粤教版高中物理必修第二册第四章机械能及其守恒定律章末小结与素养评价课件

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第四章　机械能及其守恒定律(一)功能关系的理解及应用1．功能关系功是能量转化的量度。2．对功能关系的理解(1)做功的过程就是能量转化的过程。不同形式的能量发生相互转化必须通过力做功来实现的；不同的力做功，对应不同形式的能的转化。(2)做功的多少与能量转化的多少在数值上相等。3．几种常见的功能关系理解功能关系的选取技巧(1)涉及动能的变化选用动能定理分析。(2)涉及重力势能的变化选用重力做功关系分析。(3)涉及弹性势能的变化选用弹力做功关系分析。(4)涉及机械能的变化选用除重力和系统内弹力之外的力做功关系分析。2．[多选]在奥运会比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项。质量为m的跳水运动员入水后受到水的阻力而竖直向下做减速运动，设水对运动员的阻力大小恒为F。那么在运动员减速下降h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度) (　　)A．运动员的动能减少了Fh B．运动员的重力势能减少了mghC．运动员的动能减少了(F－mg)h D．运动员的机械能减少了Fh解析：跳水运动员入水后减速下降h的过程中，运动员的重力势能减少了mgh，则选项B正确；由动能定理知，动能减少了(F－mg)h，则选项C正确，A错误；阻力F做的功等于运动员的机械能的变化量，则选项D正确。答案：BCD　(二)能量守恒定律的理解及应用1．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另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。(2)适用范围：能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现象中普遍适用的一条规律。(3)表达式：①E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。②ΔE增＝ΔE减，增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的减少量。2．应用能量守恒定律解题的一般步骤(1)分清有多少种形式的能(如动能、势能、内能、电能等)在变化。(2)分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式。(3)列恒等式：ΔE减＝ΔE增。(1)滑块离开弹簧后在图中bc段对应的加速度a的大小及滑块与斜面间动摩擦因数μ的大小；(2)t2＝0.3 s和t3＝0.4 s时滑块的速度v2、v3的大小；(3)弹簧锁定时具有的弹性势能Ep。[针对训练]3.如图所示，电动机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上。若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ，当小木块与传送带相对静止时，求：(1)小木块的位移；(2)传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；(4)摩擦产生的热量；(5)因放上小木块后，电动机带动传送带匀速转动多输出的总能量。 (一)非质点类物体的机械能守恒问题(1)在应用机械能守恒定律处理实际问题时，经常遇到像“链条”“液柱”类的物体，其在运动过程中将发生形变，其重心位置相对物体也发生变化，因此这类物体不能再看成质点来处理。(2)非质点类物体虽然不能看成质点来处理，但因只有重力做功，物体整体机械能守恒。一般情况下，根据质量分布均匀的规则(物体的重心位置在其几何中心的原则)，可将物体分段处理，根据初、末状态物体重力势能的变化，建立机械能守恒方程求解。[针对训练]1.如图所示，粗细均匀，两端开口的U形管内装有同种液体，开始时两边液面高度差为h，管中液柱总长度为4h，后来让液体自由流动，当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度为 (　　)2.如图所示，质量分布均匀的总长为L的光滑铁链跨过一个光滑的轻质小滑轮，开始时下端A、B相平齐，当略有扰动时其一端下落，则当铁链刚脱离滑轮的瞬间，铁链的速度为多大？(二)摩擦力做功的特点及计算1．两种摩擦力做功的比较2.求解摩擦生热问题的思路(1)正确分析物体的运动过程，做好受力分析。(2)利用运动学公式，结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系。(3)摩擦生热ΔQ＝fl相对，其中l相对为两物体间相对滑行的路程，而不是相对位移。(1)滑块到达底端B时的速度大小vB；(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ；(3)此过程中，由于克服摩擦力做功而产生的热量Q。[针对训练]3．[多选]如图所示，水平传送带长为s，以速度v始终保持匀速运动，把质量为m的货物放到A点，货物与传送带间的动摩擦因数为μ。当货物从A点运动到B点的过程中，摩擦力对货物做的功可能是 (　　)4．长为1.5 m的长木板B静止放在水平冰面上，小物块A以某一初速度从木板B的左端滑上长木板B，直到A、B的速度达到相同，此时A、 B的速度为0.4 m/s，然后A、B又一起在水平冰面上滑行了8.0 cm后停下。若小物块A可视为质点，它与长木板B的质量相同都为2 kg，A、B间的动摩擦因数μ1＝0.25。求：(g取10 m/s2)(1)长木板与冰面间的动摩擦因数μ2；(2)全过程产生的总热量Q。解析：(1)A、B一起运动时，受冰面对木板B的滑动摩擦力，做匀减速运动，加速度a＝μ2g，又根据运动学公式v2＝2ax，解得木板与冰面间的动摩擦因数μ2＝0.10。 (一)科技中的能量问题1.如图所示是一种太阳能驱动的小车，当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。若质量为m的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶，经过时间t前进的距离为x，且速度达到最大值vm。设这一过程中电动机的功率恒为P，小车所受阻力恒为f，那么这段时间内 (　　)A．小车做匀加速运动B．小车受到的牵引力逐渐增大C．小车受到的合外力所做的功为Pt(二)生产中的能量问题2．[多选]在大型施工场所，广泛的应用传送带搬运货物。如图甲所示，倾斜的传送带以恒定速率运动，传送带始终是绷紧的，将m＝1 kg的货物放在传送带上的A点，经过1.2 s到达传送带的B点。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化的图像如图乙所示，已知重力加速度g＝10 m/s2。由v-t图像可知 (　　)A．A、B两点的距离为2.4 mB．货物与传送带间的动摩擦因数为0.5C．货物从A运动到B的过程中，传送带对货物做功大小为12.8 JD．货物从A运动到B的过程中，货物与传送带因摩擦产生的热量为4.8 J(三)生活中的能量问题3．(2022·广东高考)(多选)如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率200 W、速度5 m/s 匀速行驶，在斜坡PQ段以恒定功率570 W、速度2 m/s匀速行驶。已知小车总质量为50 kg，MN＝PQ＝20 m，PQ段的倾角为30°，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的有 (　　)A．从M到N，小车牵引力大小为40 NB．从M到N，小车克服摩擦力做功800 JC．从P到Q，小车重力势能增加1×104 JD．从P到Q，小车克服摩擦力做功700 J4．如图甲所示为水上滑梯，其示意图如图乙所示，它由斜槽AB和水平槽BC构成，AB与BC圆滑连接，斜槽AB的竖直高度H＝15 m，BC面高出水面的距离h＝0.80 m，一个质量m＝50 kg的游戏者从滑梯顶端A点由静止滑下，g取10 m/s2。(1)以水面为参考平面，求游戏者在A点时的重力势能Ep；(2)若忽略游戏者下滑过程中所受的一切阻力，求游戏者从滑梯顶端A点由静止滑下到斜槽底端B点的速度大小；(3)若由于阻力的作用，游戏者从滑梯顶端A点由静止滑下到达滑梯末端C点时的速度大小vC＝15 m/s，求这一过程中游戏者克服阻力做的功。\解析：(1)以水面为参考平面，游戏者在A点的重力势能Ep＝mg(H＋h)＝50×10×(15＋0.8)J＝7 900 J。