機(jī)械能及其守恒定律第五章第17講功效關(guān)系能量守恒定律1/41考綱要求考情分析命題趨勢(shì)1.對(duì)功效關(guān)系了解Ⅱ2．摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化Ⅱ3．能量轉(zhuǎn)化規(guī)律應(yīng)用Ⅱ·全國(guó)卷Ⅲ，20·北京卷，18·廣東卷，16·上海卷，11·全國(guó)卷Ⅱ，20功效關(guān)系和能量守恒定律是從總體上把握力和運(yùn)動(dòng)本質(zhì)，高考中以選擇題和計(jì)算題形式考查2/41欄目導(dǎo)航板塊一板塊二板塊三板塊四3/411．功效關(guān)系(1)功是__________量度，即做了多少功就有__________發(fā)生了轉(zhuǎn)化．(2)做功過(guò)程一定伴伴隨____________，____________能夠經(jīng)過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)．考點(diǎn)功效關(guān)系能量守恒定律能量轉(zhuǎn)化

多少能量

能量轉(zhuǎn)化

能量轉(zhuǎn)化

4/412．能量守恒定律(1)能量守恒定律內(nèi)容，能量既不會(huì)憑空________，也不會(huì)憑空消失，它只能從一個(gè)形式________為另一個(gè)形式，或者從一個(gè)物體________到別物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中，能量總量__________.(2)能量守恒定律表示式：ΔE減＝__________.(3)對(duì)定律了解①某種形式能降低，一定存在其它形式能增加，且降低許和增加量一定相等．②某個(gè)物體能量降低，一定存在其它物體能量增加，且降低許和增加量一定相等．這也是我們列能量守恒定律方程式兩條基本思緒．產(chǎn)生

轉(zhuǎn)化

轉(zhuǎn)移

保持不變

ΔE增

5/411．請(qǐng)判斷以下表述是否正確，對(duì)不正確表述，請(qǐng)說(shuō)明原因．(1)力對(duì)物體做了多少功，物體就有多少能．(

)解析：功是能量“轉(zhuǎn)化”量度，力對(duì)物體做了多少功，物體就改變了多少能．(2)能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中，其總量有可能增加．(

)解析：依據(jù)能量守恒定律知，能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中，其總量保持不變．(3)能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中，其總量會(huì)不停降低．(

)解析：同(2)．×

×

×

6/41(4)能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中總量保持不變，故沒(méi)有必要節(jié)約能源．(

)解析：能量即使守恒，但能量轉(zhuǎn)化含有方向性，在能源利用過(guò)程中，即在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能量從便于利用變成不便于利用，故應(yīng)節(jié)約能源．(5)能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移含有方向性，且現(xiàn)在可利用能源有限，故必須節(jié)約能源．(

)(6)滑動(dòng)摩擦力做功時(shí)，一定會(huì)引發(fā)能量轉(zhuǎn)化．(

)×

√√7/411．對(duì)功效關(guān)系了解(1)做功過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化過(guò)程．不一樣形式能量發(fā)生相互轉(zhuǎn)化能夠經(jīng)過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)．(2)功是能量轉(zhuǎn)化量度，功和能關(guān)系，一是表達(dá)在不一樣性質(zhì)力做功，對(duì)應(yīng)不一樣形式能轉(zhuǎn)化，含有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，二是做功多少與能量轉(zhuǎn)化多少在數(shù)值上相等．

