机械能一轮复习课件第4课时

第4课时功能关系、能量转化和守恒定律导学目标1.掌握功和能的关系，特别是合力功、重力功、弹力功以及除重力、弹力外其他力的功分别所对应的能量转化关系.2.理解能量守恒定律，并能分析解决有关问题．基础再现·深度思考第4课时基础再现·深度思考一、功能关系[基础导引]如图1所示，质量为m的物体在力F的作用下由静止从地面运动到离地h高处，已知F＝54mg，试分别求出在此过程中重力、力F和合外力的功，以及物体的重力势能、动能和机械能的变化量，并分析这些量之间存在什么关系？图1基础再现·深度思考第4课时答案重力做功－mgh，力F做功54mgh，合力做功14mgh，重力势能增加mgh，动能增加14mgh，机械能增加54mgh.关系：重力做功等于重力势能变化量的负值，合外力的功等于物体动能的变化量，力F的功等于物体机械能的变化量．基础再现·深度思考第4课时[知识梳理]1．能的概念：一个物体能对外做功，这个物体就具有能量．2．功能关系(1)功是的量度，即做了多少功就有__________发生了转化．(2)做功的过程一定伴随着，而且__________必通过做功来实现．能量转化多少能量能量的转化能量的转化基础再现·深度思考第4课时3．功与对应能量的变化关系功能量的变化合外力做正功增加重力做正功减少弹簧弹力做正功减少电场力做正功减少其他力(除重力、弹力外)做正功增加动能重力势能弹性势能电势能机械能基础再现·深度思考第4课时二、能量守恒定律[基础导引]说明下列有关能量转化的问题中，分别是什么能向什么能的转化．(1)列车刹车时由运动变为静止(2)太阳能电池发电(3)风力发电(4)潮汐发电(5)太阳能热水器工作时(6)汽车由静止启动答案(1)动能→内能(2)太阳能→电能(3)风能(空气动能)→电能(4)水的势能→电能(5)太阳能→内能(6)化学能→动能基础再现·深度思考第4课时[知识梳理]1．内容：能量既不会，也不会凭空消失，它只能从一种形式为另一种形式，或者从一个物体到另一个物体，在转化和转移的过程中其总量．2．表达式：ΔE减＝．凭空产生转化转移保持不变ΔE增基础再现·深度思考第4课时课堂探究·突破考点考点一功能关系的应用考点解读1．搞清力对“谁”做功：对“谁”做功就对应“谁”的位移，引起“谁”的能量变化．如子弹物块模型中，摩擦力对子弹的功必须用子弹的位移去求解，这个功引起子弹动能的变化．2．搞清不同的力做功对应不同形式的能的改变第4课时课堂探究·突破考点不同的力做功对应不同形式能的变化定量的关系合外力的功(所有外力的功)动能变化合外力对物体做功等于物体动能的增量W合＝Ek2－Ek1重力的功重力势能变化重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2第4课时课堂探究·突破考点弹簧弹力的功弹性势能变化弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2只有重力、弹簧弹力的功不引起机械能变化机械能守恒ΔE＝0除重力和弹力之外的力做的功机械能变化除重力和弹力之外的力做多少正功，物体的机械能就增加多少；除重力和弹力之外的力做多少负功，物体的机械能就减少多少W除G、弹力外＝ΔE第4课时课堂探究·突破考点电场力的功电势能变化电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加W电＝－ΔEp一对滑动摩擦力的总功内能变化作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统内能增加Q＝f·x相对第4课时课堂探究·突破考点典例剖析例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)()A．升降机对物体做功5800JB．合外力对物体做功5800JC．物体的重力势能增加500JD．物体的机械能增加800J解析根据动能定理得：W升－mgh＝12mv2，可解得W升＝5800J，A正确；合外力做功为12mv2＝12×100×42J＝800J，B错误；物体重力势能增加mgh＝100×10×5J＝5000J，C错误；物体机械能增加E＝Fh＝W升＝5800J，D错误．A第4课时课堂探究·突破考点跟踪训练12010年广州亚运会上，刘翔重归赛场，以打破亚运会记录的成绩夺得110m跨栏的冠军．他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，向前加速的同时提升身体重心．如图2所示，假设刘翔的质量为m，起跑过程前进的距离为s，重心升高为h，获得的速度为v，克服阻力做功为W阻，则在此过程中()图2第4课时课堂探究·突破考点A．