2018版高考物理一轮复习第5章机械能第4讲功能关系能量守恒定律课件

(4)一对互为作用力与反作用力的摩擦力做的总功，等于系统增加的内能。
能量发生转化。
(2)√
(3)√
(4)√
1．(多选)在离水平地面 h 高处将一质量为 m 的小球水平抛出，在空中运动的 过程中所受空气阻力大小恒为 f， 落地时小球距抛出点的水平距离为 x， 速率为 v， 那么，在小球运动的过程中 导学号 51342582 ( AD ) A．重力做功为 mgh B．克服空气阻力做的功为 f· h2＋x2 C．落地时重力的瞬时功率为 mgv D．重力势能和机械能都逐渐减和弹 簧弹力之外 的其他力做 的功 一对相互作 用的滑动摩 擦力的总功
能的变化 不引起机 机械能守恒ΔE＝0 械能变化
定量关系
(1)其他力做多少正功，物体的机械能就增加多少 机械能变 (2)其他力做多少负功，物体的机械能就减少多少 化 (3)W＝ΔE (1)作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系 内能变化 统内能增加 (2)Q＝Ff·L相对
2．能量守恒定律
不会创生 。它只会从一种形式______ 转化 为其 (1)内容：能量既不会消灭，也__________ 转移 到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能 他形式，或者从一个物体 ______
保持不变 。 量的总量__________
ΔE增 (2)表达式：ΔE减＝_______ 。
思考：飞船返回舱进入地球大气层以后，由于它的高速下 落，而与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达到 1000 摄 氏度。 (1)进入大气层很长一段时间，返回舱加速下落，返回舱 表面温度逐渐升高。 该过程动能和势能怎么变化？机械能守恒 吗？ (2)返回舱表面温度越高，内能越大。该过程中什么能向什么能转化？机械能 和内能的总量变化吗？
C．mv2 D．2mv2 [解析] 由能量转化和守恒定律可知，拉力 F 对木板所做的功 W 一部分转化
v 1 2 为物体 m 的动能，一部分转化为系统内能，故 W＝2mv ＋μmg· s 相，s 相＝vt－ 2t， v＝μgt，以上三式联立可得：W＝mv2，故 C 正确。
4． (2016· 重庆育才中学月考)如图所示， 一小球用轻质线悬挂在木板的支架上， 木板沿倾角为 θ 的斜面下滑时，细线呈竖直状态，则在木板下滑的过程中，下列 说法中正确的是 导学号 51342585 ( D ) A．小球的机械能守恒 B．木板、小球组成的系统机械能守恒 1 C．木板与斜面间的动摩擦因数为tanθ D．木板、小球组成的系统减少的机械能转化为内能
解题探究：(1)物体受到哪些力作用？ (2)物体受力做功情况如何？哪些力做功引起机械能的变化？ 答案：(1)重力和竖直向上的力。
(2)重力做正功，竖直向上的力做负功；竖直向上的力。
[解析]
4 1 由牛顿第二定律有 mg－f＝ma，由 a＝5g 得 f＝5mg，利用动能定理
4 有 W＝Fh＝5mgh＝ΔEk，选项 A 正确；判断机械能的变化要看除重力外其他力的 1 1 做功情况，－fh＝－5mgh＝ΔE，说明阻力做负功，机械能减少5mgh，选项 B 错 1 误；物体克服阻力做功应为5mgh，选项 C 错误；高度下降了 h，则重力势能减少 了 mgh，选项 D 错误。
(1)滑块到达 B 端时，轨道对它支持力的大小； (2)车被锁定时，车右端距轨道 B 端的距离； (3)从车开始运动到被锁定的过程中，滑块与车面间由 于摩擦而产生的内能大小。
解题探究：(1)如何判断车运动1.5s时，滑块是否已相对车静止了？
(2)如何求出因摩擦而产生的内能大小？
答案：(1)求出二者共速所用的时间，与1.5s进行分析比较。 (2)Q＝FfL相对
[解析]
重力做功为 WG＝mgh，A 正确。空气阻力做功与经过的路程有关，
而小球经过的路程大于 h2＋x2，故克服空气阻力做的功大于 f· h2＋x2，B 错误。 落地时，重力的瞬时功率为重力与沿重力方向的分速度的乘积，故落地时重力的 瞬时功率小于 mgv，C 错误。重力做正功，重力势能减少，空气阻力做负功，机 械能减少，D 正确。
[解析]
升降机对物体做功等于物体机械能的增加，重力势能增加5000J，
动能增加800J，故A正确，C错误；合外力对物体做功等于物体动能的变化，故
B错误。
摩擦力做功的特点及应用
1．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为内能。 (1)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；
[解析]
因为细线呈竖直状态， 所以木板、 小球均匀速下滑， 小球的动能不变，
重力势能减小，机械能不守恒，A 错误；同理，木板、小球组成的系统动能不变。 重力势能减小， 机械能也不守恒， B 错误； 木板与小球下滑过程中满足(M＋m)gsinθ ＝μ(M＋m)gcosθ，即木板与斜面间的动摩擦因数为 μ＝tanθ，C 错误；由能量守 恒知木板、小球组成的系统减少的机械能转化为内能，D 正确。
