2019年高考物理二輪復習 專題二 能量與動量 第6講 功能關系和能量守恒課件.ppt

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專題整合突破 專題二能量與動量 第6講功能關系和能量守恒 微網(wǎng)構建 高考真題 1 2018 全國 18 如圖 abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道 ab水平 長度為2R bc是半徑為R的四分之一圓弧 與ab相切于b點 一質(zhì)量為m的小球 始終受到與重力大小相等的水平外力的作用 自a點處從靜止開始向右運動 重力加速度大小為g 小球從a點開始運動到其軌跡最高點 機械能的增量為 A 2mgRB 4mgRC 5mgRD 6mgR C 2 2018 天津 2 滑雪運動深受人民群眾喜愛 某滑雪運動員 可視為質(zhì)點 由坡道進入豎直面內(nèi)的圓弧形滑道AB 從滑道的A點滑行到最低點B的過程中 由于摩擦力的存在 運動員的速率不變 則運動員沿AB下滑過程中 A 所受合外力始終為零B 所受摩擦力大小不變C 合外力做功一定為零D 機械能始終保持不變 C 解析 運動員從A點滑到B點的過程中速率不變 則運動員做勻速圓周運動 A錯 運動員做勻速圓周運動 合外力指向圓心 B錯 如圖所示 運動員受到的沿圓弧切線方向的合力為零 即Ff mgsin 下滑過程中 減小 sin 變小 故摩擦力Ff變小 C對 由動能定理知 勻速下滑動能不變 合外力做功為零 D錯 運動員下滑過程中動能不變 重力勢能減小 機械能減小 3 2018 江蘇 14 如圖所示 釘子A B相距5l 處于同一高度 細線的一端系有質(zhì)量為M的小物塊 另一端繞過A固定于B 質(zhì)量為m的小球固定在細線上C點 B C間的線長為3l 用手豎直向下拉住小球 使小球和物塊都靜止 此時BC與水平方向的夾角為53 松手后 小球運動到與A B相同高度時的速度恰好為零 然后向下運動 忽略一切摩擦 重力加速度為g 取sin53 0 8 cos53 0 6 求 1 小球受到手的拉力大小F 2 物塊和小球的質(zhì)量之比M m 3 小球向下運動到最低點時 物塊M所受的拉力大小T 解析 1 對小球受力分析 如圖所示 設小球受AC BC的拉力分別為F1 F2在水平方向 F1sin53 F2cos53 在豎直方向 F mg F1cos53 F2sin53 且F1 Mg 由 式解得F Mg mg 4 2017 全國卷 24 一質(zhì)量為8 00 104kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面 飛船在離地面高度1 60 105m處以7 5 103m s的速度進入大氣層 逐漸減慢至速度為100m s時下落到地面 取地面為重力勢能零點 在飛船下落過程中 重力加速度可視為常量 大小取為9 8m s2 結(jié)果保留2位有效數(shù)字 1 分別求出該飛船著地前瞬間的機械能和它進入大氣層時的機械能 2 求飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功 已知飛船在該處的速度大小是其進入大氣層時速度大小的2 0 熱點聚焦 熱點一機械能守恒的判斷及應用 2 機械能是否守恒的判斷方法 1 用做功來判斷 分析物體或系統(tǒng)受力情況 包括內(nèi)力和外力 明確各力做功的情況 若對物體或系統(tǒng)只有重力或彈力做功 沒有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零 則機械能守恒 2 用能量轉(zhuǎn)化來判定 若物體系中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化 則物體系機械能守恒 3 對一些繩子突然繃緊的問題 除非題目特別說明 機械能必定不守恒 2018 全國押題卷二 如圖所示 傾角為30 的光滑斜面上 輕質(zhì)彈簧兩端連接著兩個質(zhì)量均為m 1kg的物塊B和C C緊靠著擋板P