2020高中物理第四章机械能和能源第5节机械能守恒定律6能量转化和守恒定律学案2

2020高中物理第四章机械能和能源第5节机械能守恒定律6能量转化和守恒定律学案2

能量转化和守恒定律 一、考点突破 知识点 考纲要求 题型 说明 能量转化和守恒定律 ‎1. 掌握能量的转化和守恒定律；‎ ‎2. 熟练掌握能量守恒定律的表达式并能解决实际问题；‎ ‎3. 掌握摩擦力做功和产热的计算。‎ 选择题 解答题 本知识点是高考考查重点，每年必考，属于动力学中较于综合的内容，涉及知识多，对各知识点能起到串联的作用。在考试中常以综合计算题出现。‎ 二、重难点提示 重点：1. 熟练掌握守恒定律的表达式并能解决实际问题；‎ ‎ 2. 理解能量守恒的物理思想。‎ 难点：1. 摩擦力做功与摩擦力产热的区别；‎ ‎ 2. 功和能量变化的对应关系。‎ 一、能量守恒定律 ‎1. 内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。‎ ‎2. 表达式：ΔE＝ΔE ‎3. 列能量守恒定律方程的两条基本思路：‎ ‎（1）某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，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。‎ ‎4. 应用能量守恒定律解题的步骤：‎ ‎（1）分清有多少形式的能[如动能、势能（包括重力势能、弹性势能、电势能）、内能等]在变化；‎ ‎（2）明确哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少，并且列出减少的能量ΔE和增加的能量ΔE的表达式；‎ ‎（3）列出能量守恒关系式：ΔE＝ΔE。‎ 二、摩擦力做功的特点及应用 ‎1. 静摩擦力做功的特点：‎ ‎（1）静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。‎ ‎（2）相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。‎ ‎（3）静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为内能。‎ ‎2. 滑动摩擦力做功的特点：‎ 3‎ ‎（1）滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。‎ ‎（2）相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果：‎ ‎①机械能全部转化为内能；‎ ‎②有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另外一部分转化为内能。‎ ‎（3）摩擦生热的计算：Q＝Ffx，其中x为相互摩擦的两个物体间的相对位移。‎ ‎①从功的角度看，一对滑动摩擦力对系统做的功等于系统内能的增加量；‎ ‎②从能量的角度看，其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量。‎ ‎ ‎ 例题1 一圆弧形的槽，槽底放在水平地面上，槽的两侧与光滑斜坡aa′、bb′相切，相切处a、b位于同一水平面内，槽与斜坡在竖直平面内的截面如图所示。一小物块从斜坡aa′上距水平面ab的高度为2h处沿斜坡自由滑下，并自a处进入槽内，到达b后沿斜坡bb′向上滑行，已知到达的最高处距水平面ab的高度为h；接着小物块沿斜坡bb′滑下并从b处进入槽内反向运动，若不考虑空气阻力，则（　　）‎ A. 小物块再运动到a处时速度变为零 B. 小物块每次经过圆弧槽最低点时对槽的压力不同 C. 小物块不仅能再运动到a处，还能沿斜坡aa′向上滑行，上升的最大高度为h D. 小物块不仅能再运动到a处，还能沿斜坡aa′向上滑行，上升的最大高度小于h 思路分析：从a上方高2h处滑到b上方高h处时，由动能定理得0－0＝mgh－Ffx，在圆槽的任意一点处有＝μFN，从b点反向运动时，速度比第一次经过槽时小，所以所需向心力减小，即FN减小，则Ff会减小，所以xh′，所以沿a向上滑的高度小于h，C错误，D正确；在最低点时，FN－mg＝m，每次经过最低点，速度都比前一次小，所以FN都比前一次小，B正确。‎ 答案：BD 例题2 如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行。将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端。下列说法中正确的是（　　）‎ A. 第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功 3‎ B. 第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加 C. 第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加量 D. 物体从底端到顶端全过程机械能的增加量等于全过程物体与传送带间的摩擦生热 思路分析：第一阶段物体与传送带间的摩擦力为滑动摩擦力，物体所受的摩擦力方向沿斜面向上，物体同时也向上运动，故摩擦力对物体做正功，第二阶段段物体与传送带间的摩擦力为静摩擦力，同样对物体物体做正功，设传送带的速度为v，第一阶段小物块的位移为，传送带的位移为，故第一阶段小物块机械能的增加量等于 ，滑动摩擦力做功，即第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加量，C正确，A错误；‎ 第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量与重力势能的增加量之和，B错误；‎ 除重力外其它力做的功是机械能变化的量度，由于支持力不做功，故物体从底端到顶端全过程机械能的增加量等于全过程摩擦力对物体所做的功，大于全过程物体与传送带间的摩擦生热，选项D错误。‎ 答案：C ‎【易错警示】‎ 滑动摩擦力做功，摩擦生热是两个不同的概念，滑动摩擦力做功不一定等于产生的热量。‎ 满分训练：如图所示，质量为M、长度为l的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块放在小车的最左端。现用一水平恒力F作用在小物块上，使它从静止开始运动，物块和小车之间摩擦力的大小为Ff，当小车运动的位移为x时，物块刚好滑到小车的最右端。若小物块可视为质点，则（　　）‎ A. 物块受到的摩擦力对物块做的功与小车受到的摩擦力对小车做功的代数和为零 B. 整个过程物块和小车间摩擦产生的热量为Ffl C. 小车的末动能为Ffx D. 整个过程，物块和小车增加的机械能为F（x＋l）‎ 思路分析：滑动摩擦力对物块做的功为，对小车做功为，故代数和为，小于零，A错误；摩擦生热，故B正确；对小车应用动能定理得，故小车的末动能为，C正确；根据功能关系，机械能的增量等于除重力外其他里做的功，即为，D错误。‎ 答案：BC 3‎