1、10能量守恒定律与能源一、能量守恒定律一、能量守恒定律1.1.建立能量守恒定律的两个重要事实：建立能量守恒定律的两个重要事实：(1)(1)确认了永动机的确认了永动机的_(A._(A.可能可能B.B.不可能不可能)性。性。(2)(2)发现了各种自然现象之间能量的发现了各种自然现象之间能量的_与与_。2.2.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_为另一种形式，或者从一个物体为另一种形式，或者从一个物体_到别的物体，在到别的物体，在_或或_的过程中，能量的总量的过程中，能量的总量_。B B相互联系相互联系转化转化转化转化
2、转移转移转化转化转移转移保持不变保持不变3.3.意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最是最_、最、最_、最、最_的自然规律之一，而且是大自然普遍的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。和谐性的一种表现形式。普遍普遍重要重要可靠可靠【想一想】【想一想】一个叫丹尼斯一个叫丹尼斯李李(Dennis Lee)(Dennis Lee)的美国的美国人在人在美国今日美国今日新闻周刊新闻周刊等全国性报刊上刊等全国性报刊上刊登大幅广告，在全美各地表演，展示其号称无需任登大幅广告，在全美各地表演，展示其号称无需任何能源
3、的发电机。何能源的发电机。你认为这种发电机能造出来吗？并说明原因。你认为这种发电机能造出来吗？并说明原因。提示：提示：不能。丹尼斯不能。丹尼斯李发明的发电机不消耗其他能量而源源不断地李发明的发电机不消耗其他能量而源源不断地产生电能，违背了能量守恒，因此这种发电机不能制造出来。产生电能，违背了能量守恒，因此这种发电机不能制造出来。二、能源和能量耗散二、能源和能量耗散1.1.能源与人类社会：人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪能源与人类社会：人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、时期、_时期、时期、_时期。自工业革命以来，煤和时期。自工业革命以来，煤和_成为人成为人类的主要能源。类
4、的主要能源。2.2.能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。电池中的化学能转化为电能，电能又通动聚集起来供人类重新利用。电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成过灯泡转化成_和和_，热和光被其他物质吸收之后变成周围，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的环境的_，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用。，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用。煤炭煤炭石油石油石油石油内能内能光能光能内能内能3.3.能源危机的含义：在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能源危机的含义：在能源的利用
5、过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上能量在数量上_，但在可利用的品质上，但在可利用的品质上_，从便于利用，从便于利用的变成的变成_的了。的了。4.4.能量转化的方向性与节约能源的必要性：能量转化的方向性与节约能源的必要性：_反映了能量转反映了能量转化的宏观过程具有方向性。所以，能源的利用是有条件的，也是有代化的宏观过程具有方向性。所以，能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然价的，所以自然界的能量虽然_，但还是很有必要节约能源。，但还是很有必要节约能源。虽未减少虽未减少降低了降低了不便于利用不便于利用能量耗散能量耗散守恒守恒【判一判】【判一判】(1)(1)煤自古至今都是人