B通過輕質(zhì)細繩跨過光滑定滑輪與質(zhì)量為M 8kg的物塊A連接 細繩平行于斜面 A在外力作用下靜止在圓心角為60 半徑為R 2m的1 6光滑圓弧軌道的頂端a處 此時繩子恰好拉直且無張力 圓弧軌道最低端b與粗糙水平軌道bc相切 bc與一個半徑為r 0 2m的光滑圓軌道平滑連接 由靜止釋放A 當A滑至b點時 C恰好離開擋板P 此時繩子斷裂 已知A與bc間的動摩擦因數(shù) 0 1 重力加速度取g 10m s2 彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi) 細繩不可伸長 典例1 1 求彈簧的勁度系數(shù) 2 求物塊A滑至b處 繩子斷后瞬間 A對圓軌道的壓力大小 3 為了讓物塊A能進入圓軌道且不脫軌 則bc間的距離應滿足什么條件 方法總結(jié) 1 機械能守恒定律的三種表達式 守恒觀點 Ek1 Ep1 Ek2 Ep2 轉(zhuǎn)化觀點 Ep Ek 轉(zhuǎn)移觀點 EA增 EB減 2 判斷機械能是否守恒的三個注意 必須準確地選擇系統(tǒng) 在此基礎上分析內(nèi)力和外力的做功情況 判斷系統(tǒng)機械能是否守恒 當研究對象 除地球以外 只有一個物體時 往往根據(jù)是否 只有重力做功 來判定機械能是否守恒 當研究對象 除地球以外 由多個物體組成的 往往用能量轉(zhuǎn)化來判定機械能是否守恒 C 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 是能量轉(zhuǎn)化的標志 熱點二幾個重要功能關系的應用 提示 表中前三行中的力做多少正功 對應能量就減少多少 表中第四 五行中的力做多少正功 對應能量就增加多少 多選 2018 陜西省榆林市高三下學期第四次模擬 如圖所示 輕質(zhì)絕緣彈簧的上端固定 下端連接一帶負電的小球 小球在豎直方向上下自由運動 當運動到最高點M時彈簧恰好處于原長 已知小球經(jīng)過O點有向上的最大速度 此時突然施加一方向豎直向下的勻強電場 則對于在這種情況下小球從O點第一次向上運動到最高點N的過程 下列說法正確的是 A N點的位置比M點的位置高B 小球的機械能逐漸減小C 小球的機械能與彈簧的彈性勢能之和逐漸增大D 小球的電勢能 重力勢能與彈簧彈性勢能之和逐漸增大 典例2 AC 解析 小球向上運動的過程受重力 彈簧彈力和電場力作用 電場力方向向上 重力方向向下 小球向上運動的過程 在相同位置 彈簧彈力 重力不變 故做功情況有無電場都一樣 電場力做正功 故小球可以到達M點 且在M點速度不為零 故N點的位置比M點的位置高 A正確 小球從O到M運動過程電場力做正功 彈簧彈力做正功 故小球機械能逐漸增大 從M到N的過程 電場力做正功 彈簧彈力做負功 小球機械能變化不確定 B錯誤 小球運動過程電場力做正功 故由能量守恒可得 小球的機械能與彈簧的彈性勢能之和逐漸增大 C正確 小球向上運動的過程受重力 彈簧彈力和電場力作用 故由動能定理可得 小球的電勢能 重力勢能 彈簧彈性勢能之和的變化量即為小球動能變化量 無電場時 O點為平衡位置 施加電場后 平衡位置上移 那么 小球運動過程動能先增大后減小 那么 小球的電勢能 重力勢能 彈簧彈性勢能之和先減小后增大 D錯誤 故選AC 方法總結(jié)功能關系的應用 五注意 1 分清是什么力做功 并且分析該力做正功還是做負功 根據(jù)功能之間的對應關系 判定能的轉(zhuǎn)化形式 確定能量之間的轉(zhuǎn)化情況 2 也可以根據(jù)能量之間的轉(zhuǎn)化情況 確定是什么力做功 尤其可以方便計算變力做功的多少 3 功能關系反映了做功和能量轉(zhuǎn)化之間的對應關系 功是能量轉(zhuǎn)化的量度和原因 在不同問題中的具體表面不同 4 一對相互作用的靜摩擦力做功代數(shù)和為0 不改變系統(tǒng)機械能 5 一對相互作用的滑動摩擦力做功代數(shù)和小于0 系統(tǒng)機械能減小 轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 類題演練2 多選 2018 河南省商丘市高三下學期模擬 如圖所示 