2024届高考物理第一轮专题复习课件：能量守恒定律

摩擦力做功与能量转化的关系 1.静摩擦力做功时,只有机械能的相互转移,不会转化为内能. 2.滑动摩擦力做功的特点 相互间存在滑动摩擦力的系统内,一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果: (1)机械能全部转化为内能; (2)有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移,另外一部分转化为内能. 3.经典模型：（1）传送带中的能量问题 （2）板块模型中的能量问题 衡阳市第八中学 例1、如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速率v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止．对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程，求： ①传送带对物体做的功W1 ②传送带克服摩擦力做的功W2 ③摩擦生热Q ④放上物体后为了维持皮带匀速运转，电动机多提供的能量∆E ⑤电动机增加的功率∆P 答案： 一、传送带上的功能关系 衡阳市第八中学 例2.如图所示,传送带与水平面之间的夹角为 =30°,其上A、B两点间的距离为L=5 m,传送带在电动机的带动下以v=1 m/s的速度匀速运动,现将一质量为m=10 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 ,在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中,求: (1)A到B的时间 (2)传送带对小物体做的功. (3)小物体对传送带做的功 (4)物体与传送带间摩擦生热的量值 (5)为维持皮带匀速运转电动机多 做的功(g取10 m/s2). （1）5.2s （2）255J （3）-270J （4）15J （5）270J 【变式1】(列方程，说思路)倾斜传送带以恒定的速率运动，将m=1kg的货物放在传送带上的A处，经过1.2s到达传送带的B端。用速度传感器测得货物与传送带的v-t图像如图乙所示： ①μ是多大？ ②AB两点距离是多大？ ③货物从A运动到B的过程中，传送带对货物做功大小？ ④货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量？ μ=0.5 LAB=3.2m W=-11.2J Q=4.8J 衡阳市第八中学 变式 如图甲所示,倾角为37°的足够长的传送带以恒定速度运行,将一质量m=1 kg的小物体以某一初速度放上传送带,物体相对地面的速度大小随时间变化的关系如图乙所示,取沿传送带向上为正方向,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.下列说法正确的是(　　) A.物体与传送带间的动摩擦因数为0.75 B.0~8 s内因摩擦产生的热量为72 J C.0~8 s内物体机械能的增加量为84 J D.0~8 s内因放上物体,传送带电动机多 消耗的电能为216 J D 衡阳市第八中学 [解析] 根据v-t图像的斜率表示加速度可得,物体相对传送带滑动时的加速度大小为a= m/s2=1 m/s2,由牛顿第二定律得μmgcos θ-mgsin θ=ma,解得μ=0.875,故A错误. 0~8 s内物体位移为x=-×2×2 m+×4 m=14 m,物体上升 的高度为h=xsin θ=8.4 m,重力势能的增量为ΔEp=mgh=84 J, 动能增量为ΔEk=m()=×1×(42-22) J=6 J,机械能增 量为ΔE=ΔEp+ΔEk=90 J,故C错误. 衡阳市第八中学 0~8 s内只有前6 s内物体与传送带发生相对滑动,0~6 s内传送带运动距离为s带=4×6 m=24 m,0~6 s内物体对地位移为s物=-×2×2 m+ m=6 m,因摩擦产生的热量为Q=μmgcos θ·s相对=μmgcos θ·(s带-s物)=0.875×1×10×0.8×18 J=126 J,0~8 s内传送带电动机多消耗的电能为W=ΔE+Q=90 J+126 J=216 J,故B错误,D正确. 衡阳市第八中学 ■ 规律总结 (1)无论是滑动摩擦力,还是静摩擦力,计算其做功时都是用力乘对地位移. (2)摩擦生热的计算:公式Q=f·x相对中x相对为两接触物体间的相对位移,若物体在传送带上做往复运动,则x相对为总的相对路程. (3)传送带涉及能量分析,这主要表现为两方面. 一是求电动机因传送带传送物体而多做的功W,我们可以用公式W=ΔEk+ΔEp+Q来计算,其中ΔEk表示被传送物体动能的增量,ΔEp表示被传送物体重力势能的增量,Q表示因摩擦而产生的热量. 二是求物体与传送带之间发生的相对位移(或相对路程)s. 衡阳市第八中学 二、板块模型中的能量问题 例1. (多选)如图所示,质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上,质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端.现用一水平恒力F作用在小物块上,使小