6、类的主要能源。煤自古至今都是人类的主要能源。()()(2)(2)能量耗散表明能量正在逐渐消失。能量耗散表明能量正在逐渐消失。()()(3)(3)世上总能量虽然不变，但我们仍需要有节能意识。世上总能量虽然不变，但我们仍需要有节能意识。()()提示：提示：(1)(1)。煤近期才被人类发现，远古的人类所需的主要能源是。煤近期才被人类发现，远古的人类所需的主要能源是柴薪。柴薪。(2)(2)。能量耗散并非说明能量在消失，而是指可利用的能源正在减。能量耗散并非说明能量在消失，而是指可利用的能源正在减少。少。(3)(3)。世上总能量虽然不变，但可利用的能源正在逐渐减少，故我。世上总能量虽然不变，但可利用的能
7、源正在逐渐减少，故我们仍需要节约能源。们仍需要节约能源。一、能量守恒定律的理解和应用一、能量守恒定律的理解和应用思考探究：思考探究：“神舟十号神舟十号”飞船返回舱进入地球大气层以后，由于它的高速下落，飞船返回舱进入地球大气层以后，由于它的高速下落，而与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达到而与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达到10001000摄氏度。摄氏度。(1)(1)进入大气层很长一段时间，返回舱加速下落，返回舱表面温度逐进入大气层很长一段时间，返回舱加速下落，返回舱表面温度逐渐升高。该过程动能和势能怎么变化？机械能守恒吗？渐升高。该过程动能和势能怎么变化？机械能守恒吗？(2)(2)返回
8、舱表面温度越高，内能越大。该过程中什么能向什么能转化？返回舱表面温度越高，内能越大。该过程中什么能向什么能转化？机械能和内能的总量变化吗？机械能和内能的总量变化吗？提示：提示：(1)(1)动能增加，势能减少，由于有摩擦阻力做功，机械能不守动能增加，势能减少，由于有摩擦阻力做功，机械能不守恒。恒。(2)(2)该过程中机械能减少，内能增加，机械能向内能转化，由于不涉该过程中机械能减少，内能增加，机械能向内能转化，由于不涉及其他能量的转化，故机械能和内能的总量不变。及其他能量的转化，故机械能和内能的总量不变。【归纳总结】【归纳总结】1.1.适用范围：能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现适
9、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。象中普遍适用的一条规律。2.2.表达式：表达式：(1)E(1)E初初=E=E末末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。(2)E(2)E增增=E=E减减，能量的增加量等于能量的减少量。，能量的增加量等于能量的减少量。3.3.应用步骤：应用步骤：(1)(1)明确研究对象及研究过程。明确研究对象及研究过程。(2)(2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化。明确该过程中，哪些形式的能量在变化。(3)(3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少。确定参与转化的
10、能量中，哪些能量增加，哪些能量减少。(4)(4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状态能量相或初、末状态能量相等的守恒式等的守恒式)。【典例示范】【典例示范】下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.A.随着科技的发展，永动机是可以制成的随着科技的发展，永动机是可以制成的B.B.太阳照射到地球上的光能转化成其他能量，但照射到宇宙空间的能太阳照射到地球上的光能转化成其他能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了量都消失了C.“C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因违背了能量转化和守恒定律，因而是不可
11、能的而是不可能的D.D.有种有种“全自动全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生一直走动，说明能量可以凭空产生【解题探究】【解题探究】(1)(1)能量守恒定律的根本原因：能量既不会凭空能量守恒定律的根本原因：能量既不会凭空_，也不会凭空，也不会凭空_。(2)(2)这里的永动机是指一种什么样的这里的永动机是指一种什么样的“机器机器”？提示：提示：这里的永动机是指不消耗能量而能永远对外做功的机器。这里的永动机是指不消耗能量而能永远对外做功的机器。产生产生消失消失【正确解答】【正确解答】选选C C。永动机是不消耗或