在水平面上放置一傾角為 的光滑斜面 斜面上用勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接一質(zhì)量為m的小木塊 輕彈簧連在斜面頂端 開始系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 現(xiàn)使斜面從靜止開始緩慢向左加速 加速度從零開始緩慢增大到某一值 然后保持此值恒定 木塊最終穩(wěn)定在某一位置 彈簧處在彈性限度內(nèi) 斜面從靜止開始向左加速到加速度達到最大值的過程中 下列說法正確的是 BCD 1 應用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律解題的步驟 1 明確研究對象和研究過程 了解對應的受力情況和運動情況 2 分析有哪些力做功 相應的有多少形式的能參與了轉(zhuǎn)化 如動能 勢能 包括重力勢能 彈性勢能 電勢能 內(nèi)能等 3 明確哪種形式的能量增加 哪種形式的能量減小 并且列出減小的能量 E減和增加的能量 E增的表達式 4 列出能量轉(zhuǎn)化守恒關系式 E減 E增 求解未知量 并對結(jié)果進行討論 熱點三能量守恒定律的綜合應用 2 當涉及摩擦力做功時 機械能不守恒 一般應用能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律 特別注意摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Q Ffx相對 x相對為相對滑動的兩物體間相對滑動路徑的總長度 2018 浙江省杭州市高三下學期預測卷 如圖所示 足夠長的光滑絕緣水平臺左端固定一被壓縮的絕緣輕質(zhì)彈簧 一個質(zhì)量m 0 04kg 電量q 2 10 4C的可視為質(zhì)點的帶電小球與彈簧接觸但不栓接 某一瞬間釋放彈簧彈出小球 小球從水平臺右端A點飛出 恰好能沒有碰撞地落到粗糙傾斜軌道的最高B點 并沿軌道滑下 已知AB的豎直高度h 0 45m 傾斜軌道與水平方向夾角為 37 傾斜軌道長為L 2 0m 帶電小球與傾斜軌道的動摩擦因數(shù) 0 5 傾斜軌道通過光滑水平軌道CD與光滑豎直圓軌道相連 在C點沒有能量損失 所有軌道都絕緣 運動過程小球的電量保持不變 只有過山車模型的豎直圓軌道處在范圍足夠大豎直向下的勻強電場中 場強E 2 0 103V m cos37 0 8 sin37 0 6 取g 10m s2 求 典例3 1 被釋放前彈簧的彈性勢能 2 要使小球不離開軌道 水平軌道足夠長 豎直圓弧軌道的半徑應該滿足什么條件 3 如果豎直圓弧軌道的半徑R 0 9m 求小球第二次進入圓軌道上升的高度 解析 釋放彈簧后彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能 先根據(jù)小球從A到B平拋運動過程 求出小球到B點時豎直分速度 由速度的分解求出到A點的速度 即可根據(jù)機械能守恒求解被釋放前彈簧的彈性勢能 要使小球不離開軌道 有兩種情況 第一種情況 是恰好過豎直圓軌道最高點時 先由牛頓第二定律和向心力知識求出到最高點的速度 再由動能定理求解軌道半徑 第二種情況 小球恰好到豎直圓軌道最右端 由動能定理求解軌道半徑 根據(jù)R 0 9m與上題結(jié)果中軌道半徑R2的關系 知道小球沖上圓軌道H1 0 825m高度時速度變?yōu)? 然后返回傾斜軌道h1高處再滑下 然后再次進入圓軌道達到的高度為H2 方法總結(jié)能量守恒定律的應用技巧 1 若過程只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化 應首先考慮應用機械能守恒定律 2 若過程涉及摩擦力做功 一般應考慮應用動能定理或能量守恒定律 3 若過程涉及電勢能和機械能之間的轉(zhuǎn)化 應考慮應用能量守恒定律 4 無論運用哪種形式的功能關系 都應遵照下列步驟 確定始末狀態(tài) 分析哪種形式的能量增加 哪種形式的能量減少 是什么力做功所致 列出能量的增加量和減少量的具體表達式 使 E增 E減