2013高考总复习物理教师用书必修24-4功能关系、能量转化和守恒定律

2013高考总复习物理教师用书必修24-4功能关系、能量转化和守恒定律 第4讲 功能关系、能量转化和守恒定律 对应学生 用书P63 功能关系 ?(考纲要求) 1.功能关系 (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 ?功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化( ?做功的过程一定伴随着能量的转化，而且能量的转化必通过做功来实现( (3)功与对应能量的变化关系 功 能量的变化 合外力做正功 动能增加 续表 重力做正功 重力势能减少 弹簧弹力做正功 弹性势能减少 电场力做正功 电势能减少 分子力做正功 分子势能减少 其他力(除重力、弹力)做正功 机械能增加 2.能量守恒定律 (1)内容:能量既不会消灭，也不会创生(它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一 个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变( (2)表达式:ΔE,ΔE 减增( 常见的功能关系 1(已知货物的质量为m，在某段时间内起重机将货物以a的加速度加速升高h，则在这 )( )( 段时间内，下列叙述正确的是(重力加速度为g A(货物的动能一定增加mah,mgh B(货物的机械能一定增加mah C(货物的重力势能一定增加mah D(货物的机械能一定增加mah，mgh D 图4,4,1 2(一个盛水袋，某人从侧面缓慢推装液体的袋壁使它变形至如图4,4,1所示位置，则此过程中袋和液体的重心将( )( A(逐渐升高 B(逐渐降低 C(先降低再升高 D(始终不变 解析 人对液体做正功～液体的机械能增加～液体缓慢移动可以认为动能不变～故重力势能增加～重心升高～A正确( 答案 A 3((2011?广州模拟)下列说法正确的是( )( A(随着科技的发展，第一类永动机是可以制成的 B(太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了 C(“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的 D(有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生 答案 C 图4,4,2 4(如图4,4,2所示，美国空军X-37B无人航天飞机于2010年4月首飞，在X-37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中( )( A(X-37B中燃料的化学能转化为X-37B的机械能 B(X-37B的机械能要减少 C(自然界中的总能量要变大 D(如果X-37B在较高轨道绕地球做圆周运动，则在此轨道上其机械能增加 解析 在X-37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中～必须启动助推器～对X-37B做正功～X-37B的机械能增大～A对～B错(根据能量守恒定律～C错(X-37B在确定轨道上绕地球做圆周运动～动能和重力势能都没有发生变化～所以机械能不变～D错(故本题正确选项为A. 答案 A 图4,4,3 5(如图4,4,3所示，一个小物体在足够长的斜面上以一定初速度释放，斜面各处粗糙程度相同，初速度方向沿斜面向上，则物体在斜面上运动的过程中，下列说法错误的是( )( A(动能一定是先减小后增大 B(机械能一直减小 C(如果某段时间内摩擦力做功与物体动能的改变量相同，则此后物体动能将不断增大 D(如果某段时间内摩擦力做功为W，再经过相同的时间，两段时间内摩擦力做功可能相等 解析 物体减速到零时有可能静止在斜面上～其动能一直减小～A错误,由于摩擦力做负功～物体的机械能一直减小～B正确,C中说明重力做功为零～物体能反向沿斜面向下加速运动～C正确,由于物体可能反向沿斜面向下加速运动～在相等的两段时间内路程可能相同～则摩擦力做的功相同～D正确( 答案 A 对应学生 用书P64 考点一 利用动能定理分析功和能量变化的问题 (1)合外力(包括重力)做功等于物体动能的改变量( (2)与势能有关的力(重力、弹簧弹力、电场力)做功等于势能的改变量( 【典例1】 如图4,4,4所示， 图4,4,4 卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动(在移动过程中，下列说法正确的是( )( A(F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和 B(F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和 C(木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能 D(F对木箱做的功等于木箱增加的机械能 解析 木箱加速上滑的过程中～拉力F做正功～重力和摩擦力做负功(支持力不做功～由动能定理得: 12W,W,W,mv,0. FGf2 12即W,W，W，mv～A、B错误, FGf2 又因克服重力做功W等于物体增加的重力势能～ G 所以W,ΔE，ΔE，W～故D错误～ Fpkf 又由重力做功与重力势能变化的关系知C正确( 答案 C 【变式1】 如图4,4,5所示， ,4,5 图4 在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索，用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱， 使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中， )( 以下说法错误的是( A(力F所做功减去克服空气阻力所做的功等于重力势能的增量 B(木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量 C(力F、重力、空气阻力三者合力所做的功等于木箱动能的增量 力F和空气阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量 D( 解析 对木箱受力分析如图所示～ 则由动能定理: W,mgh,W,ΔE故C对( Ffk 由上式得:W,W,ΔE，mgh～ Ffk 故A错D对(由重力做功与重力势能变化关系知B对～选A项( 答案 A 考点二 摩擦生热问题 摩擦力做功的特点 类 别 静摩擦力 滑动摩擦力 比 较 在静摩擦力做功的过程中，(1) 相互摩擦的物体通过滑动摩只有机械能从一个物体转擦力做功，将部分机械能从一能量的转化方移到另一个物体(静摩擦力个物体转移到另一个物体 面 起着传递机械能的作用)，(2)部分机械能转化为内能，此部而没有机械能转化为其他分能量就是系统机械能的损失量 形式的能量 一对相互作用的滑动摩擦力对物不同点 体系统所做的总功，等于摩擦力 一对摩擦力的一对静摩擦力所做功的代与两个物体相对路程的乘积，即 总功方面 数总和等于零 W,,f?s，表示物体克服摩擦相对f 力做功，系统损失的机械能转化 成内能 两种摩擦力对物体可以做正功、相同点 正功、负功、不做功方面 负功，还可以不做功 【典例2】 如图4,4,6所示， 图4,4,6 木块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功为W，生热为Q;第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，仍将A拉到B右端，这次F11 做功为W，生热为Q;则应有( )( 22 A(W