高中物理 第四章 機械能和能源 第5節(jié) 機械能守恒定律 5 功是能量轉(zhuǎn)化的量度學(xué)案 教科版必修2.doc

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功是能量轉(zhuǎn)化的量度一、考點突破知識點考綱要求題型說明功是能量轉(zhuǎn)化的量度1. 知道功是能量轉(zhuǎn)化的量度，掌握重力做功、彈力做功、合外力做功與對應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系；2. 會用功是能量轉(zhuǎn)化的量度解決實際問題。選擇題計算題本知識點是高中階段重要的物理規(guī)律，高頻考點，每一種形式的能量變化都要通過對應(yīng)的功來量度，從物理方法上我們提供了一種量度來確定能量轉(zhuǎn)化了多少，其本質(zhì)是能量守恒的表現(xiàn)形式。本知識點是高考難點。二、重難點提示重點：掌握重力做功、彈力做功、合外力做功、除重力彈力以外的力做功與對應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系。難點：會用功與能的關(guān)系解決實際問題。一、幾種常見的功能關(guān)系功能量的變化 表達(dá)式重力做正功重力勢能減少彈簧彈力做正功彈性勢能減少合外力做正功動能增加其他力（除重力、彈力外）做正功機械能增加二、功能關(guān)系使用說明1. 重力做功和彈力做功特點都與路徑無關(guān)，稱為保守力的功。2. 能量的增加量都是用末態(tài)的能量減去初態(tài)的能量；減少量都是用初態(tài)的能量減去末態(tài)的能量。3. 動能變化的量度是物體所受各力的功的代數(shù)和。4. 機械能變化的量度是除重力以外的其他力做功的代數(shù)和，一定要注意研究對象是系統(tǒng)還是單個物體。三、使用功能關(guān)系的解題思路1. 確定研究對象及運動過程；2. 做受力分析，確定各力的功（正、負(fù)功）；3. 運用功能關(guān)系求解。例題1 如圖所示，在升降機內(nèi)固定一光滑的斜面體，一輕質(zhì)彈簧的一端連在位于斜面體上方的固定木板B上，另一端與質(zhì)量為m的物塊A相連，彈簧與斜面平行。整個系統(tǒng)由靜止開始加速上升高度h的過程中（）A. 物塊A的重力勢能增加量一定等于mghB. 物塊A的動能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的代數(shù)和C. 物塊A的機械能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的代數(shù)和D. 物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)的機械能增加量等于斜面對物塊A的支持力和木板B對彈簧的拉力做功的代數(shù)和思路分析：由于斜面光滑，物塊A靜止時彈簧彈力與斜面支持力的合外力與重力平衡，當(dāng)整個裝置加速上升時，由牛頓第二定律可知物塊A受到的合外力應(yīng)向上，故彈簧伸長量增加，物塊A相對斜面下滑一段距離，故選項A錯誤；根據(jù)動能定理可知，物塊A動能的增加量應(yīng)等于重力、支持力及彈簧彈力對其做功的代數(shù)和，故選項B錯誤；物塊A機械能的增加量應(yīng)等于除重力以外的其他力對其做功的代數(shù)和，選項C正確；物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)的機械能增加量應(yīng)等于除重力和彈簧彈力以外的其他力做功的代數(shù)和，故選項D正確。答案：CD例題2 如圖所示，電梯的質(zhì)量為M，其天花板上通過一輕質(zhì)彈簧懸掛一質(zhì)量為m的物體。電梯在鋼索的拉力作用下由靜止開始豎直向上加速運動，不計空氣阻力的影響，當(dāng)電梯上升高度為H時，電梯的速度達(dá)到v，則在這段運動過程中，以下說法正確的是（）A. 輕質(zhì)彈簧對物體的拉力所做的功等于mv2B. 鋼索的拉力所做的功等于mv2MgHC. 輕質(zhì)彈簧對物體的拉力所做的功大于mv2D. 鋼索的拉力所做的功等于（mM）v2（mM）gH思路分析：對m有功能關(guān)系可得彈力做功應(yīng)等于m機械能的增加，故除了物體所具有的動能mv2外，還有增加的重力勢能，A錯誤，C正確；鋼索拉力做功應(yīng)等于系統(tǒng)機械能的增量，即電梯動能的增量、重力勢能的增量，m動能的增量、重力勢能的增量，由于彈簧彈力，故m重力勢能的增量小于mgH，同時還有彈簧增加的彈性勢能。對于系統(tǒng)，可以忽略內(nèi)力，可以看做m放在電梯底板隨電梯一起運動，故鋼索拉力做功應(yīng)等于(mM)v2(mM)gH，B錯誤，D正確。答案：CD例題3 如圖所示，某段滑雪雪道傾角為30，總質(zhì)量為m的滑雪運動員從距底端高為h處的雪道上由靜止開始勻加速下滑，加速度為。運動員從上向下滑到底端的過程中（ ）A. 合外力做功為 B. 增加的動能為 C. 克服摩擦力做功為 D. 減少的機械能為思路分析：運動員從上向下滑到底端的過程中，受到的合外力有Fma，運動的位移為2h，則合外力做功為，即動能的增量為，A錯誤；下滑過程中只有重力和摩擦力做功，故根據(jù)動能定理，Wf ，即克服摩擦力做功為，B正確，C錯誤；由功能關(guān)系知，減少的機械能為，D錯誤。答案：B【方法提煉】傳送帶模型中的動力學(xué)和能量轉(zhuǎn)化問題的分析流程1. 傳送帶模型中的動力學(xué)分析2. 傳送帶模型問題中的功能關(guān)系分析（1）功能關(guān)系分析：WFEkEpQ（2）對WF和Q的理解：傳送帶的功：產(chǎn)生的內(nèi)能：滿分訓(xùn)練：如圖所示，質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機帶動，始終保持以速度v勻速運動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，物體在滑下傳送帶之前能保持與傳送帶相對靜止，對于物體從靜止釋放到與傳送帶相對靜止這一過程，下列說法中正確的是（）A. 電動機多做的功為mv2B. 物體在傳送帶上的劃痕長C. 傳送帶克服摩擦力做的功為mv2D. 電動機增加的功率為mgv思路分析：物體與傳送帶相對靜止之前，物體做勻加速運動，由運動學(xué)公式知t，傳送帶做勻速運動，由運動學(xué)公式知vt，對物體根據(jù)動能定理有mgmv2，摩擦產(chǎn)生的熱量Qmgxmg（x），四式聯(lián)立解得摩擦產(chǎn)生的熱量Qmv2，根據(jù)能量守恒定律，電動機多做的功一部分轉(zhuǎn)化為物體的動能，一部分轉(zhuǎn)化為熱量，故電動機多做的功等于mv2，A項錯誤；物體在傳送帶上的劃痕長等于x，B項錯誤；傳送帶克服摩擦力做的功為mgx2mgxmv2，C項錯誤；電動機增加的功率也就是電動機克服摩擦力做功的功率為0mgv，D項正確。答案：D