(新課改省份專用)高考物理一輪復(fù)習(xí)第五章第4節(jié)功能關(guān)系能量守恒定律課件

1、第4節(jié)功能關(guān)系能量守恒定律«r理解透概念公式定理查缺漏盲點短板妙法課時跟蹤檢測.&j理解透概念公式定理、功能關(guān)系1功能關(guān)系(1)功是能量業(yè)的量度，即做了多少: 功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。訪不是能，只是能量爾町 I的途徑，轉(zhuǎn)化多少能量，: 就需要做多少功。:I:(2) 做功的過程一定伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，而且能量的轉(zhuǎn)化必須通過做功來實現(xiàn)。2.幾種常見的功能關(guān)系幾種常見力做功對應(yīng)的能量變化數(shù)量關(guān)系式重力正功重力勢能減少負功重力勢能增加彈簧等 的彈力正功負功彈性勢能減少彈性勢能增加電場力正功負功電勢能減少 電勢能增加合力重力以外 的其他力正功 負功 正功 負功動能增加 動能減少機械能增

2、加機械能減少3.兩個特殊的功能關(guān)系 (1)滑動摩擦力與兩物體間相對位移的乘積等于產(chǎn)生的內(nèi)能，即FfX相對=0。(2)感應(yīng)電流克服安培力做的功等于產(chǎn)生的電能，即W克安=£電。二、能量守恒定律1.內(nèi)容:能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失。它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個物體蚩超到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。2.表達式：AE減=AE增。自燕鼻申；雇根多能源剌甬乏后稲冠董麗： 【用，即能源品質(zhì)降低，所以要節(jié)約能源?；A(chǔ)自測一、判斷題(1) 力對物體做了多少功，物體就具有多少能。(X)(2) 能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中，其總量會不斷減少。(X )(3) 在物

3、體的機械能減少的過程中，動能有可能是增大的。(“)(4) 既然能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中是守恒的，故沒有必要節(jié)約能源。(X )節(jié)約可利用能源的目的是為了減少污染排放。(X )(6) 滑動摩擦力做功時，一定會引起機械能的轉(zhuǎn)化。(V )(7) 個物體的能量增加，必定有別的物體的能量減少。(V )二、選擇題1. 上端固定的一根細線下面懸掛一擺球，擺球在空氣中擺動,擺動的幅度越來越小。對此現(xiàn)象下列說法正確的是（）A.擺球機械能守恒B. 總能量守恒，擺球的機械能正在減少，減少的機械能 轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C. 能量正在消失D. 只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化解析：由于空氣阻力的作用，擺球的機械能減少，機械能不 守恒，減

4、少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能增加，能量總和不變,B正確。答案：B2. （2016四川離考）韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項目奪冠的 運動員。他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對他做功1900 J,他克服阻力做功100 J。韓曉鵬在此過程中A.動能增加了 1900JB.動能增加了 2 000 JC.重力勢能減小了 1900JD.重力勢能減小了 2 000 J解析：根據(jù)動能定理得韓曉鵬動能的變化AE = WG + Wf= 1900J-100J=1800J>0,故其動能增加了 1800J,選項A、B錯誤；根據(jù)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系WG = -AEP,

5、所以AEp= %= 1900JV0,故韓曉鵬的重力勢能減小了 1900 J，選項C正確，選項D錯誤。 答案=3.魯科版必修2P44T5改編質(zhì)量為加的物體以初速度鞏沿水平面 向左開始運動，起始點A與一輕彈簧O 端相距S,如圖所示。已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù) 為“，物體與彈簧相碰后，彈簧的最大壓縮量為Xo則從 開始碰撞到彈簧被壓縮至最短，物體克服彈簧彈力所做的功為1 2A.尹Wo fimg(s +x)B. mv-fimgxC. fimgsD. pmg(s +x)解析：由能量守恒定律可知，物體的初動能如Wo? 一部分用于 克服彈簧彈力做功，另一部分用于克服摩擦力做功，故物體 克服彈簧彈力所做的功

6、為如鞏2“加g（s+兀），故選項A正確。答案：A題型考法技巧高考對本節(jié)內(nèi)容的考查，主要集中在功和能的對應(yīng)關(guān)系, 特別是合力做功、重力做功、彈力做功與其所對應(yīng)的能量轉(zhuǎn) 化關(guān)系，以及對能量守恒定律的理解并能應(yīng)用該規(guī)律解決實 際問題，考查的形式有選擇題，也有計算題，難度中等。功能關(guān)系的理解和應(yīng)用基礎(chǔ)自修類題點全練1. 功與機械能變化的關(guān)系一個系統(tǒng)的機械能增大，究其原因，下列推測正確的是（A. 可能是重力對系統(tǒng)做了功B. 一定是合外力對系統(tǒng)做了功C. 一定是系統(tǒng)克服合外力做了功D.可能是摩擦力對系統(tǒng)做了功解析：只有重力做功，系統(tǒng)的機械能守恒，A錯誤；除重力、彈力之外的力做正功時，系統(tǒng)機械能增加，做負功

