2018届二轮复习功能关系和能量守恒课件（59张）（全国通用）

2018届二轮复习功能关系和能量守恒课件（59张）（全国通用）

核心专题突破 第一部分 第 2 讲　功能关系和能量守恒 专题二　能量、动量和原子物理 栏目导航 2 年考情回顾 热点题型突破 对点规范演练 热点题源预测 逐题对点特训 2 年考情回顾 设问 方式 ① 弹簧模型中的机械能守恒 [ 例 ] (2017 · 江苏卷， 9 题 ) 　 (2016 · 全国卷 Ⅱ ， 21 题 ) ② 圆周运动中的机械能守恒 [ 例 ] (2016 · 全国卷 Ⅲ ， 24 题 ) ③ 卫星返回过程的功能关系 [ 例 ] (2017 · 全国卷 Ⅰ ， 24 题 ) ④ 滑块模型中的功能关系 [ 例 ] (2017 · 江苏卷， 3 题 ) 审题 要点 ① 要注意分清是什么力做功，是正功是负功，对应哪一种形式能量变化，是增加还是减少，综合确定能量之间转化情况． ② 也可以根据能量之间转化情况，确定什么力做功，是正功还是负功，尤其是可以方便计算变力做功的多少． ③ 对于应用机械能守恒的问题，一定要判断是否符合机械能守恒的条件 热点题型突破 题型一　机械能守恒定律的应用 命题规律 机械能守恒定律是历年高考的重点， 命题规律 是： (1) 判断系统在某一过程机械能是否守恒； (2) 结合物体的平抛运动，圆周运动等典型运动应用机械能守恒定律； (3) 结合弹簧、杆和绳等相互作用的系统考查机械能守恒定律． 方法点拨 1 ． 用机械能守恒定律解题的基本步骤 2 ． 机械能是否守恒的判断方法 (1) 用做功来判断：分析物体或系统受力情况 ( 包括内力和外力 ) ，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒． (2) 用能量转化来判定：若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系机械能守恒． (3) 对一些绳子突然绷紧的问题，除非题目特别说明，机械能必定不守恒． 1. (2017 · 广大汕头一模 )( 多选 ) 如图所示，在倾角为 30° 的光滑固定斜面上，放有两个质量分别为 1 kg 和 2 kg 的可视为质点的小球 A 和 B ，两球之间用一根长 L ＝ 0.2 m 的轻杆相连，小球 B 距水平面的高度 h ＝ 0.1 m ．斜面底端与水平面之间有一光滑短圆弧相连，两球从静止开始下滑到光滑水平面上， g 取 10 m/s 2 . 则下列说法中正确的是 ( 　　 ) BD 突破点拨 (1) “ 光滑固定斜面 ”“ 光滑短圆弧 ”“ 光滑水平面 ” 说明 A 、 B 两球不受摩擦力的作用． (2) A 、 B 两球 ( 含轻杆 ) 组成的系统，从静止到滑到水平面上的整个过程中只有重力做功，故机械能守恒． (3) A 球、 B 球都在斜面上下滑的过程中，两球各自的机械能都守恒． B 球刚滑到水平面到 A 球刚滑到水平面的过程中， B 球的机械能增加， A 球的机械能减少． 【变式考法 】 在上述题 1 中，系统下滑的整个过程中杆的弹力对 A 球做多少功？ A 球机械能如何变化？ 2 ． (2017 · 江苏卷 )( 多选 ) 如图所示，三个小球 A 、 B 、 C 的质量均为 m ， A 与 B 、 C 间通过铰链用轻杆连接，杆长为 L . B 、 C 置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长．现 A 由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角 α 由 60° 变为 120°. A 、 B 、 C 在同一竖直平面内运动，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为 g . 则此下降过程中 ( 　　 ) AB D (1) 机械能守恒定律的三种表达式 ① 守恒观点： E k1 ＋ E p1 ＝ E k2 ＋ E p2 ； ② 转化观点： Δ E p ＝－ Δ E k ； ③ 转移观点： Δ E A 增 ＝ Δ E B 减． (2) 判断机械能是否守恒的三个注意 ① 必须准确地选择系统，在此基础上分析内力和外力的做功情况，判断系统机械能是否守恒； ② 当研究对象 ( 除地球以外 ) 只有一个物体时，往往根据是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒； ③ 当研究对象 ( 除地球以外 ) 由多个物体组成时，往往根据是否“没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒． 