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基礎(chǔ)課時15 功能關(guān)系 能量守恒定律,[知識梳理],知識點、功能關(guān)系 1.功能關(guān)系 (1)功是_________的量度，即做了多少功就有多少_____發(fā)生了轉(zhuǎn)化。 (2)做功的過程一定伴隨著___________，而且___________必須通過做功來實現(xiàn)。 2.能量守恒定律 (1)內(nèi)容：能量既不會消滅，也_________。它只會從一種形式_____為其他形式，或者從一個物體_____到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量__________。 (2)表達(dá)式：ΔE減＝_____。,能量轉(zhuǎn)化,能量,能量的轉(zhuǎn)化,能量的轉(zhuǎn)化,不會創(chuàng)生,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,保持不變,ΔE增,[思考] “神舟十號”飛船返回艙進入地球大氣層以后，由于它的高速下落，而與空氣發(fā)生劇烈摩擦，返回艙的表面溫度達(dá)到1 000攝氏度。,(1)進入大氣層很長一段時間，返回艙加速下落，返回艙表面溫度逐漸升高。該過程動能和勢能怎么變化？機械能守恒嗎？ (2)返回艙表面溫度越高，內(nèi)能越大。該過程中什么能向什么能轉(zhuǎn)化？機械能和內(nèi)能的總量變化嗎？,[診斷自測],1.(多選)下列說法正確的是( ) A.力對物體做了多少功，物體就有多少能 B.物體在速度增大時，其機械能可能在減小 C.滑動摩擦力做功時，一定會引起機械能的轉(zhuǎn)化 D.一個物體的能量增加，必定有別的物體能量減少 答案 BCD,2.(多選)如圖1所示，一固定斜面傾角為30°，一質(zhì)量為m的小物塊自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做勻減速運動，加速度的大小等于重力加速度的大小g。若物塊上升的最大高度為H，則此過程中，物塊的( ),圖1,答案 AC,3.升降機底板上放一質(zhì)量為100 kg的物體，物體隨升降機由靜止開始豎直向上移動5 m時速度達(dá)到4 m/s，則此過程中(g取10 m/s2)( ) A.升降機對物體做功5 800 J B.合外力對物體做功5 800 J C.物體的重力勢能增加500 J D.物體的機械能增加800 J,答案 A,4.如圖2所示，ABCD是一個盆式容器，盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧，B、C在水平線上，其距離d＝0.5 m。盆邊緣的高度為h＝0.3 m。在A處放一個質(zhì)量為m的小物塊并讓其由靜止下滑。已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的，而盆底BC面與小物塊間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.1。小物塊在盆內(nèi)來回滑動，最后停下來，則停下的位置到B的距離為( ),圖2 A.0.5 m B.0.25 m C.0.1 m D.0,答案 D,5.(2014·廣東理綜，16)如圖3所示，是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖，圖中①和②為楔塊，③和④為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中( ),圖3 A.緩沖器的機械能守恒 B.摩擦力做功消耗機械能 C.墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D.彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能,解析 由于楔塊與彈簧盒、墊板間有摩擦力，即摩擦力做負(fù)功，則機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯誤，B正確；墊板動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈性勢能，故C、D錯誤。 答案 B,考點一 對功能關(guān)系的理解與應(yīng)用 功是能量轉(zhuǎn)化的量度，力學(xué)中幾種常見的功能關(guān)系如下：,【例1】 (多選)(2016·山西大學(xué)附屬中學(xué)月考)如圖4所示，建筑工地上載人升降機用不計質(zhì)量的細(xì)鋼繩跨過定滑輪與一電動機相連，通電后電動機帶動升降機沿豎直方向先勻加速上升后勻速上升。