7、則減少,故B、C錯誤；如果摩擦力對系統(tǒng)做正功，則系統(tǒng)機械能增2. 彈簧彈力、摩擦力做功時的功能關(guān)系輕質(zhì)彈簧右端固定在墻上，左端與一質(zhì)量加=05 kg的物塊相連，如圖甲所示。彈簧處于原長狀態(tài)，物塊靜止且與水平 面間的動摩擦因數(shù)“=0.2。以物塊所在處為原點，水平向右 為正方向建立兀軸。現(xiàn)對物塊施加水平向右的外力F, F隨兀軸坐標變化的情況如圖乙所示。物塊運動至x=0.4m處時 速度為零。則此時彈簧的彈性勢能為仗取10 m/s2)F/N10m /020.4 先/m乙B. 3.5 J7/N甲A. 3.1 JC.1.D. 2.0 J解析：物塊與水平面間的摩擦力為Ff=img=l No現(xiàn)對物塊施加水平向

8、右的外力F,由F x圖像面積表示功，結(jié)合題圖可知物塊運動至x=0.4 m處時，F(xiàn)做功W=35J,克服摩擦力做功晤=Ffx=0.4Jo由功能關(guān)系可知，W-Wf=Ep9此時 彈簧的彈性勢能為Ep=3.1 J,選項A正確。答案：A3. 重力、摩擦力做功時的功能關(guān)系CB31=/小為器。此物體在斜面上能夠上升的最大高度為仏則在這個過程中物體A.重力勢能增加了 mghC.動能損失了 mgh()B.機械能損失了如g/zD.克服摩擦力做功務(wù)zg/i解析:加速度大小a=g3叱訕3。+化解得摩擦力幵斗物體在斜面上能夠上升的最大高度為h,所以重力勢能增加了 mgh,故A項正確；機械能損失了 Ffx=mg2h=mgh

9、,故B 項正確；動能損失量為克服合外力做功的大小Ek=F 合外力兀=331mg2h=mgh,故C項錯誤；克服摩擦力做功尹故D項 錯誤。答案：AB名師微點1.對功能關(guān)系的理解做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程。不同形式的能量發(fā)生相互轉(zhuǎn)化是通過做功來實現(xiàn)的。(2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，功和能的關(guān)系，一是體現(xiàn)在不同的力做功，對應(yīng)不同形式的能轉(zhuǎn)化，具有一一對應(yīng)關(guān)系，二是做功的多 少與能量轉(zhuǎn)化的多少在數(shù)值上相等。2.功能關(guān)系的應(yīng)用物體動能增加與減少要看合外力對物體做正功還是做負功。=1(2) 勢能的增加與減少要看對應(yīng)的作用力(如重力、彈簧彈力.電場力等)做負功還是做正功。(3)機械能增加與減少要看重力之外的力對

10、物體做正功還是做 負功。02考點二摩擦力做功與能量的關(guān)系師生共研類1.兩種摩擦力做功的比較靜摩擦力做功滑動摩擦力做功互為作用力和反作用力的一對 靜摩擦力所做功的代數(shù)和為零, 即要么一正一負，要么都不做 功互為作用力和反作用力的一 對滑動摩擦力所做功的代數(shù) 和為負值，即至少有一個力 做負功兩種摩擦力都可以對物體做正功或者負功，還可以不做功2.三步求解相對滑動物體的能量問題第一步工第二步正確分析物體的運動過程，做好受力分析。利用運動學(xué)公式,結(jié)合牛頓第二定律分析物體 的速度關(guān)系及位移關(guān)系。第三步物體間的相對位移,若物體在傳送帶上做往復(fù)代入公式W二Ff 兀相對計算，其中兀相對為兩接觸運動，則代入總的相

11、對路程唏對。=9 m的光滑圓弧AB,其圓心角為伏然后水平滑上與平臺等高的小車。已知小車質(zhì)量為M=3.5 kg,滑塊與斜面及小車表面間的動摩擦因數(shù)“=035,地面光滑且小車足夠長，取g=10 m/s2, sin 37=0.6, cos 37°= 0.8o 求:(1) 滑塊在斜面上滑行的時間心(2) 滑塊脫離圓弧末端B點前，軌道對滑塊支持力的大小;(3) 當(dāng)小車開始勻速運動時，滑塊在車上滑行的距離£1。解析(1)設(shè)滑塊在斜面上滑行的加速度為"，由牛頓第二定律，有 mgsin 0imgcos O=ma9聯(lián)立以上兩式，代入數(shù)據(jù)解得a=32m/s2, h=25s。(2)滑塊