题型二　功能关系的应用 命题规律 功能关系是历年高考的重点和热点，是必考的．命题特点是： (1) 功和能量变化的对应关系的应用； (2) 对滑动摩擦做功与产生内能 ( 热量 ) 关系的应用； (3) 结合力和运动关系，功和能关系，考查学生的综合分析能力． 方法点拨 1 ． 常见的功能关系 各种力做功 对应能的变化 规律 合力的功 动能变化 动能定理： W 合 ＝ E k2 － E k1 重力的功 重力势能变化 重力做功与重力势能的变化： W G ＝－ Δ E p 弹簧弹力的功 弹簧势能变化 弹力做功与弹性势能的变化： W 弹 ＝－ Δ E p 只有重力、弹 簧弹力的功 不引起机械能变化 机械能守恒定律： Δ E ＝ 0 非重力和 弹力的功 机械能变化 功能原理： W 其他 ＝ Δ E 电场力的功 电势能变化 电场力做功与电势能的变化： W 电 ＝－ Δ E p 滑动摩擦 力的功 内能变化 滑动摩擦力做功引起系统内能增加： Δ E 内 ＝ F f l ( l 为相对位移或路程 ) 2. 功能关系的选用原则 (1) 在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能的变化用动能定理分析． (2) 只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析． (3) 只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析． (4) 只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析． (5) 只涉及弹性势能的变化用弹力做功与弹性势能变化的关系分析． (1) 小球的初速度 v 0 ； (2) 小球第二次通过 C 点时对轨道的压力 F C ； (3) 小球第二次通过 C 点后在 CD 段上运动的总路程 s . 突破点拨 (1) 沿轨道完成一周运动，恰好到达轨道最高点的速度最小必须为零． (2) 回到 B 点时最小速度为零． (3) 小球第二次通过 C 点，做圆周运动． 【变式考法 】 上述考题 1 中，小球在运动过程中最终损失的机械能是多少？ 答案 338 J 2 ． (2017 · 海南五校模拟 )( 多选 ) 如图所示，一绝缘轻弹簧的上端固定在倾角为 θ 的光滑斜面顶端，下端连接一质量为 m 、带正电荷的滑块，空间存在沿斜面向上的匀强电场，开始时弹簧处于原长状态，滑块恰好处于平衡状态．现给滑块一沿斜面向上的初速度 v ，滑块到达最高点时，弹簧的压缩量为 x ，若弹簧始终处于弹性限度内，在滑块开始运动到到达最高点的过程中，下列说法正确的是 ( 　　 ) AC 3 ． (2017 · 全国卷 Ⅰ ) 一质量为 8.00 × 10 4 kg 的太空飞船从其飞行轨道返回地面．飞船在离地面高度 1.60 × 10 5 m 处以 7.50 × 10 3 m /s 的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为 100 m/ s 时下落到地面．取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为 9.8 m/s 2 .( 结果保留 2 位有效数字 ) (1) 分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能； (2) 求飞船从离地面高度 600 m 处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的 2.0%. 答案 2.4 × 10 12 J 　 (2)9.7 × 10 8 J 功能关系的应用 “ 五注意 ” (1) 分清是什么力做功，并且分析该力做正功还是做负功；根据功能之间的对应关系，判定能的转化形式，确定能量之间的转化情况． (2) 也可以根据能量之间的转化情况，确定是什么力做功，尤其可以方便计算变力做功的多少． (3) 功能关系反映了做功和能量转化之间的对应关系，功是能量转化的量度和原因，在不同问题中的具体表现不同． (4) 一对相互作用的静摩擦力做功代数和为 0 ，不改变系统机械能． (5) 一对相互作用的滑动摩擦力做功代数和小于 0 ，系统机械能减小，转化为内能． 