如图所示，一张薄纸板放在光滑水平面上，其右端放有小木块，小木块与薄纸板的接触面粗糙，原来系统静止。现用水平恒力F向右拉薄纸板，小木块在薄纸板上发生相对滑动，直到从薄纸板上掉下来。上述过程中有关功和能的下列说法正确的是：（）A.拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加B.摩擦力对小木块做的功一定等于系统的摩擦生热C.离开薄纸板前小木块可能先做加速运动，后做匀速运动D.小木块动能的增加可能小于系统的摩擦生热【答案】D4．（多选）如图所第13页共13页\n示，在距水平地面高为0.4m处，水平固定一根长直光滑杆，在杆上P点固定一定滑轮，滑轮可绕水平轴无摩擦转动，在P点的右边，杆上套有一质量m=2kg的小球A。半径R=0.3m的光滑半圆形细轨道竖直地固定在地面上，具圆心O在P点的正下方，在轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B。用一条不可伸长的柔软细绳，通过定滑轮将两小球连接起来。杆和半圆形轨道在同一竖直面内，两小球均可看作质点，且不计滑轮大小的影响。现给小球A一个水平向右的恒力F=50N(取g=10m/S2)则：()A.把小球B从地面拉到P的正下方时力F做功为20JB.小球B运动到C处时的速度大小为0C.小球B被拉到与小球A速度大小相等时，sin=3/4D.把小球B从地面拉到P的正下方时小球B的机械能增加了6J【答案】AC【解析】小球B运动到P点正下方过程中的位移为xA=0.5-0.1=0.4m,拉力的功:WF=FxA=20J选项A正确；考点：功能关系、关联速度。5.如图所示，质量m=1kg长L=0.8m的均匀矩形薄板静止在水平桌面上，其右端与桌子边缘相平．板与桌面间的动摩擦因数为以=0.4.现用F=5N的水平力向右推薄板，使它翻下桌子，力F做的功至少为(g取10m/s2)：()A．1JB．1.6JC．2JD．4J[来源:学,科,网Z,X,X,K]【答案】第13页共13页\nB~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~第13页共13页Nothingintheworldisimpossibleifyousetyourmindtodoit。世上无难事，只怕有心人。第13页共13页