12、在圓弧上運動過程，由機械能守恒定律，有cos ")=£加如2,其中 vA at由牛頓第二定律，有FBmg=nr- 聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據(jù)解得軌道對滑塊的支持力F嚴317N。in1 =(3)滑塊在小車上滑行時的加速度大?。喝?“g=35 m/s2小車的加速度大小:«2=l-5m/s2小車與滑塊達到共同速度時小車開始勻速運動，滿足512=22由可知滑塊剛滑上小車的速度如=10 m/s,代入上式得(2=2s,所以最終同速時的速度a1Z2=3m/s由功能關(guān)系可得：“/wgm1 2 1 _ 2mvB 空(加十解得：旳=10 m。答案(l)25s (2)31.7 N (3)1

13、0 m延伸思考(1)滑塊在斜面上下滑時產(chǎn)生的摩擦熱是多少焦?(2)滑塊在小車上滑行時滑塊與小車組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦熱是多少焦?(3) 小車足夠長有什么物理意義？(4) 要使滑塊能從小車的右端滑出去，小車的長度應(yīng)滿足什么條件？提示：(1)滑塊在斜面上下滑時產(chǎn)生的摩擦熱0i=“2gCOS處=42 Jo滑塊在小車上滑行時滑塊與小車組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦熱02= “加gE小車足夠長，說明滑塊最終沒有從小車右端滑出，地面光滑時，滑塊與小車最終以相同的速度勻速前進。(4) 要使滑塊能從小車的右端滑出去，小車的長度/應(yīng)滿足:Z<si = 10 m。題悟通例題及相關(guān)延伸思考旨在讓考生理解摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)

14、化的關(guān)系，理解0=FfX相對的含義及應(yīng)用。(1)無論是計算滑動摩擦力做功，還是計算靜摩擦力做功,都應(yīng)代入物體相對于地面的位移O(2)摩擦生熱Q=F&相對中,若物體在接觸面上做往復(fù)運動,則/相對為總的相對路程。題點全練1.摩擦力做功與動能、機械能/花義系（多選）如圖，質(zhì)量為M、長度為L的小匕車靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為加的小"%/上皿 物塊（可視為質(zhì)點）放在小車的最左端?，F(xiàn)用一水平恒力F作用 在小物塊上，使小物塊從靜止開始做勻加速直線運動。小物 塊和小車之間的摩擦力為齊，小物塊滑到小車的最右端時, 小車運動的距離為心 此過程中，下列結(jié)論正確的是（）A. 小物塊到達小車最右端時具

15、有的動能為（F-Ff）（L+x）B. 小物塊到達小車最右端時，小車具有的動能為C. 小物塊克服摩擦力所做的功為FL+x）D.小物塊和小車增加的機械能為&解析：由動能定理可得小物塊到達小車最右端時的動能Ek物=卬合=(FFf)(L+x), A正確；小車的動能耳車=尸旳B正確；小物塊克服摩擦力所做的功弘=尸仏+對，C正確；小物塊和小車增加的機械能為F(L+x)-FfL, D錯誤。答案：ABC2摩擦力做功與如圖像的綜合如圖甲所示,長木板A放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m=2kg 的另一物體（可看成質(zhì)點）以水平速度v0=2 m/s滑上原來靜止的長木板A的上表面。由于A、B間存在摩擦，之后速度隨時間

16、變化情況如圖乙所示。下列說法正確的是仗取10 m/s2)v/(m-s-1)BA.B.木板A獲得的動能為2 J 系統(tǒng)損失的機械能為4Jc.木板A的最小長度為2 mD.A、B間的動摩擦因數(shù)為0.1解析：由題給圖像可知，A、B的加速度大小都為1 m/s?,根據(jù)牛頓第二定律知二者質(zhì)量相等，木板獲得的動能為1J,選 項A錯誤；系統(tǒng)損失的機械能AE=|/wr02j-2/wr2=2 J,選項B錯誤；由e J圖像可求出二者相對位移為1 m,選項C 錯誤；分析B的受力，根據(jù)牛頓第二定律，可求出“=0.1, 選項D正確。答案：D3.傳送帶問題中摩擦力做功與摩擦熱的問題如圖所示，質(zhì)量為加的物體在水平傳送帶上($ f