题型三　能量守恒定律的应用 命题规律 能量守恒定律是高考命题的热点， 命题规律 是： (1) 能量守恒定律结合动力学知识考查力学综合问题； (2) 能量守恒定律应用于电场和磁场及电磁感应现象考查力电综合问题． 方法点拨 1 ． 对能量守恒定律的理解 (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，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变． (2) 两种理解： ① 某种形式的能量减小，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． 2 ． 应用能量转化与守恒定律解题的步骤 (1) 明确研究对象和研究过程，了解对应的受力情况和运动情况． (2) 分析有哪些力做功，相应的有多少形式的能参与了转化，如动能、势能 ( 包括重力势能、弹性势能、电势能 ) 、内能等． (3) 明确哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减小，并且列出减小的能量 Δ E 减 和增加的能量 Δ E 增 的表达式． (4) 列出能量转化守恒关系式 Δ E 减 ＝ Δ E 增 ，求解未知量，并对结果进行讨论． 1. (2016 · 陕西西安质检 ) 如图所示，固定斜面的倾角 θ ＝ 30° ，物体 A 与斜面之间的动摩擦因素为 μ ，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于 C 点．用一根不可伸长的轻绳跨过轻质光滑的定滑轮连接物体 A 和 B ，滑轮右侧绳子与斜面平行， A 的质量为 2 m ， B 的质量为 m ，初始时物体 A 到 C 点的距离为 L . 现给 A 、 B 一初速度 v 0 使 A 开始沿斜面向下运动， B 向上运动，物体 A 将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到 C 点．已知重力加速度为 g ，不计空气阻力，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，求： (1) 物体 A 向下运动刚到 C 点时的速度； (2) 弹簧的最大压缩量； (3) 弹簧中的最大弹性势能． 突破点拨 (1) 物体 A 将弹簧压缩到最短时，弹簧的压缩量最大，其弹性势能也最大． (2) 物体 A 将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到 C 点，物体的速度应为零． 【变式考法 】 在上述题 1 中， A 和 B 系统在从开始压缩弹簧到返回 C 的过程中的机械能的减小量是多少？ 2 ． (2017 · 湖北八校联考二 )( 多选 ) 如图所示，一半径为 R ，粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径 POQ 水平．轨道上的 A 点离 PQ 的距离为 R ，一质量为 m 的质点自 P 点上方某处由静止开始下落，从 P 点进入轨道后刚好能到达 Q 点并能再次返回经过 N 点，已知质点第一次滑到轨道最低点 N 时速率为 v 1 ，第一次到达 A 点时速率为 v 2 ，选定 N 点所在的水平面为重力势能的零势能面，则 ( 　　 ) BC A ． v 1 < v 2 B ． v 1 > v 2 C ．从 N 到 Q 的过程中，动能与势能相等的点在 A 点上方，从 Q 到 N 的过程中，动能与势能相等的点在 A 点下方 D ．从 N 到 Q 的过程中，动能与势能相等的点在 A 点下方，从 Q 到 N 的过程中，动能与势能相等的点在 A 点上方 3 ． (2017 · 湖南衡阳联考 ) 如图所示，有一固定在水平地面的光滑平台．平台右端 B 与静止的水平传送带平滑相接，传送带长 L ＝ 4 m ．有一个质量为 m ＝ 0.5 kg ，带电量为 q ＝＋ 10 － 3 C 的绝缘滑块，放在水平平台上，平台上有一根轻质弹簧左端固定，右端与滑块接触但不连接．现将滑块缓慢向左移动压缩弹簧，且弹簧始终在弹性限度内．在弹簧处于压缩状态时，若将滑块由静止释放，滑块最后恰能到达传送带右端 C 点．已知滑块与传送带间的动摩擦因数为 μ ＝ 0.20( g 取 10 m/s 2 ) ．