12、少消耗能量，可以大量对外做。永动机是不消耗或少消耗能量，可以大量对外做功的装置，违背能量守恒定律，功的装置，违背能量守恒定律，A A错误。能量不可能凭空消失，错误。能量不可能凭空消失，B B错误。错误。能量也不可能凭空产生，能量也不可能凭空产生，C C正确，正确，D D错误。错误。【误区警示】【误区警示】利用能量转化与转移解题的两点注意利用能量转化与转移解题的两点注意(1)(1)能量既可通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转化，也可能量既可通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转化，也可在同一物体的不同部分或不同物体间进行转移。在同一物体的不同部分或不同物体间进行转移。(2)(2)能量在转化
13、与转移过程中，能量的总量保持不变。利用能量守恒能量在转化与转移过程中，能量的总量保持不变。利用能量守恒定律解题的关键是正确分析有多少种能量变化，分析时避免出现遗漏。定律解题的关键是正确分析有多少种能量变化，分析时避免出现遗漏。【过关训练】【过关训练】1.(20151.(2015汉中高一检测汉中高一检测)力对物体做功力对物体做功100 J100 J，下列说法正确的是，下列说法正确的是()()A.A.物体具有的能量增加物体具有的能量增加100 J100 JB.B.物体具有的能量减少物体具有的能量减少100 J100 JC.C.有有100 J100 J的能量发生了转化的能量发生了转化D.D.产生了产
14、生了100 J100 J的能量的能量【解析】【解析】选选C C。力对物体做功。力对物体做功100 J100 J，就有，就有100 J100 J的能量发生了转化，的能量发生了转化，但是物体具有的能量不一定增加也不一定减少，比如只有重力做功的但是物体具有的能量不一定增加也不一定减少，比如只有重力做功的情况物体具有的机械能不变，故情况物体具有的机械能不变，故A A、B B、D D错误，错误，C C正确。正确。2.(20152.(2015泰州高一检测泰州高一检测)关于能量和能源，下列说法中正确的是关于能量和能源，下列说法中正确的是()()A.A.能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加能量在转化和转移
15、过程中，其总量有可能增加B.B.能量在转化和转移过程中，其总量只会不断减少能量在转化和转移过程中，其总量只会不断减少C.C.能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要D.D.能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源节约能源【解析】【解析】选选D D。能量转化和转移过程中，总能量不变，。能量转化和转移过程中，总能量不变，A A、B B错；自然错；自然界中总能量虽然不变，但可利用能源在不断减少，故节约能源很有必界中总能量虽然不变，但可利用能源在不断减
16、少，故节约能源很有必要，要，C C错，错，D D对。对。3.3.人们有在房前种树的习惯，夏天大树长出茂密的叶子，为人们挡住人们有在房前种树的习惯，夏天大树长出茂密的叶子，为人们挡住炎炎烈日，冬天叶子又会全部掉光，使温暖的阳光照入屋内，可以起炎炎烈日，冬天叶子又会全部掉光，使温暖的阳光照入屋内，可以起到冬暖夏凉的作用。炎热的夏天，我们在经过有树的地方时，也会感到冬暖夏凉的作用。炎热的夏天，我们在经过有树的地方时，也会感到很明显的凉意，关于树木周围比较凉爽的现象，下列说法中正确的到很明显的凉意，关于树木周围比较凉爽的现象，下列说法中正确的是是()A.A.树木把大部分太阳光反射出去，使地面温度降低树
17、木把大部分太阳光反射出去，使地面温度降低B.B.树木吸收阳光，使自己温度升高，周围温度降低树木吸收阳光，使自己温度升高，周围温度降低C.C.树木吸收阳光，将阳光的能量转化为化学能，使环境温度变低树木吸收阳光，将阳光的能量转化为化学能，使环境温度变低D.D.白天大树将热量存起来，晚上再将热量放出来，所以白天在树林里白天大树将热量存起来，晚上再将热量放出来，所以白天在树林里感觉凉爽而晚上感觉到热感觉凉爽而晚上感觉到热【解析】【解析】选选C C。植物发生光合作用，消耗掉太阳能转化成化学能，根。植物发生光合作用，消耗掉太阳能转化成化学能，根据能量守恒，阳光的能量转化成化学能，所以树木下会比较凉爽，故据
