（浙江選考）2020版高考物理一輪復習 第5章 機械能 第4講 能量守恒定律與能源課件.ppt

第4講能量守恒定律與能源,知識排查,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)。,能量轉(zhuǎn)化,能量,能量的轉(zhuǎn)化,能量的轉(zhuǎn)化,1.,能源,2.能量耗散(1)定義：在能量的轉(zhuǎn)化過程中，一部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能流散到周圍環(huán)境中，我們無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用，這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。(2)能量耗散帶來的問題：一是可利用的能源越來越少，造成能源危機；二是使環(huán)境吸收的耗散能量越來越多，造成環(huán)境污染，溫度升高。,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.表達式：E減_。,能量守恒定律,E增,不會創(chuàng)生,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,保持不變,小題速練,1.思考判斷(1)物體在速度增大時，其機械能可能在減小()(2)摩擦力在做功時，機械能一定會發(fā)生轉(zhuǎn)化()(3)能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中，其總量會不斷減少()(4)既然能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中是守恒的，故沒有必要節(jié)約能源()(5)節(jié)約可利用能源的目的是為了減少污染排放(),(6)滑動摩擦力做功時，一定會引起機械能的轉(zhuǎn)化()(7)一個物體的能量增加，必定有別的物體能量減少()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7),2.有人設想在夏天用電冰箱來降低房間的溫度。他的辦法是：關(guān)好房間的門窗，然后打開冰箱的所有門讓冰箱運轉(zhuǎn)，且不考慮房間內(nèi)外熱量的傳遞。則開機后，室內(nèi)的溫度將()A.升高B.保持不變C.開機時降低，停機時升高D.開機時升高，停機時降低解析電冰箱的壓縮機運行時，一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，室內(nèi)的溫度將升高。答案A,功能關(guān)系能源,1.力學中常見的功能關(guān)系,2.應用功能關(guān)系解決具體問題應注意以下三點,(1)若只涉及動能的變化用動能定理。(2)只涉及重力勢能的變化，用重力做功與重力勢能變化的關(guān)系分析。(3)只涉及機械能變化，用除重力和彈簧的彈力之外的力做功與機械能變化的關(guān)系分析。,【典例】如圖1所示，人用平行于粗糙斜面的力將物體拉至斜面頂端，使物體獲得動能，關(guān)于人體消耗的化學能，下面說法正確的是(),A.人體消耗的化學能等于物體動能B.人體消耗的化學能等于物體增加的重力勢能C.人體消耗的化學能等于物體增加的機械能D.人體消耗的化學能大于物體增加的機械能解析物體上升過程中，動能和重力勢能增加，同時由于摩擦生熱，人體消耗的化學能等于物體機械能的增量與系統(tǒng)增加的內(nèi)能之和，故選項D正確。答案D,圖1,1.已知貨物的質(zhì)量為m，在某段時間內(nèi)起重機將貨物以加速度a加速提升h，則在這段時間內(nèi)敘述正確的是(重力加速度為g)()A.貨物的動能一定增加mahmghB.貨物的機械能一定增加mahC.貨物的重力勢能一定增加mahD.貨物的機械能一定增加mahmgh解析準確把握功和對應能量變化之間的關(guān)系是解答此類問題的關(guān)鍵，具體分析如下：,答案D,答案A,3.如圖2所示，木塊放在光滑水平面上，一顆子彈水平射入木塊中，受到阻力為f，射入深度為d，此過程木塊位移為s，下列說法中不正確的是(),圖2A.子彈損失的動能為f(sd)B.木塊增加的動能為fsC.子彈動能的減少等于木塊動能的增加D.子彈、木塊系統(tǒng)總機械能的損失為fd,解析對子彈用動能定理得f(sd)Ek，故子彈損失的動能為f(sd)，A正確；對木塊用動能定理得fsEk，木塊獲得動能為fs，B正確；子彈減少的動能轉(zhuǎn)化為木塊增加的動能和系統(tǒng)增加的內(nèi)能，故子彈動能的減少大于木塊動能的增加，C錯誤；系統(tǒng)損失的機械能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生的內(nèi)能Qfd，故D正確。答案C,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。,能量守恒定律的理解及應用,2.涉及彈簧的能量問題應注意：如果只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功，系統(tǒng)機械能守恒。,3.能量守恒定律解題思路,【典例1】(2018溫州模擬)蹦極是一項既驚險又刺激的運動，深受年輕人的喜愛。如圖3所示，蹦極者從P點由靜止跳下，到達A處時彈性繩剛好伸直，繼續(xù)下降到最低點B處，B離水面還有數(shù)米距離。蹦極者(視為質(zhì)點)在其下降的整個過程中，重力勢能的減少量為E1，繩的彈性勢能的增加量為E2，克服空氣阻力做的功為W，則下列說法正確的是(),圖3,A.蹦極者從P到A的運動過程中，機械能守恒B.