机械能拓展 功能关系 导学案 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第4讲　功能关系　能量守恒定律 班级_________姓名_________小组_________ 导（5分钟） 一.功能关系 二．能量守恒定律 1．内容 能量既不会凭空______，也不会凭空消失，它只能从一种形式______为另一种形式，或者从一个物体______到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量___________． 2．表达式 ΔE减＝_______．；或 E1=_______。 3．基本思路 (1)某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等． (2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等． 【秒判正误】 (1)力对物体做了多少功，物体就增加多少能。 ( ) (2)力对物体做正功，物体的机械能不一定增加。 ( ) (3)物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的。 ( ) 思（13分钟） 例1 (多选)质量为m的物体，在距地面h高处以初速度v竖直向下抛出。其加速度大小为0.5g， 方向竖直向下。则在其下落到地面的过程中，下列说法中正确的是 (　　) A.物体的重力势能减少0.5mgh B.物体的动能增加0.5mgh C.物体的机械能减少0.5mgh D.落地时的动能为mgh+ mv2 例2．(多选)如图甲所示，物体以一定的初速度从倾角为α＝37° 的斜面底端沿斜面向上运动，上升的最大高度为3.0 m．选择地面为参考平面，上升过程中物体的机械能E机随高度h的变化如图乙所示．g取10 m/s2，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80.则(　　) A．物体的质量m＝1.0 kg B．物体与斜面之间的动摩擦因数μ＝0.80 C．物体上升过程中的加速度大小a＝10 m/s2 D．物体回到斜面底端时的动能Ek＝10 J 例3如图所示在光滑的水平面上，有一质量为M的长木板以一定的初速度v0向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速地轻放到长木板右端，小铁块与长木板间的滑动摩擦力为f，当小铁块在长木板上相对长木板滑动L时与长木板速度相同，均为v，此时长木板对地的位移为x，在这个过程中，先画出此过程木板、铁块的运动过程图，标出相应的位移，求解下列问题： （1） 列出小铁块的动能定理 （2） 列出长木板的动能定理 （3） 此过程木板、铁块组成的系统能量守恒吗？若果守恒请列出守恒的关系式；如果不守恒请说明理由。 （4） 综合以上关系式请求出摩擦热的表达式。 例4.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，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体经过一段时间能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对静止这一过程中，下列说法正确的是(　　) A．摩擦力对物体做的功为mv2 B．传送带克服摩擦力做的功为mv2 C．电动机增加的功率为μmgv D．电动机多消耗的电能为mv2 检： 1.韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛 中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 J，他克服阻力做功 100 J。韩晓鹏在此过程中 (　　) A.动能增加了1 900 J B.动能增加了2 000 J C.重力势能减小了1 900 J D.重力势能减小了2 000 J 第4讲　功能关系　能量守恒定律导学案答案 例1.【解析】选B、C。物体在下落过程中，重力做正功为mgh，则重力势能减小 mgh，故A错误；物体所受的合力为F=ma=0.5mg，则合力做功为W合=0.5mgh，所 以动能增加了0.5mgh，故B正确；物体下落过程中受到向下的重力mg和向上的力 F′，而物体下落过程中受到的合外力大小为F=0.5mg，即F=mg-F′，解得F′=0.5mg， WF′=-0.5mgh，所以机械能减少了0.5mgh ，故C正确；由动能定理得W合=Ek- mv2=0.5mgh ，解得Ek=0.5mgh+ mv2，故D错误。 例2.解析：选ACD　物体上升到最高点时，E机＝Ep＝mgh＝30 J，得m＝1.0 kg，物体损失的机械能ΔE损＝μmgcos α·＝20 J，得μ＝0.50，A正确，B错误；物体上升过程中的加速度大小a＝gsin α＋μgcos α＝10 m/s2，C正确；下降过程摩擦生热也应为20 J，故物体回到斜面底端时的动能Ek＝50 J－40 J＝10 J，D正确． 例4．C　[对物体受力分析知，仅有摩擦力对物体做功，由动能定理知，其大小应为mv2，选项A错误；传送带克服摩擦力做的功等于摩擦力与传送带对地位移的乘积，可知这个位移是物体对地位移的两倍，即W＝mv2，选项B错误；由功率公式知电动机增加的功率为μmgv，选项C正确。由能量守恒可知，电动机做的功等于物体获得的动能和由于摩擦而产生的内能，选项D错误；] 检： 1.【解析】选C。根据动能定理得，韩晓鹏动能的变化ΔEk=WG-Wf=1 900 J-100 J =1 800 J，其动能增加了1 800 J，故A、B错误；根据重力做功与重力势能变化的 关系WG=-ΔEp，解得ΔEp=-WG=-1 900 J，其重力势能减小了1 900 J，故C正确， D错误。 高三物理第3页共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$