18、能量守恒，阳光的能量转化成化学能，所以树木下会比较凉爽，故C C正确。正确。【补偿训练】【补偿训练】一质量均匀、不可伸长的绳索，重为一质量均匀、不可伸长的绳索，重为G G，A A、B B两端固定两端固定在天花板上，现在最低点在天花板上，现在最低点C C处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至至D D点，在此过程中，绳的重心位置点，在此过程中，绳的重心位置()()A.A.逐渐升高逐渐升高 B.B.逐渐降低逐渐降低C.C.先降低后升高先降低后升高 D.D.始终不变始终不变【解析】【解析】选选A A。外力对绳索做正功，绳索的机械能增加，由于绳索的。外力对绳索做正功，
19、绳索的机械能增加，由于绳索的动能不变，增加的必是重力势能，重力势能增加是重心升高的结果，动能不变，增加的必是重力势能，重力势能增加是重心升高的结果，故故A A正确。正确。二、功能关系的理解和应用二、功能关系的理解和应用思考探究：思考探究：高山滑雪，起源于阿尔卑斯山地域，又称高山滑雪，起源于阿尔卑斯山地域，又称“阿尔卑斯滑雪阿尔卑斯滑雪”或或“山地山地滑雪滑雪”。如图所示，某滑雪爱好者由高处沿雪坡匀速疾驰而下。试问：。如图所示，某滑雪爱好者由高处沿雪坡匀速疾驰而下。试问：(1)(1)下滑过程中，重力做什么功？重力势能怎么变化？下滑过程中，重力做什么功？重力势能怎么变化？(2)(2)下滑过程中，人
20、的动能变化吗？表明合力做什么功？下滑过程中，人的动能变化吗？表明合力做什么功？(3)(3)人的机械能怎么变化？表明除了重力外其他力做什么功？人的机械能怎么变化？表明除了重力外其他力做什么功？提示：提示：(1)(1)下滑过程中，重力做正功，重力势能减少。下滑过程中，重力做正功，重力势能减少。(2)(2)下滑过程中，人的动能不变，表明合力不做功。下滑过程中，人的动能不变，表明合力不做功。(3)(3)人的机械能减少，表明除了重力外其他力做负功。人的机械能减少，表明除了重力外其他力做负功。【归纳总结】【归纳总结】1.1.功能关系概述：功能关系概述：(1)(1)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，
21、做功的过程就是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。能量之间转化的过程。(2)(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。功是能量转化的量度。做了多少功，就有多少能量发生转化。2.2.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，具体功能关系如表：种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如表：功功能量转化能量转化关系式关系式重力做功重力做功重力势能的改变重力势能的改变W WG G=-E=-Ep p弹力做功弹力做功弹性势能的改变弹性势能的改变W
22、WF F=-E=-Ep p合外力做功合外力做功动能的改变动能的改变W W合合=E=Ek k除重力、系统内弹力以外的其除重力、系统内弹力以外的其他力做功他力做功机械能的改变机械能的改变W=EW=E机机两物体间滑动摩擦力对物体系两物体间滑动摩擦力对物体系统做功统做功内能的改变内能的改变F Ff fxx相对相对=Q=Q【典例示范】【典例示范】(多选多选)(2015)(2015全国卷全国卷)如图，滑块如图，滑块a a、b b的质量均为的质量均为m m，a a套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距h h，b b放在地面上，放在地面上，a a、b b通通过铰链用刚性轻杆连
23、接，由静止开始运动。不计摩擦，过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动。不计摩擦，a a、b b可视为质可视为质点，重力加速度大小为点，重力加速度大小为g g，则，则()()A.aA.a落地前，轻杆对落地前，轻杆对b b一直做正功一直做正功B.aB.a落地时速度大小为落地时速度大小为C.aC.a下落过程中，其加速度大小始终不大于下落过程中，其加速度大小始终不大于g gD.aD.a落地前，当落地前，当a a的机械能最小时，的机械能最小时，b b对地面的压力大小为对地面的压力大小为mgmg2gh【解题探究】【解题探究】(1)(1)由速度的分解与合成可得，由速度的分解与合成可得，b b物体的机械能先物体
