[配套K12]2018高中物理 第七章 机械能守恒定律 7.13 深入理解能量守恒定律学案 新人教版必修2

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深入理解能量守恒定律

一、考点突破

知识点

考纲要求

能量守恒 会利用能量守恒定律处理物理问题
定律

二、重难点提示 能量守恒定律的理解和应用。

题型 选择题 计算题

分值 6~8 分

一、多种多样的能量

能量形式

含义

机械能

机械能是与物体的运动或位置的高度、 形变相关的能量,表现为动能和势能。

内能

内能是组成物体的分子的无规则运动 所具有的动能和势能的总和

电能

电能是与电有关的能量

电磁能

电磁能是以各种各样的电磁波的形式 传播的能量

核能是一种储存在原子核内部的能量,

核能 原子核发生核反应时,会释放出巨大的

能量

化学能

化学能是指储存在化合物的化学键里 的能量

实例 流动的河水、被拉开的弓、声音等
一切由分子构成的物质 电器设备所消耗的能量都是电能 可见光、紫外线、微波和红外线等
核潜艇、核电站、核武器等
巧克力、燃料等都储存有化学能

二、常见能量间的转化

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三、能量守恒定律 内容
表达式 对定律的理解
应用能量守恒定律的 解题步骤
注意

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,在转化或转移的

过程中,能量的总量保持不变。

?E减 ? ?E增

某种形式的能减少,一定存在其 某个物体的能量减少,一定存

他形式的能增加,且减少量和增 在其他物体的能量增加,且减

加量一定相等,

少量和增加量一定相等,即

即 ?E减 ? ?E增

?EA减 ? ?EB增

这是我们列能量守恒定律方程式的两条基本思路

①分清有多少形式的能[如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、

电势能)、内能等]在变化。

②明确哪种形式的能量增加,哪种形式的能量减少,并且列出减少

的能量 Δ E 减和增加的能量 Δ E 增的表达式。 ③列出能量守恒关系式: ?E减 ? ?E增

①第一类永动机无法制造(不需要任何动力和燃料,却能不断地对

外做功的机器)

②能量的转移和转化具有方向性

③对于能量的利用效率,一定小于 100%

例题 1 一颗子弹以某一水*速度击中了静止在光滑水*面上的木块,并从中穿出。对 于这一过程,下列说法正确的是( )
A. 子弹减少的机械能等于木块增加的机械能 B. 子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量 C. 子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和 D. 子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和 思路分析:由能量守恒定律可知,对子弹来讲,减少的机械能一是用于木块增加的动 能,二是用于增加木块和子弹的内能,即二者间滑动摩擦力做功,D 对。对子弹和木块组成 的系统来讲,减少的机械能只用来增加它们的内能,B 对,A、C 错。 答案:BD
例题 2 悠悠球是一种流行的健身玩具,具有很浓的趣味性,备受学生的欢迎,悠悠球 类似“滚摆”,对称的左右两轮通过固定轴连接(两轮均用透明塑料制成),轴上套一个可 以自由转动的圆筒,圆筒上系条长约 1 m 的棉线,玩时手掌向下,用力向正下方掷出悠悠球, 当滚到最低处时,轻抖手腕,向上拉一下绳线,悠悠球将返回到你的手上,如图所示。悠悠 球在运动过程中( )

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A. 一边转动一边向下运动,由于重力做功,悠悠球越转越快,动能不断增大,悠悠球 的势能转变为动能
B. 在悠悠球上下运动中,由于发生动能和势能的相互转化,因此机械能守恒 C. 在悠悠球上下运动中,由于空气阻力和绳子与固定轴之间摩擦力的作用,会损失一 部分能量 D. 在悠悠球转到最低点绳子将要开始向上缠绕时,轻抖手腕,向上拉一下绳线,给悠 悠球提供能量 思路分析:悠悠球向下运动时由于重力做正功,动能一定增大,势能转化为动能,选 项 A 正确;悠悠球在上下运动的过程中由于有阻力做功,所以会损失一部分机械能,机械能 不守恒,若不及时补充能量则其上升的高度会越来越低,因此可在悠悠球运动到最低点时轻 抖手腕,向上拉一下绳线,给其补充能量,故选项 C、D 正确,B 错误。 答案:ACD
例题 3 飞机场上运送行李的装置为一水*放置的环形传送带.传送带的总质量为 M, 其俯视图如图所示。现开启电动机,当传送带达到稳定运行的速度 v 后,将行李依次轻轻放 到传送带上。若有 n 件质量均为 m 的行李需通过传送带送给旅客,假设在转弯处行李与传送 带间无相对运动,忽略皮带轮、电动机损失的能量。求从电动机开启到运送完行李需要消耗 的电能为多少?

思路分析:解答本题关键要知道电动机对外做的功转化传送带的动能、行李的动能和

因摩擦产生的内能一对摩擦力做的总功等于产生的内能。

设行李与传送带间的动摩擦因数为μ ,则行李与传送带间由于摩擦而产生的总热量:
Q ? n?mg?x

由运动学公式可得:

?x

?

x带

?

x行

?

vt

?

1 2

vt

?

1 2

vt

又 v ? at ? ?gt

联立解得 Q ? 1 nmv2 2

由能量守恒定律可知: E ? Q ? 1 Mv2 ? 1 nmv2

2

2

故电动机消耗的电能为: E ? 1 Mv2 ? nmv2 2

答案:从电动机开启到运送完行李需要消耗的电能为 1 Mv2 ? nmv2 2

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【高频疑点】用动力学和能量观点处理多过程问题 用动力学和能量观点处理多过程问题,是历年高考考查的热点,此类题目综合性较强,
难度中等偏上。涉及的知识点主要有机械能守恒定律、功能关系和滑动摩擦力做功与能量转 化的关系三大类,失分情况比较严重。针对这种情况,对此类问题可按如下两条思路进行分 析:
(1)若一个物体参与了多个运动过程,有的过程只涉及运动和力的问题或只要求分析 物体的动力学特点,则要用动力学方法求解。
(2)若某过程涉及到做功和能量转化问题,则要考虑应用动能定理或机械能守恒定律 求解。
满分训练:如图所示,光滑水*面 AB 与竖直面内的半圆形导轨在 B 点相切,半圆形导 轨的半径为 R。一个质量为 m 的物体将弹簧压缩至 A 点后由静止释放,在弹力作用下物体获 得某一向右的速度后脱离弹簧,当它经过 B 点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的 8 倍,之后向上运动恰能到达最高点 C。(不计空气阻力)试求:

(1)物体在 A 点时弹簧的弹性势能;

(2)物体从 B 点运动至 C 点的过程中产生的内能。

思路分析:(1)设物体在 B 点的速度为 vB,所受弹力为 FNB ,

则有

FN B

-mg=m

vB2 R

,又 FNB =8mg,

由能量守恒定律可知:弹性势能

Ep

?

1 2

mvB2

?

7 2

mgR



(2)设物体在 C 点的速度为 vC,由题意可知:mg=m vC2 R

物体由

B

点运动到

C

点的过程中,由能量守恒定律得: Q

?

1 2

mvB2

?

(1 2

mvC2

?

2mgR)

解得 Q=mgR。

答案:(1) 7 mgR (2)mgR 2

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