一對(duì)功效關(guān)系了解8/412．幾個(gè)常見(jiàn)功效關(guān)系及其表示式各種力做功對(duì)應(yīng)能改變定量關(guān)系協(xié)力功動(dòng)能改變協(xié)力對(duì)物體做功等于物體動(dòng)能增量W合＝Ek2－Ek1重力功重力勢(shì)能改變重力做正功，重力勢(shì)能降低，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，且WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2彈簧彈力功彈性勢(shì)能改變彈力做正功，彈性勢(shì)能降低，彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加，且W彈＝－ΔEp＝Ep1－Ep29/41各種力做功對(duì)應(yīng)能改變定量關(guān)系只有重力、彈簧彈力功不引發(fā)機(jī)械能改變機(jī)械能守恒ΔE＝0非重力和彈力功機(jī)械能改變除重力和彈力之外其它力做正功，物體機(jī)械能增加，做負(fù)功，機(jī)械能降低，且W其它＝ΔE電場(chǎng)力功電勢(shì)能改變電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能降低，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，且W電＝－ΔEp滑動(dòng)摩擦力功內(nèi)能改變滑動(dòng)摩擦力做功引發(fā)系統(tǒng)內(nèi)能增加ΔE內(nèi)＝Ffl相對(duì)10/41功效關(guān)系選取標(biāo)準(zhǔn)(1)在應(yīng)用功效關(guān)系處理詳細(xì)問(wèn)題過(guò)程中，若只包括動(dòng)能改變用動(dòng)能定理分析．(2)只包括重力勢(shì)能改變用重力做功與重力勢(shì)能改變關(guān)系分析．(3)只包括機(jī)械能改變用除重力和彈力之外力做功與機(jī)械能改變關(guān)系分析．(4)只包括電勢(shì)能改變用電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變關(guān)系分析．11/41B

12/4113/411．靜摩擦力做功(1)靜摩擦力能夠做正功，也能夠做負(fù)功，還能夠不做功．(2)相互作用一對(duì)靜摩擦力做功代數(shù)和總等于零．(3)靜摩擦力做功時(shí)，只有機(jī)械能相互轉(zhuǎn)移，不會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

二摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化14/412．滑動(dòng)摩擦力做功特點(diǎn)(1)滑動(dòng)摩擦力能夠做正功，也能夠做負(fù)功，還能夠不做功．(2)相互間存在滑動(dòng)摩擦力系統(tǒng)內(nèi)，一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功將產(chǎn)生兩種可能效果：①機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；②有一部分機(jī)械能在相互摩擦物體間轉(zhuǎn)移，另外一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．(3)摩擦生熱計(jì)算：Q＝Ffx相對(duì)．其中x相對(duì)為相互摩擦兩個(gè)物體間相對(duì)旅程．從功角度看，一對(duì)滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)做功等于系統(tǒng)內(nèi)能增加量；從能量角度看，其它形式能量降低許等于系統(tǒng)內(nèi)能增加量．15/41求解相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題思緒1．正確分析物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程，做好受力分析．2．利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，結(jié)合牛頓第二定律分析物體速度關(guān)系及位移關(guān)系．3．公式Q＝Ffx相對(duì)中x相對(duì)為兩接觸物體間相對(duì)位移，若物體在傳送帶上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則x相對(duì)為總相對(duì)旅程．16/41[例2](·河南洛陽(yáng)診療)電機(jī)帶動(dòng)水平傳送帶以速度v勻速傳動(dòng)，一質(zhì)量為m小木塊由靜止輕放在傳送帶上，如圖所表示．若小木塊與傳送帶之間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)小木塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，求：(1)小木塊位移；(2)傳送帶轉(zhuǎn)過(guò)旅程；(3)小木塊取得動(dòng)能；(4)摩擦過(guò)程產(chǎn)生熱量；(5)電機(jī)帶動(dòng)傳送帶勻速傳動(dòng)輸出總能量．[思維導(dǎo)引](1)小木塊剛放上傳送帶時(shí)加速度方向怎樣？運(yùn)動(dòng)性質(zhì)怎樣？(2)摩擦生成熱量計(jì)算公式是什么？電動(dòng)機(jī)多輸出能量轉(zhuǎn)化成了什么能量？17/4118/41[思維導(dǎo)引](1)加速度方向水平向右，小木塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．(2)Q＝Ffl相對(duì)，電動(dòng)機(jī)多輸出能量轉(zhuǎn)化成了小木塊動(dòng)能與摩擦生熱之和．19/411．應(yīng)用能量守恒定律基本思緒(1)某種形式能降低，一定存在其它形式能增加，且降低許和增加量一定相等；(2)某個(gè)物體能量降低，一定存在其它物體能量增加，且降低許和增加量一定相等．2．應(yīng)用能量守恒定律解題步驟(1)分清有多少形式能(動(dòng)能、勢(shì)能、內(nèi)能等)發(fā)生改變．(2)明確哪種形式能量增加，哪種形式能量降低，而且列出降低能量ΔE減和增加能量ΔE增表示式．(3)列出能量守恒關(guān)系式ΔE減＝ΔE增．三能量轉(zhuǎn)化規(guī)律應(yīng)用20/41能量問(wèn)題解題方法(1)包括能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題解題方法①當(dāng)包括滑動(dòng)摩擦力做功，機(jī)械能不守恒時(shí)，普通應(yīng)用能轉(zhuǎn)化和守恒定律．②解題時(shí)，首先確定初末狀態(tài)，然后分析狀態(tài)改變過(guò)程中哪種形式能量降低，哪種形式能量增加，求出降低能量總和ΔE減和增加能量總和ΔE增，最終由ΔE減＝ΔE增列式求解．21/41(2)包括彈簧類(lèi)問(wèn)題能量問(wèn)題解題方法兩個(gè)或兩個(gè)以上物體與彈簧組成系統(tǒng)相互作用過(guò)程，含有以下特點(diǎn)：①能量改變上，假如只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒．②假如系統(tǒng)中每個(gè)物體除彈簧彈力外所受合外力為零，則當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)或壓縮到最大程度時(shí)兩物體速度相同．③當(dāng)彈簧為自然狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)某一端物體含有最大速度．22/41[例3](·江蘇啟東一模)如圖所表示，一物體質(zhì)量m＝2kg，在傾角θ＝37°斜面上A點(diǎn)以初速度v0＝3m/s下滑，A點(diǎn)距彈簧上端B距離AB＝4m．當(dāng)物體抵達(dá)B點(diǎn)后將彈簧壓縮到C點(diǎn)，最大壓縮量BC＝0.2m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到最高位置為D點(diǎn)，D點(diǎn)距A點(diǎn)距離AD＝3m．擋板及彈簧質(zhì)量不計(jì)，g取10m/s2，sin37°＝0.6，求：(1)物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)彈簧最大彈性勢(shì)能Epm.23/4124/41答案：

(1)0.52

(2)24.5J25/41解析：對(duì)物體應(yīng)用動(dòng)能定理知，力F對(duì)木箱做功應(yīng)等于木箱機(jī)械能增量和木箱克服摩擦力所做功之和，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；選項(xiàng)C顯然正確．CD

26/412．(多項(xiàng)選擇)如圖所表示，一輕質(zhì)彈簧一端固定在墻上O點(diǎn)，另一端可自由伸長(zhǎng)到B點(diǎn)．今使一質(zhì)量為m小物體靠著彈簧，將彈簧壓縮到A點(diǎn)，然后釋放，小物體能在水平面上運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)靜止，已知AC＝l；若將小物體系在彈簧上，在A點(diǎn)由靜止釋放，則小物體將做減速直到最終靜止，設(shè)小物體經(jīng)過(guò)總旅程為s，則以下說(shuō)法中可能是(

)A．s>l B．s＝l

C．s<l D．無(wú)法判斷解析：第一個(gè)情況下彈簧彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，有Q＝Ffl＝E彈，第二種情況下有可能停在B點(diǎn)(彈性勢(shì)能全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)，此時(shí)s＝l，也可能停在其它位置，這么末態(tài)彈性勢(shì)能不為零，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能量也會(huì)小一些，所以小物體經(jīng)過(guò)總旅程小于l.選項(xiàng)B、C正確．BC