运动员的机械能增加了12mv2B．运动员的机械能增加了12mv2＋mghC．运动员的重力做功为mghD．运动员自身做功W人＝12mv2＋mgh＋W阻解析机械能的增量等于重力势能和动能增量之和，B正确；运动员重力做功应为－mgh，C错；由动能定理可知W人－W阻－mgh＝12mv2，D正确．答案BD第4课时课堂探究·突破考点考点二对能量守恒定律的理解和应用考点解读列能量守恒定律方程的两条基本思路：(1)某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等；(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加且减少量和增加量一定相等．第4课时课堂探究·突破考点典例剖析例2如图3所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于坡道的底端O点．已知在OM段，物块A与水平面间的动摩擦因数均为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g，求：(1)物块滑到O点时的速度大小；(2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零)；(3)若物块A能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？图3第4课时课堂探究·突破考点解析(1)由机械能守恒定律得mgh＝12mv2解得v＝2gh.(2)在水平滑道上物块A克服摩擦力所做的功为W＝μmgd由能量守恒定律得12mv2＝Ep＋μmgd以上各式联立得Ep＝mgh－μmgd.(3)物块A被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为W＝μmgd由能量守恒定律得Ep＝μmgd＋mgh′所以物块A能够上升的最大高度为h′＝h－2μd.答案(1)2gh(2)mgh－μmgd(3)h－2μd第4课时课堂探究·突破考点考点三摩擦力做功的特点及应用考点解读比较类别静摩擦力滑动摩擦力不同点能量转化的方面在静摩擦力做功的过程中，只有机械能从一个物体转移到另一个物体(静摩擦力起着传递机械能的作用)，而没有机械能转化为其他形式的能量1.相互摩擦的物体通过摩擦力做功，将部分机械能从一个物体转移到另一个物体2．部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机械能的损失量第4课时课堂探究·突破考点不同点一对摩擦力做功方面一对静摩擦力所做功的代数和等于零一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功总为负值，系统损失的机械能转变成内能相同点做功方面两种摩擦力都可以对物体做正功，做负功，还可以不做功第4课时课堂探究·突破考点典例剖析例3如图5所示，A物体放在B物体的左侧，用水平恒力F将A拉至B的右端，第一次B固定在地面上，F做功为W1，产生热量Q1.第二次让B在光滑地面上自由滑动，F做功为W2，产生热量为Q2，则应有()A．W1＜W2，Q1＝Q2B．W1＝W2，Q1＝Q2C．W1＜W2，Q1＜Q2D．W1＝W2，Q1＜Q2图5第4课时课堂探究·突破考点解析当B固定时，W1＝FL，Q1＝fL＝μmgL当B不固定时，木块A、B的位移关系为xA－xB＝LW2＝FxA＝F(L＋xB)＞W1对A应用动能定理：(F－f)xA＝ΔEkA对B应用动能定理：fxB＝ΔEkB两式相加得：FxA－fxA＋fxB＝ΔEkA＋ΔEkB所以Q2＝FxA－ΔEkA－ΔEkB＝f(xA－xB)＝fL＝Q1答案A第4课时课堂探究·突破考点物理思想方法15.应用综合法处理能量问题例4飞机场上运送行李的装置为一水平放置的环形传送带，传送带的总质量为M，其俯视图如图7所示．现开启电动机，传送带达到稳定运行的速度v后，将行李依次轻轻放到传送带上．若有n件质量均为m的行李需通过传送带运送给旅客．假设在转弯处行李与传送带无相对滑动，忽略皮带轮、电动机损失的能量．求从电动机开启到运送完行李需要消耗的电能为多少？图7第4课时课堂探究·突破考点解析设行李与传送带间的动摩擦因数为μ，则传送带与行李间由于摩擦产生的总热量Q＝nμmgΔx由运动学公式得：Δx＝x传－x行＝vt－vt2＝vt2又v＝μgt联立解得：Q＝12nmv2由能量守恒得：E＝Q＋12Mv2＋n×12mv2所以E＝12Mv2＋nmv2答案12Mv2＋nmv2第4课时课堂探究·突破考点