24、的机械能先_再再_。(2)a(2)a物体的机械能先物体的机械能先_再再_，机械能最小时杆的作用力为，机械能最小时杆的作用力为_。增大增大减小减小减小减小增大增大零零【正确解答】【正确解答】选选B B、D D。选。选b b滑块为研究对象，滑块为研究对象，b b滑块的初速度为零，当滑块的初速度为零，当a a滑块落地时，滑块落地时，a a滑块没有在水平方向上的分速度，所以滑块没有在水平方向上的分速度，所以b b滑块的末速滑块的末速度也为零，由此可得度也为零，由此可得b b滑块速度是先增大再减小，当滑块速度是先增大再减小，当b b滑块速度减小时，滑块速度减小时，轻杆对轻杆对b b一直做负功，一直做负功
25、，A A项错误；当项错误；当a a滑块落地时，滑块落地时，b b滑块的速度为零，滑块的速度为零，由机械能守恒定律，可得由机械能守恒定律，可得a a落地时速度大小为落地时速度大小为 ，B B项正确；当项正确；当b b滑滑块速度减小时，轻杆对块速度减小时，轻杆对a a、b b都表现为拉力，拉力在竖直方向上有分力都表现为拉力，拉力在竖直方向上有分力与与a a的重力合成，其加速度大小大于的重力合成，其加速度大小大于g g，C C项错误；项错误；a a的机械能先减小再的机械能先减小再增大，当增大，当a a的机械能最小时，轻杆对的机械能最小时，轻杆对a a、b b的作用力均为零，故此时的作用力均为零，故此
26、时b b对对地面的压力大小为地面的压力大小为mgmg，D D项正确。项正确。2gh【过关训练】【过关训练】1.(1.(多选多选)(2015)(2015保定高一检测保定高一检测)如图所示，一如图所示，一固定斜面倾角为固定斜面倾角为3030，一质量为，一质量为m m的小物块自的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小等于重力加速度的大小运动，加速度大小等于重力加速度的大小g g。物块上升的最大高度为。物块上升的最大高度为H H，则此过程中，物块的则此过程中，物块的()()A.A.动能损失了动能损失了2mgH B.2mgH B.动能损失
27、了动能损失了mgHmgHC.C.机械能损失了机械能损失了mgH D.mgH D.机械能损失了机械能损失了 mgHmgH12【解析】【解析】选选A A、C C。由于。由于mgsin30mgsin30+F+Ff f=mg=mg，故，故F Ff f=mg=mg，由动能定理，由动能定理-mgH-F-mgH-Ff f2H=E2H=Ek k知，动能变化量知，动能变化量EEk k=-2mgH=-2mgH，即动能减少了，即动能减少了2mgH2mgH，A A对，对，B B错；机械能的变化量错；机械能的变化量E=-FE=-Ff f2H=-mgH2H=-mgH，C C对，对，D D错。错。122.(20142.(2
28、014新课标全国卷新课标全国卷)一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大小为小为F F1 1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v v，若将水，若将水平拉力的大小改为平拉力的大小改为F F2 2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v2v，对于上述两个过程，用对于上述两个过程，用W WF1F1、W WF2F2分别表示拉力分别表示拉力F F1 1、F F2 2所做的功，所做的功，W Wf1f1、W Wf2f2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则分别表示前后两次克服摩擦
29、力所做的功，则()()A.WA.WF2F24W4WF1F1，W Wf2f22W2Wf1f1 B.W B.WF2F24W4WF1F1，W Wf2f2=2W=2Wf1f1C.WC.WF2F24W4WF1F1，W Wf2f2=2W=2Wf1f1 D.WD.WF2F24W4WF1F1，W Wf2f22W2Wf1f1【解析】【解析】选选C C。根据。根据x=x=和和W Wf f=mgx=mgx可判断，两次克服摩擦力所做的可判断，两次克服摩擦力所做的功功W Wf2f2=2W=2Wf1f1。由动能定理得。由动能定理得W WF1F1-W-Wf1f1=mv=mv2 2和和W WF2F2-W-Wf2f2=m(2v