27/413．如圖所表示，質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為L(zhǎng)小車(chē)靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m小物塊放在小車(chē)最左端，現(xiàn)用一水平力F作用在小物塊上，小物塊與小車(chē)之間摩擦力為Ff，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間小車(chē)運(yùn)動(dòng)位移為x，小物塊剛好滑到小車(chē)右端，則以下說(shuō)法正確是(

)A．此時(shí)小物塊動(dòng)能為F(x＋L)B．此時(shí)小車(chē)動(dòng)能為FfxC．這一過(guò)程中，小物塊和小車(chē)增加機(jī)械能為Fx－FfLD．這一過(guò)程中，因摩擦而產(chǎn)生熱量為Ff(L＋x)B

28/41解析：水平力對(duì)小物塊做功F(x＋L)，此時(shí)其動(dòng)能小于F(x＋L)，A錯(cuò)誤；摩擦力Ff對(duì)小車(chē)做功Ffx，由動(dòng)能定理可知，此時(shí)小車(chē)動(dòng)能為Ffx，B正確；這一過(guò)程中，物塊和小車(chē)增加機(jī)械能為F(x＋L)－FfL，C錯(cuò)誤；這一過(guò)程中，因摩擦而產(chǎn)生熱量為FfL，D錯(cuò)誤．29/41[例1](·天津模擬·16分)某快遞企業(yè)分揀郵件水平傳輸裝置示意如圖，皮帶在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下保持v＝1m/s恒定速度向右運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)將一質(zhì)量為m＝2kg郵件輕放在皮帶上，郵件和皮帶間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5.設(shè)皮帶足夠長(zhǎng)，取g＝10m/s2，在郵件與皮帶發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中，求：(1)郵件滑動(dòng)時(shí)間t；(2)郵件對(duì)地位移大小x，(3)郵件與皮帶間摩擦力對(duì)皮帶做功W.30/41[答題送檢]····································來(lái)自閱卷名師匯報(bào)錯(cuò)誤致錯(cuò)原因扣分(1)應(yīng)求郵件對(duì)地位移，而不是對(duì)皮帶位移，了解錯(cuò)誤，造成求解錯(cuò)誤，本步完全失分.－5(2)要求解是摩擦力對(duì)皮帶所做功，不是摩擦力對(duì)郵件所做功，了解錯(cuò)誤，本步完全失分.－531/41[答案]

(1)0.2s(6分)

(2)0.1m(5分)

(3)－2J(5分)[規(guī)范答題]32/411．(·湖北黃岡模擬)如圖所表示為一傳送帶裝置模型，斜面傾角θ，底端經(jīng)一長(zhǎng)度可忽略光滑圓弧與足夠長(zhǎng)水平傳送帶相連接，質(zhì)量m＝2kg物體從高h(yuǎn)＝30cm斜面上由靜止開(kāi)始下滑，它與斜面動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.25，與水平傳送帶動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.5，物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間以后，又回到了斜面上，如此重復(fù)屢次后最終停在斜面底端．已知傳送帶速度恒為v＝2.5m/s，tanθ＝0.75，g取10m/s2.求：33/41(1)從物體開(kāi)始下滑到第一次回到斜面過(guò)程中，物體與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生熱量；(2)從物體開(kāi)始下滑到最終停在斜面底端，物體在斜面上經(jīng)過(guò)總旅程．34/41解析：(1)設(shè)物體第一次滑到斜面底端速度為v0，依據(jù)動(dòng)能定理有mv＝mgh－μ1mgxcosθ解得v0＝2m/s設(shè)物體向右滑行最遠(yuǎn)距離為x1，時(shí)間為tmv－μ2mgx1＝0,x1＝0.4mt＝＝0.4s傳送帶向左運(yùn)動(dòng)距離為x2＝vt＝1m物體向右運(yùn)動(dòng)時(shí)與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生熱量Q1Q1＝μ2mg(x1＋x2)＝14J35/41物體向左運(yùn)動(dòng)時(shí)與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生熱量Q2Q2＝μ2mg(x2－x