摩擦及空氣阻力均不計。則( ),圖4,A.升降機勻加速上升過程中，升降機底板對人做的功等于人增加的動能 B.升降機勻加速上升過程中，升降機底板對人做的功等于人增加的機械能 C.升降機勻速上升過程中，升降機底板對人做的功等于人增加的機械能 D.升降機上升的全過程中，升降機拉力做的功大于升降機和人增加的機械能,解析 根據(jù)動能定理可知，合外力對物體做的功等于物體動能的變化量，所以升降機勻加速上升過程中，升降機底板對人做的功和人的重力做功之和等于人增加的動能，故A錯誤，B正確；升降機勻速上升過程中，升降機底板對人做的功等于克服重力做的功(此過程中動能不變)，即增加的機械能，C正確；升降機上升的全過程中，升降機拉力做的功等于升降機和人增加的機械能，D錯誤。 答案 BC,【變式訓(xùn)練】 1.(多選)如圖5所示，一物塊通過一橡皮條與粗糙斜面頂端垂直于固定斜面的固定桿相連而靜止在斜面上，橡皮條與斜面平行且恰為原長。現(xiàn)給物塊一沿斜面向下的初速度v0，則物塊從開始滑動到滑到最低點的過程中(設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，橡皮條的形變在彈性限度內(nèi))，下列說法正確的是( ),圖5,A.物塊的動能一直增加 B.物塊運動的加速度一直增大 C.物塊的機械能一直減少 D.物塊減少的機械能等于橡皮條增加的彈性勢能,答案 BC,考點二 摩擦力做功的特點及應(yīng)用 兩種摩擦力做功特點的比較,【例2】 如圖6所示，一張薄紙板放在光滑水平面上，其右端放有小木塊，小木塊與薄紙板的接觸面粗糙，原來系統(tǒng)靜止?，F(xiàn)用水平恒力F向右拉薄紙板，小木塊在薄紙板上發(fā)生相對滑動，直到從薄紙板上掉下來。上述過程中有關(guān)功和能的說法正確的是( ),圖6 A.拉力F做的功等于薄紙板和小木塊動能的增加量 B.摩擦力對小木塊做的功一定等于系統(tǒng)中由摩擦產(chǎn)生的熱量 C.離開薄紙板前小木塊可能先做加速運動，后做勻速運動 D.小木塊動能的增加量可能小于系統(tǒng)中由摩擦產(chǎn)生的熱量,解析 由功能關(guān)系，拉力F做的功等于薄紙板和小木塊動能的增加量與系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能之和，選項A錯誤；摩擦力對小木塊做的功等于小木塊動能的增加量，選項B錯誤；離開薄紙板前小木塊一直在做勻加速運動，選項C錯誤；對于系統(tǒng)，由摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝FfΔL，其中ΔL為小木塊相對薄紙板運動的位移，即薄紙板的長度。對小木塊，F(xiàn)fL木＝ΔEk，L木為小木塊相對地面的位移，由于L木存在大于、等于或小于ΔL三種可能，即ΔEk存在大于、等于或小于Q三種可能，選項D正確。 答案 D,反思總結(jié) 摩擦生熱掌握“三點” (1)大?。合到y(tǒng)內(nèi)因滑動摩擦力做功產(chǎn)生的熱量 Q＝Ffx相對； (2)原因：有滑動摩擦力的系統(tǒng)內(nèi)存在相對位移； (3)能量轉(zhuǎn)化有兩種形式：一是相互摩擦的物體之間機械能轉(zhuǎn)移；二是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(即熱量)。,【變式訓(xùn)練】 2.如圖7所示，足夠長的傳送帶以恒定速率順時針運行，將一個物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對靜止，勻速運動到達(dá)傳送帶頂端。下列說法正確的是( ),圖7,A.第一階段摩擦力對物體做正功，第二階段摩擦力對物體不做功 B.第一階段摩擦力對物體做的功等于第一階段物體動能的增加量 C.第一階段物體和傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量等于第一階段物體機械能的增加量 D.物體從底端到頂端全過程機械能的增加量等于全過程物體與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量,解析 第一階段滑動摩擦力對物體做正功，第二階段靜摩擦力對物體也做正功，A項錯誤；摩擦力做的功等于物體機械能的增加量，B項錯誤；第一階段物體的平均速度是傳送帶速度的一半，因此物體運動的位移x1恰好等于物體和傳送帶間相對移動的距離d。所以因摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝Ffd＝Ffx1，等于物體機械能的增加量而不是動能的增加量，C項正確；第二階段靜摩擦力做正功，物體機械能增加，物體與傳送帶間沒有產(chǎn)生熱量，D項錯誤。 