第4章 能源与可持续发展 章末综合提升（课件）-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册同步导学案（教科版2019）

教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 知识网络 归纳提能 模块综合检测卷 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 一、滑动摩擦力做功与“热” 1．滑动摩擦力做功的特点 (1)滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可以不做功。 (2)一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化有两种情况：一是相互摩擦的物体之间机械能的转移；二是机械能转化为内能，即摩擦生热。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 (3)相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的总功总是负值，其绝对值恰等于系统损失的机械能。其意义是系统损失的这些机械能转化成了系统的内能。 2．摩擦生“热”公式 因摩擦而产生的热等于一对滑动摩擦力所做的总功的绝对值，恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，即Q＝fl相对。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 如图所示，表面粗糙的小车足够长，小车放在光滑的水平地面上，一木块以一定速度由小车左端滑上小车，当小车与木块相对静止时，木块相对小车的位移为d，小车相对地面的位移为l，木块与小车间的滑动摩擦力为f，求： (1)滑动摩擦力对木块做的功； (2)滑动摩擦力对小车做的功； (3)两滑动摩擦力做功之和； (4)系统机械能的变化量及系统产生的热量。 [答案]　(1)－f(d＋l)　(2)fl　(3)－fd (4)－fd　fd 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 [解析]　(1)由题意可知木块的位移x＝l＋d，所以滑动摩擦力对木块做的功W木＝－f(d＋l)。 (2)滑动摩擦力对小车做的功W车＝fl。 (3)两滑动摩擦力做功之和W＝W木＋W车＝－fd。 (4)由动能定理知 小车动能的增量为ΔEk车＝fl 木块动能的增量为ΔEk木＝－f(d＋l) 系统机械能的变化量即为小车、木块动能增量之和 ΔE＝ΔEk车＋ΔEk木＝－fd 由能量守恒知，系统损失的机械能等于系统产生的热量Q＝|ΔE|＝fd。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 　1.如图所示，皮带的速度是3 m/s，两圆心的距离s＝4.5 m，现将m＝1 kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数μ＝0.15，电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时，求：(g取10 m/s2) (1)小物体获得的动能Ek； (2)这一过程摩擦产生的热量Q； (3)这一过程电动机消耗的电能E。 答案：(1)4.5 J　(2)4.5 J　(3)9 J 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 二、常见功能关系的理解 1．功能关系概述 (1)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是能量之间转化的过程。 (2)功是能量转化的量度。做了多少功，就有多少能量发生转化。 2．功与能的关系：由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如下表： 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 功 能量转化 关系式 重力做功 重力势能的改变 WG＝－ΔEp 弹力做功 弹性势能的改变 WF＝－ΔEp 合外力做功 动能的改变 W合＝ΔEk 除重力、系统内弹力以外的其他力做功 机械能的改变 W＝ΔE机 两物体间滑动摩擦力对物体系统做功 内能的改变 f·x相对＝Q 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 CD 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 2.如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l，求这个过程中： (1)小铁块增加的动能； (2)长木块减少的动能； (3)系统机械能的减少量； (4)系统产生的热量。 答案：(1)μmg(l－L)　(2)μmgl　(3)μmgL　(4)μmgL 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 解析：画出这一过程两物体位移示意图，如图所示。 (1)根据动能定理得μmg(l－L)＝ΔEk 即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功。 (2)摩擦力对长木块做负功，根据功能关系得ΔEkM＝－μmgl，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgl。 (3)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功ΔE＝μmgL。 (4)m、M间相