30、)=m(2v)2 2，整理可，整理可判断判断W WF2F24W4WF1F1，故选项，故选项C C正确。正确。vt212123.(20133.(2013海南高考海南高考)一质量一质量m=0.6kgm=0.6kg的物体以的物体以v v0 0=20m/s=20m/s的初速度从倾的初速度从倾角角=30=30的斜坡底端沿斜坡向上运动。当物体向上滑到某一位置时，的斜坡底端沿斜坡向上运动。当物体向上滑到某一位置时，其动能减少了其动能减少了EEk k=18J=18J，机械能减少了，机械能减少了E=3JE=3J。不计空气阻力，重力。不计空气阻力，重力加速度加速度g g取取10m/s10m/s2 2，求：，求：(
31、1)(1)物体向上运动时加速度的大小。物体向上运动时加速度的大小。(2)(2)物体返回斜坡底端时的动能。物体返回斜坡底端时的动能。【解析】【解析】(1)(1)设物体运动过程中所受的摩擦力为设物体运动过程中所受的摩擦力为f f，向上运动的加速度，向上运动的加速度的大小为的大小为a a，由牛顿第二定律可知，由牛顿第二定律可知a=a=设物体的动能减少设物体的动能减少EEk k时，在斜坡上运动的距离为时，在斜坡上运动的距离为s s，由功能关系可，由功能关系可知知EEk k=(mgsin+f)s=(mgsin+f)sE=fsE=fs联立上式，并代入数据可得联立上式，并代入数据可得a=6m/sa=6m/s
32、2 2mgsinfm(2)(2)设物体沿斜坡向上运动的最大距离为设物体沿斜坡向上运动的最大距离为s sm m，由运动学规律可得，由运动学规律可得s sm m=设物体返回斜坡底端时的动能为设物体返回斜坡底端时的动能为E Ek k，由动能定理得，由动能定理得E Ek k=(mgsin-f)s=(mgsin-f)sm m联立以上各式，并代入数据可得联立以上各式，并代入数据可得E Ek k=80J=80J答案：答案：(1)6m/s(1)6m/s2 2(2)80J(2)80J20v2a【补偿训练】【补偿训练】如图所示，滑块静止于光滑水平如图所示，滑块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态
33、。面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态。现用恒定的水平外力现用恒定的水平外力F F作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中，拉力中，拉力F F做了做了10J10J的功。上述过程中的功。上述过程中()()A.A.弹簧的弹性势能增加了弹簧的弹性势能增加了10 J10 JB.B.滑块的动能增加了滑块的动能增加了10 J10 JC.C.滑块和弹簧组成的系统机械能增加了滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10 J10 JD.D.滑块和弹簧组成的系统机械能守恒滑块和弹簧组成的系统机械能守恒【解析】【解析】选选C C。拉力。拉力F F做功既增加了弹簧的弹性势能，还增
34、加了滑块的做功既增加了弹簧的弹性势能，还增加了滑块的动能，动能，A A、B B错；系统增加的机械能等于拉力错；系统增加的机械能等于拉力F F做的功，做的功，C C对，对，D D错。错。【规律方法】【规律方法】应用功能关系解题的基本步骤应用功能关系解题的基本步骤(1)(1)明确研究对象。明确研究对象。(2)(2)分析物体的运动过程并画图展示。分析物体的运动过程并画图展示。(3)(3)分析力对研究对象的做功情况和能量转化形式。分析力对研究对象的做功情况和能量转化形式。(4)(4)根据动能定理或能量守恒定律列方程求解。根据动能定理或能量守恒定律列方程求解。【拓展例题】【拓展例题】考查内容：能量守恒定
35、律在实际中的应用考查内容：能量守恒定律在实际中的应用【典例示范】【典例示范】一水电站，水流的落差为一水电站，水流的落差为20m20m，水流冲击水轮发电机后，水流冲击水轮发电机后，水流的能有水流的能有20%20%转化为电能，若发电机的功率为转化为电能，若发电机的功率为200 kW200 kW，则每分钟的，则每分钟的水流量是多少？水流量是多少？(g(g取取10m/s10m/s2 2)【正确解答】【正确解答】设设1 1分钟水的流量为分钟水的流量为Q Q，则在则在1 1分钟内流水的质量分钟内流水的质量m=Qm=Q在在1 1分钟内流水减少的重力势能分钟内流水减少的重力势能EEp p=mgh=Qgh=mg