答案 C,考點三 能量守恒定律及應(yīng)用 1.對能量守恒定律的理解 (1)轉(zhuǎn)化：某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等。 (2)轉(zhuǎn)移：某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量相等。 2.運用能量守恒定律解題的基本思路,【例3】 (多選)(2015·江蘇單科，9)如圖8所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長。圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過B處的速度最大，到達(dá)C處的速度為零，AC＝h。圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g。則圓環(huán)( ),圖8,答案 BD,【變式訓(xùn)練】 3.如圖9所示，一物體質(zhì)量m＝2 kg，在傾角θ＝37°的斜面上的A點以初速度v0＝3 m/s下滑，A點距彈簧上端B的距離AB＝4 m。當(dāng)物體到達(dá)B后將彈簧壓縮到C點，最大壓縮量BC＝0.2 m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為D點，D點距A點AD＝3 m。擋板及彈簧質(zhì)量不計，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，求：,圖9 (1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ； (2)彈簧的最大彈性勢能Epm。,答案 (1)0.52 (2)24.4 J,1.(多選)(2016·江西南昌四校聯(lián)考)某電視臺沖關(guān)欄目，選手需要抓住固定在支架上的繩子向上攀登，才可沖上領(lǐng)獎臺，如圖10所示。如果某選手剛剛勻速攀爬到接近繩子頂端時，突然因抓不住繩子而加速滑下，對該過程進行分析(不考慮腳蹬墻壁的作用)，下述說法正確的是( ),圖10,A.上行時，人受到繩子的拉力與重力和摩擦力平衡 B.上行時，繩子拉力對人做的功等于人重力勢能的增加 C.下滑時，人所受的重力大于摩擦力，加速度小于g D.下滑時，重力勢能的減少大于動能的增加，機械能的減少量等于克服摩擦力做的功 解析 勻速上行時，人受到繩子向上的靜摩擦力和重力平衡，A錯誤；勻速上行時，繩子摩擦力對人做的功等于人重力勢能的增加，B錯誤；加速下滑時，加速度方向向下，則重力大于向上的摩擦力，合力小于重力，加速度小于g，C正確；下滑時，重力和摩擦力做功，根據(jù)動能定理WG＋Wf＝ΔEk，則減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和克服摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，機械能的減少量等于克服摩擦力做的功，D正確。 答案 CD,2.足夠長的水平傳送帶以恒定速度v勻速運動，某時刻一個質(zhì)量為m的小物塊以大小也是v、方向與傳送帶的運動方向相反的初速度沖上傳送帶，最后小物塊的速度與傳送帶的速度相同。在小物塊與傳送帶間有相對運動的過程中，滑動摩擦力對小物塊做的功為W，小物塊與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量為Q，則下列判斷中正確的是( ),答案 B,3.(多選)如圖11，質(zhì)量為M、長度為L的小車靜止在光滑的水平面上。質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點)放在小車的最左端。現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上，使物塊從靜止開始做勻加速直線運動，物塊和小車之間的摩擦力為Ff，物塊滑到小車的最右端時，小車運動的距離為s。在這個過程中，以下結(jié)論正確的是( ),圖11,A.物塊到達(dá)小車最右端時具有的動能為F(L＋s) B.物塊到達(dá)小車最右端時，小車具有的動能為Ffs C.物塊克服摩擦力所做的功為Ff(L＋s) D.物塊和小車增加的機械能為Ffs,答案 BC,圖12,(1)物塊通過B點時的速度大?。?(2)物塊離開彈簧剛進入半圓軌道C點時對軌道的壓力大??； (3)彈簧的最大彈性勢能。,小結(jié)巧記 1個定律——能量守恒定律 5個功能關(guān)系——①WG＝－ΔEp ②W彈＝－ΔEp ③W合＝ΔEk ④W總＝ΔE(機械能的變化) ⑤Ffx相對＝ΔE內(nèi)＝Q,