蹦極者與繩組成的系統(tǒng)從A到B的運動過程中，機械能守恒C.E1WE2D.E1E2W解析蹦極者從P到A及從A到B的運動過程中，由于有空氣阻力做功，所以機械能減少，選項A、B錯誤；整個過程中重力勢能的減少量等于繩的彈性勢能增加量和克服空氣阻力做功之和，即E1WE2，選項C正確，D錯誤。答案C,【典例2】如圖4所示，光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導軌在B點相切，半圓形導軌的半徑為R。一個質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放，在彈力作用下物體獲得某一向右的速度后脫離彈簧，當它經(jīng)過B點進入導軌的瞬間對軌道的壓力為其重力的8倍，之后向上運動恰能到達最高點C。(不計空氣阻力)試求：,圖4(1)物體在A點時彈簧的彈性勢能；(2)物體從B點運動至C點的過程中產(chǎn)生的內(nèi)能。,又FNB8mg由能量轉(zhuǎn)化與守恒可知：,(2)設物體在C點的速度為vC，由題意可知,物體由B點運動到C點的過程中，由能量守恒得,解得QmgR。,1.(201811月浙江選考)如圖5所示，在地面上豎直固定了刻度尺和輕質(zhì)彈簧，彈簧原長時上端與刻度尺上的A點等高，質(zhì)量m0.5kg的籃球靜止在彈簧正上方，底端距A點的高度h11.10m，籃球靜止釋放測得第一次撞擊彈簧時，彈簧的最大形變量x10.15m，第一次反彈至最高點，籃球底端距A點的高度h20.873m，籃球多次反彈后靜止在彈簧的上端，此時彈簧的形變量x20.01m，彈性勢能為Ep0.025J。若籃球運動時受到的空氣阻力大小恒定，忽略籃球與彈簧碰撞時的能量損失和籃球的形變，彈簧形變在彈性限度范圍內(nèi)。求：,圖5(1)彈簧的勁度系數(shù)；(2)籃球在運動過程中受到的空氣阻力；(3)籃球在整個運動過程中通過的路程；(4)籃球在整個運動過程中速度最大的位置。,解析(1)籃球靜止在彈簧上時，有mgkx20，解得k500N/m(2)籃球從開始運動到第一次上升到最高點，由動能定理得mg(h1h2)f(h1h22x1)0代入數(shù)值解得f0.5N(3)設籃球在整個運動過程中總路程s，由能量守恒定律得mg(h1x2)fsEp代入數(shù)值解得s11.05m,(4)球在首次下落過程中，合力為零處速度最大速度最大時彈簧形變量為x3mgfkx30在A點下方，離A點x30.009m答案(1)500N/m(2)0.5N(3)11.05m(4)第一次下落至A點下方0.009m處速度最大,2.如圖6所示，一水平方向的傳送帶以恒定的速度v2m/s沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，傳送帶右端固定著一光滑的四分之一圓弧面軌道，并與弧面下端相切。一質(zhì)量m1kg的物體自圓弧面軌道的最高點靜止滑下，圓弧軌道的半徑R0.45m，物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.2，不計物體滑過曲面與傳送帶交接處時的能量損失，傳送帶足夠長，g10m/s2，求：,圖6(1)物體從第一次滑上傳送帶到離開傳送帶經(jīng)歷的時間；(2)物體從第一次滑上傳送帶到離開傳送帶的過程中，傳送帶對物體做的功及由于摩擦產(chǎn)生的熱量。,解析(1)沿圓弧軌道下滑過程中機械能守恒，設物體滑上傳送帶時的速度為v1，,物體向右運動速度達到v時，已向右移動的距離,所以tt1t2t33.125s。(2)根據(jù)動能定理，傳送帶對物體做的功,物體相對傳送帶滑過的位移,由于摩擦產(chǎn)生的熱量Qmgx12.5J答案(1)3.125s(2)2.5J12.5J,題源：人教版必修2P80T2,游樂場的過山車可以底朝上在圓軌道上運行，游客卻不會掉下來(圖7.94)。我們把這種情形抽象為圖7.95的模型：弧形軌道的下端與豎直圓軌道相接，使小球從弧形軌道上端滾下，小球進入圓軌道下端后沿圓軌道運動。實驗發(fā)現(xiàn)，只要h大于一定值，小球就可以順利通過圓軌道的最高點。如果已知圓軌道的半徑為R，h至少要等于多大？不考慮摩擦等阻力。,鏈接高考,1.(201610月浙江選考)如圖7所示，游樂場的過山車可以底朝上在豎直圓軌道上運行，可抽象為圖8的模型。傾角為45的直軌道AB，半徑R10m的光滑豎直圓軌道和傾角為37的直軌道EF，分別通過水平光滑銜接軌道BC、CE平滑連接，另有水平減速直軌道FG與EF平滑連接，EG間的水平距離l40m。現(xiàn)有質(zhì)量m500kg的過山車，從高h40m處的A點靜止下滑，經(jīng)BCDCEF最終停在G點。過山車與軌道AB、EF的動摩擦因數(shù)均為10.2，與減速直軌道FG的動摩擦因數(shù)20.75，過山車可視為質(zhì)點，運動中不脫離軌道，求：,圖7圖8(1)過山車運動至圓軌道最低點C時的速度大??；(2)過山車運動至圓軌道最高點D時對軌道的作用力；(3)減速直軌道FG的長度x。(已知sin370.6，cos370.8),解析(1)設C點的速度為vC，由動能定理得：,(2)設D點速度為vD，由動能定理得：,聯(lián)立并代入數(shù)值解得F7103N。,由牛頓第三定律知，對軌道作用力為F7103N，方向豎直向上。(3)全程應用動能定理得,甲乙圖9(1)求過山車過F點時的速度大??；(2)求從B到F整個運動過程中摩擦力對過山車做的功；(3)如果過D點時發(fā)現(xiàn)圓軌道EF段有故障，為保證乘客的安全，立即觸發(fā)制動裝置，使過山車不能到達EF段并保證不再下滑，則過山車受到的摩擦力至少應多大？,rLsin,(2)從B點到F點，根據(jù)動能定理，,解得Wf7.5104J,(3)觸發(fā)制動后能恰好到達E點對應的摩擦力為Ff1,未觸發(fā)制動時，對D點到F點的過程，有,要使過山車停在傾斜軌道上的摩擦力為Ff2Ff2mgsin6103N綜合考慮兩式，得Ffm6103N,