36、h=Qgh由题意可知：发电机的功率由题意可知：发电机的功率P=P=整理得：整理得：Q=Q=代入数据得：代入数据得：答案：答案：300m300m3 3pE20%tPtgh 20%，3333200 1060Q m300 m1 1010 20 0.2。板块模型板块模型1.1.建模背景：木板和物块组成的相互作用的系统称为板块模型。该模建模背景：木板和物块组成的相互作用的系统称为板块模型。该模型常涉及静摩擦力等静力学、牛顿运动定律、运动学规律等知识，还型常涉及静摩擦力等静力学、牛顿运动定律、运动学规律等知识，还涉及动能定理和能量的转化和守恒等方面的知识。涉及动能定理和能量的转化和守恒等方面的知识。2.2
37、.模型特点：模型特点：(1)(1)系统中的两个组成物体会发生相对运动。系统中的两个组成物体会发生相对运动。(2)(2)一般是多个物体的多个过程问题。一般是多个物体的多个过程问题。(3)(3)往往涉及摩擦力做功，动能、内能变化问题。往往涉及摩擦力做功，动能、内能变化问题。(4)(4)处理问题时常用到整体法与隔离法。处理问题时常用到整体法与隔离法。【案例体验】【案例体验】(多选多选)(2015)(2015延安高一检测延安高一检测)如图所示，质量为如图所示，质量为M M、长、长度为度为L L的木板静止在光滑的水平面上，质量为的木板静止在光滑的水平面上，质量为m m的小物体的小物体(可视为质点可视为质
38、点)放在木板上最左端，现用一水平恒力放在木板上最左端，现用一水平恒力F F作用在小物体上，使物体从静作用在小物体上，使物体从静止开始做匀加速直线运动。已知物体和木板之间的摩擦力为止开始做匀加速直线运动。已知物体和木板之间的摩擦力为F Ff f。当物。当物体滑到木板的最右端时，木板运动的距离为体滑到木板的最右端时，木板运动的距离为x x，则在此过程中，则在此过程中()()A.A.物体到达木板最右端时具有的动能为物体到达木板最右端时具有的动能为(F-F(F-Ff f)(L+x)(L+x)B.B.物体到达木板最右端时，木板具有的动能为物体到达木板最右端时，木板具有的动能为F Ff fx xC.C.物
39、体克服摩擦力所做的功为物体克服摩擦力所做的功为F Ff fL LD.D.物体和木板系统产生的内能为物体和木板系统产生的内能为F Ff fx x【解析】【解析】选选A A、B B。物体受到重力、支持力、拉力和摩擦力，根据动能。物体受到重力、支持力、拉力和摩擦力，根据动能定理，有定理，有EEk k=(F-F=(F-Ff f)(L+x)(L+x)，故，故A A正确；木板受到重力、支持力和摩正确；木板受到重力、支持力和摩擦力，根据动能定理，有擦力，根据动能定理，有EEk k=F=Ff fx x，故，故B B正确；物体在摩擦力作用正确；物体在摩擦力作用下前进的距离为下前进的距离为(L+x)(L+x)，物
40、体克服摩擦力所做的功为，物体克服摩擦力所做的功为W W克克=F=Ff f(L+x)(L+x)，故，故C C错误；根据功能关系，小物体和木板系统增加的内能等于它们相对运错误；根据功能关系，小物体和木板系统增加的内能等于它们相对运动克服摩擦力做的功，即等于动克服摩擦力做的功，即等于F Ff f(L+x)-F(L+x)-Ff fx=Fx=Ff fL L，故，故D D错误。错误。【补偿训练】【补偿训练】(多选多选)如图所示，质量为如图所示，质量为M M的木块放在光滑的水平面上，的木块放在光滑的水平面上，质量为质量为m m的子弹以速度的子弹以速度v v0 0水平射中木块，并最终留在木块中与木块一水平射中
41、木块，并最终留在木块中与木块一起以速度起以速度v v运动。已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离运动。已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L L，子弹，子弹进入木块的深度为进入木块的深度为s s。若木块对子弹的阻力。若木块对子弹的阻力F Ff f视为恒定，则在此过程视为恒定，则在此过程中产生的热量中产生的热量()()A.Q=FA.Q=Ff f(L+s)(L+s)B.Q=B.Q=C.Q=FC.Q=Ff fs sD.Q=D.Q=22011mvmv2222011mv(M m)v22【解析】【解析】选选C C、D D。对木块：。对木块：F Ff fL=MvL=Mv2 2对子弹：对子弹：-F-Ff f(L+s)=(L+s)=联立可得，联立可得，F Ff fs=s=依据能量转化和守恒定律，依据能量转化和守恒定律，Q=Q=产生的热量产生的热量Q=FQ=Ff fs s，故，故C C、D D正确。正确。1222011mvmv2222011mv(M m)v2222011mv(M m)v22
