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潘华君高中物理名师工作室
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课堂砥砺

功能关系 能量守恒

作者:陈益  日期: 2023-02-16  点击:


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

______变化

 

______的功

重力势能变化

 

弹簧弹力的功

____________变化

 

只有_____________________的功

不引起机械能变化

 

除重力和弹力之外的力做的功

_________变化

 

相互作用的滑动摩擦力的总功

______变化

 

 

电势能变化

 

 

考点一  功能关系的应用

【典例1】(多选)一人用力把质量为m的物体由静止竖直向上匀加速提升h,速度增加为v,则对此过程,下列说法正确的是(       

A.人对物体所做的功等于物体机械能的增量     B.物体所受合外力所做的功为2(1)mv2

C.人对物体所做的功为mgh                   D.人对物体所做的功为2(1)mv2

【变式训练1】(单选)滑雪是一项危险性高而技巧性强的运动,某次滑雪过程可近似模拟为两个圆形轨道的对接,如图.质量为m的运动员在轨道最低点A的速度为v,且刚好到达最高点B,两圆形轨道的半径相等,均为R,滑雪板与雪面间的摩擦不可忽略,下列说法正确的是(      

A.运动员在最高点B时,对轨道的压力为零

B.由AB过程中增加的重力势能为2mgR2(1)mv2

C.由AB过程中阻力做功为2mgR2(1)mv2

D.由AB过程中损失的机械能为2(1)mv2

【变式训练2】(多选)如图所示,一个质量为m的物体(可视为质点),由斜面底端的A点以某一初速度冲上倾角为30°的固定斜面做匀减速直线运动,减速的加速度大小为g,物体沿斜面上升的最大高度为h,在此过程中(     

A.重力势能增加了2mgh         B.机械能损失了mgh

C.动能损失了mgh              D.系统生热2(1)mgh

考点二   能量守恒定律的应用

【典例2】如图所示,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?

 

 

 

 

 

考点三    摩擦力做功与能量的关系

【分析】如图,光滑水平上一辆小车,长度L有一个质量m的滑块以初速度V0小车左端滑上小车,滑块和小车间的动摩擦因数为μ,当滑块到达小车最右端时达到共同速度。

求:(1)摩擦力对滑块做的功;

2)摩擦力对小车做的功;

3)摩擦力做的总功。

 

 

 

 

 

 

【典例3】(单选)如图所示,木块A放在木块B的左端,用恒力FA拉至B的右端,第一次将B固定在地面上,F做功为W1,产生的热量为Q1;第二次让B可以在光滑地面上自由滑动,F做的功为W2,产生的热量为Q2,则应有(     

A.W1<W2Q1Q2      BW1W2Q1Q2           

 CW1<W2Q1<Q2        DW1W2Q1<Q2

 

【典例4】(多选)如图所示,水平传送带由电动机带动,并始终保持以速度v匀速运动,现将质量为m的某物块由静止释放在传送带上的左端,过一会儿物块能保持与传送带相对静止,设物块与传送带间的动摩擦因数为μ,对于这一过程,下列说法正确的是(     

A.摩擦力对物块做的功为2(1)mv2     B.物块对传送带做功为2(1)mv2

C.系统摩擦生热为2(1)mv2               D.电动机多做的功为mv2

 

【变式训练3】如图,传送带与水平面之间的夹角为θ30°,其上AB两点间的距离为l5 m,传送带在电动机的带动下以v1 m/s的速度匀速运动,现将一质量为m10 kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A点,已知小物体与传送带之间的动摩擦因数μ/2,在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中,求:

1传送带对小物体做的功;2电动机做的功。(g10 m/s2

 

 

 

 

 

独立作业

1.(单选)如图所示,一个质量为m的小铁块沿半径为R的固定半圆轨道上端边缘由静止下滑,当滑到半球底部时,半圆轨道底部所受压力为铁块重力的1.8倍,则此下滑过程中铁块损失的机械能为(     )

A0.2mgR   

B0.4mgR   

C0.6mgR   

D0.8mgR

 

 

2.(多选)如图所示,将一轻弹簧下端固定在倾角为θ的粗糙斜面底端,弹簧处于自然状态时上端位于A点.质量为m的物体从斜面上的B点由静止下滑,与弹簧发生相互作用后,最终停在斜面上.下列说法正确的是(     

A.物体最终将停在A

B.物体第一次反弹后不可能到达B

C.整个过程中重力势能的减少量大于克服摩擦力做的功

D.整个过程中物体的最大动能大于弹簧的最大弹性势能

 

 

3. 长木板A放在光滑的水平面上,质量为m2 kg的另一物体B以水平速度v02 m/s滑上原来静止的长木板A的表面,由于AB间存在摩擦,之后AB速度随时间变化情况如图所示,则下列说法正确的是(  )

A. 木板获得的动能为2 J

B. 系统损失的机械能为2 J

C. 木板A的最小长度为1 m

D. AB间的动摩擦因数为0.1

 

 

 

4.如图所示,一物体质量m2 kg,在倾角为θ37°的斜面上的A点以初速度v03 m/s下滑,A点距弹簧上端B的距离AB4 m.当物体到达B后将弹簧压缩到C点,最大压缩量BC0.2 m,然后物体又被弹簧弹上去,弹到的最高位置为D点,D点距AAD3 m.挡板及弹簧质量不计,g10 m/s2sin 37°0.6,求:

1物体与斜面间的动摩擦因数μ

2弹簧的最大弹性势能Epm