求： (1) 滑块到达 B 点时的速度 v B 及弹簧储存的最大弹性势能 E p ； (2) 若传送带以 3.0 m /s 的速度沿顺时针方向匀速转动，释放滑块的同时，在 BC 之间加水平向右的匀强电场 E ＝ 5 × 10 2 N/ C. 滑块从 B 运动到 C 的过程中，摩擦力对它做的功； (3) 若撤去弹簧及所加电场，两轮半径均为 r ＝ 0.9 m ，传送带顺时针匀速转动的角速度为 ω 0 ，滑块以传送带的速度从 B 点滑上传送带，恰好能由 C 点水平飞出，求 ω 0 的大小．现让滑块从 B 点以 5 m/s 速度滑上传送带，求这一过程中滑块与传送带间产生的内能． 能量守恒定律的应用技巧 (1) 若过程只有动能和势能的相互转化，应首先考虑应用机械能守恒定律． (2) 若过程涉及摩擦力做功，一般应考虑应用动能定理或能量守恒定律． (3) 若过程涉及电势能和机械能之间的转化，应考虑应用能量守恒定律． (4) 无论运用哪种形式的功能关系，都应遵照下列步骤： ① 确定始末状态； ② 分析哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少，是什么力做功所致； ③ 列出能量的增加量和减少量的具体表达式、使 Δ E 增＝ Δ E 减． 热点题源预测 动力学和功能观点的综合应用 考向 预测 应用动力学和功能观点分析力学综合问题是高考命题的热点，一般是计算题的压轴题．涉及的过程一般是二到三个的多过程的物理情景，涉及的有弹簧模型，传送带模型，圆周运动模型等典型的物理模型问题 解题 关键 (1) 对于多过程分析的关键是： ① 分析多过程问题时要注意对各个运动过程独立分析，不同过程往往通过连接点的速度建立联系，有时对整个过程应用能量的观点解决问题会更简单． ② 对于涉及滑动摩擦力的过程一定不能用机械能守恒定律来求解．对于非匀变速直线运动过程，不能用运动学公式求解．但可用动能定理、能量守恒定律或功能关系求解． (2) 解决传送带问题的关键点： ① 摩擦力的方向及存在阶段的判断． ② 物体能否达到与传送带共速的判断． ③ 计算产生的热量，正确确定物体相对传送带滑动的距离． ④ 弄清能量转化关系：传送带因传递物体多消耗的能量等于物体增加的机械能与产生的内能之和． (3) 解决弹簧模型问题的关键点： ① 从动力学的角度分析弹簧弹力 F ＝ kx 和牛顿第二定律 F 合 ＝ ma . 注意弹力是变力，且注意三个位置：自然长度位置，平衡位置，形变量最大 ( 伸长最长或缩短最大 ) 的位置． ② 从功能的角度分析：用好 W 弹 ＝－ Δ E p ＝ kl － kl 和动能定理或能量守恒定律，要注意研究对象所对应过程功的分析及初末态的能量分析 失分 防范 ① 不理解题述物理情景，不会从中获取有用信息； ② 抓不住题设条件中的关键信息，不能正确选择研究对象及物理过程； ③ 不能正确列出动力学方程或功能关系式； ④ 应用数学知识处理物理问题的能力较差． (2) 防范措施： ① 多练审题基本功，去伪存真，抓关键点； ② 仔细研究物理过程找突破口，如隐含条件，临界条件等； ③ 当涉及恒力及时间时，一般用动力学法；当涉及功、能及位移时一般用功能法 【预测 】 如图是一皮带传输装载机械示意图．井下挖掘工将矿物无初速放置于沿图示方向运行的传送带 A 端，被传输到末端 B 处，再沿一段圆形轨道到达轨道的最高点 C 处，然后水平抛到货台上．已知半径为 R ＝ 0.4 m 的圆形轨道与传送带在 B 点相切， O 点为圆形轨道的圆心， BO 、 CO 分别为圆形轨道的半径．矿物可视为质点，传送带与水平面间的夹角 θ ＝ 37° ，矿物与传送带间的动摩擦因数 μ ＝ 0.85 ， 传送带匀速运行的速度为 v 0 ＝ 6 m/s ，传送带 AB 两点间的长度为 L ＝ 40 m ．若矿物落点 D 处离最高点 C 点的水平距离为 s ＝ 2 m ，竖直 距离为 h ＝ 1.25 m ，矿物质量 m ＝ 5 kg ， sin 37° ＝ 0.6 ， cos 37° ＝ 0.8 ， g ＝ 10 m/s2 ，不计空气阻力．求： (1) 矿物到达 C 点时对轨道的压力大小； (2) 矿物到达 B 点时的速度大小； (3) 矿物由 A 点到达 C 点的过程中，摩擦力对矿物所做的功． 思维导航 规范答题 对点规范演练 逐题对点特训 制作者：状元桥 适用对象：高中 学生 制作软件： Powerpoint2003、 Photoshop cs3 运行环境： WindowsXP以上操作系统