[解析] (1)由机械能守恒定律和牛顿第二定律得 v2 1 2 B mgR＝2mvB，NB－mg＝m R 则 NB＝30N。
(2)设 m 滑上小车后经过时间 t1 与小车同速，共同速度大小为 v 对滑块有：μmg＝ma1，v＝vB－a1t1 对于小车：μmg＝Ma2，v＝a2t1 解得：v＝1m/s，t1＝1s，因 t1<t0 故滑块与小车同速后，小车继续向左匀速行驶了 0.5s v 则小车右端距 B 端的距离为 s 车＝ 2t1＋v(t0－t1) 解得 s 车＝1m vB＋v v (3)Q＝μmgL 相对＝μmg( 2 t1－ 2 t1) 解得 Q＝6J
机械能转化为内能，能量总和不变，B正确。
3.如图所示，一足够长的木板在光滑的水平面上以速度 v 向右匀速运动，现 将质量为 m 的物体竖直向下轻轻地放置在木板上的右端， 已知物体 m 和木板之间 的动摩擦因数为 μ，为保持木板的速度不变，从物体 m 放到木板上到它相对木板 静止的过程中，须对木板施一水平向右的作用力 F，那么力 F 对木板做功的数值 为 导学号 51342584 ( C ) mv2 A． 4 mv2 B． 2
核心考点突破
功能关系的应用
几种常见的功能关系及其表达式 力做功 合力的功 重力的功 能的变化 动能变化 定量关系 W＝Ek2－Ek1＝ΔEk
(1)重力做正功，重力势能减少 重力势能 (2)重力做负功，重力势能增加 变化 (3)WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 (1)弹力做正功，弹性势能减少 弹性势能 (2)弹力做负功，弹性势能增加 变化 (3)WF＝－ΔEp＝Ep1－Ep2
(2017· 辽宁沈阳二中期中)质量为 m 的物体由静止开始下落，由于空 4 气阻力影响，物体下落的加速度为5g，在物体下落高度为 h 的过程中，下列说法 正确的是 导学号 51342586 ( A ) 4 A．物体的动能增加了5mgh 4 C．物体克服阻力所做的功为5mgh 4 B．物体的机械能减少了5mgh 4 D．物体的重力势能减少了5mgh
(1)滑块的初速度； (2)滑块能上升的最大高度； (3)求滑块第二次在传送带上滑行时，滑块和传送带系统产生的内能。
[答案] (1)2 14m/s 或 4m/s (2)1.8m (3)220J
[解析]
(1)以滑块为研究对象，滑块在传送带上运动过程中，当滑块初速度
1 2 1 2 大于传送带速度时，有－μmgl＝2mv －2mv0，解得 v0＝2 14m/s； 1 2 1 2 当滑块初速度小于传送带速度时，有 μmgl＝2mv －2mv0，解得 v0＝4m/s。 1 2 (2)由动能定理可得－mgh＝0－2mv ，解得 h＝1.8m。
2．上端固定的一根细线下面悬挂一摆球，摆球在空气中摆动，摆动的幅度越 来越小，对此现象下列说法正确的是 导学号 51342583 ( B ) A．摆球机械能守恒 B．总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化为内能 C．能量正在消失 D．只有动能和重力势能的相互转化
[ 解析]
由于空气阻力的作用，机械能减少，机械能不守恒，内能增加，
(3)以滑块为研究对象， 由牛顿第二定律得 μmg＝ma， 滑块的加速度 a＝1m/s2， v2 滑块减速到零的位移 s＝2a＝18m>10m，则滑块第二次在传送带上滑行时，速度 1 2 没有减小到零就离开传送带，由匀变速运动的位移公式可得 l＝vt－2at ，解得 t ＝2s(t＝10s 舍去)， 在此时间内传送带的位移 x＝vt＝6×2m＝12m， 滑块第二次在 传送带上滑行时， 滑块和传送带系统产生的内能 Q＝μmg(l＋x)＝0.1×10×10×(10 ＋12)J＝220J。
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。
(2) 摩擦生热的计算： Q＝ FfL 相对 。其中 L 相对 为相互摩擦的两个物体间的相 对路程。 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。
1 如图所示，AB 为半径 R＝0.8m 的4光滑圆弧轨道，下端 B 恰与小车 右端平滑对接。小车质量 M＝3kg，车长 L＝2.06m，车上表面距地面的高度 h＝ 0.2m，现有一质量 m＝1kg 的滑块，由轨道顶端无初速度释放，滑到 B 端后冲上 小车。已知地面光滑，滑块与小车上表面间的动摩擦因数 μ＝0.3，当车运动了 t0 ＝1.5s 时，车被地面装置锁定(g＝10m/s2)。试求： 导学号 51342588
〔类题演练 1 〕
升降机底板上放一质量为 100kg 的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上 移动 5m 时速度达到 4m/s，则此过程中(g 取 10m/s2) 导学号 51342587 ( A ) A．升降机对物体做功 5800J C．物体的重力势能增加 500J B．合外力对物体做功 5800J D．物体的机械能增加 800J
〔类题演练 2 〕