17、 () 由靜止釋放，傳送帶由電動機帶動，始終保持以圖示速度0 勻速運動。物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為“，物體運動一段 距離能保持與傳送帶相對靜止。對于物體從靜止釋放到相對 傳送帶靜止這一過程，下列說法正確的是A.電動機多做的功為尹/界B摩擦力對物體做的功為加於c傳送帶克服摩擦力做的功為D.物體與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量為初11?答案：D解析：電動機多做的功轉(zhuǎn)化成了物體的動能和內(nèi)能，物體從靜止 釋放到相對傳送帶靜止過程中獲得的動能為芬WS所以電動機多 做的功一定大于；加於，所以a錯誤；物體從靜止釋放到相對傳 送帶靜止過程中只有摩擦力對物體做功，由動能定理可知，摩擦 力對物體做的功等于物體動能的變化

18、，即為如2,所以B錯誤; 物體做勻加速直線運動的末速度為V,故此過程中物體的平均速 度為孑，傳送帶的速度為P,則此過程傳送帶的位移為物體位移 的2倍，因為摩擦力對物體做功為如/於，故傳送帶克服摩擦力做 的功為加滬，故C錯誤；傳送帶克服摩擦力做的功為物體 獲得的動能為如I*,根據(jù)能量守恒定律知，物體與傳送帶因摩擦 產(chǎn)生的熱量為如於，故D正確?？键c三能量守恒定律的應(yīng)用基礎(chǔ)自修類fe1.能量守恒定律的應(yīng)用題點全練A mgLcoB.；mgLconigLcoc.mgLco解析：由能的轉(zhuǎn)化與守恒可知：拉力的功率等于克服重力的 功率，PF=PG=mgvy=mgvcos nigcoL,故選 C。答案：C/,2

19、能量守恒定律、功能關(guān)系的應(yīng)用侈選）如圖所示，輕質(zhì)彈簧上端固定，下端系一物托住物體使它從A處緩慢下降，到達B處時，手體。物體在A處時，彈簧處于原長狀態(tài)。現(xiàn)用手.1 B和物體自然分開。此過程中，物體克服手的支持力所做的功A.為W。不考慮空氣阻力。關(guān)于此過程,下列說法正確的有（） 物體重力勢能減小量一定大于WB.彈簧彈性勢能增加量一定小于WC.物體與彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加量為W1=D.若將物體從A處由靜止釋放，則物體到達B處時的動能解析：根據(jù)能量守恒定律可知，在此過程中減少的重力勢能mgh = Ep+W9所以物體重力勢能減小量一定大于W,不 能確定彈簧彈性勢能增加量與W的大小關(guān)系，故A正確,B錯誤

20、；支持力對物體做負功，所以物體與彈簧組成的系統(tǒng)機械能減少W,所以C錯誤；若將物體從A處由靜止釋放,從A到B的過程，根據(jù)動能定理：Ek=mgh-XEP=W9所 以D正確。答案：AD3.功能原理的應(yīng)用(2017.全國卷I)一質(zhì)量為8.00X104 kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面。飛船在離地面高度1.60X105 m處以7.50X103 m/s的速度進入大氣層，逐漸減慢至速度為100 Ms時下落到地面。取地面為重力勢能零點，在飛船下落過程中，重力加速度可視 為常量，大小取為9.8m/s20 (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1) 分別求出該飛船著地前瞬間的機械能和它進入大氣層時的 機械能；(2) 求飛船

21、從離地面高度600 m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功，已知飛船在該處的速度大小是其進入大氣層時速 度大小的2.0% o4解析：（1）飛船著地前瞬間的機械能為式中，加和鞏分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速率。由 式和題給數(shù)據(jù)得Ek0=4.0X108 J設(shè)地面附近的重力加速度大小為g。飛船進入大氣層時的機械 能為 Eh =mVh-mgh式中，可是飛船在高度1.60X105 m處的速度大小。由式和題給數(shù)據(jù)得Q,=2.4 X IO】? Jo名師微點1.對能量守恒定律的兩點理解 (1)某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加,且減少量和增加量一定相等。某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能

22、量增加,且減少量和增加量一定相等。2.能量轉(zhuǎn)化問題的解題思路(1)當(dāng)涉及摩擦力做功，機械能不守恒時,一般應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。(2)解題時，首先確定初、末狀態(tài)，然后分析狀態(tài)變化過程中哪種形式的能量減少，哪種形式的能量增加，求出減少的能量總和AE減與增加的能量總和AE增,:后由AE減=人£列式求解。盲點短板妙法“STS問題”巧遷移與生產(chǎn)、生活相聯(lián)系的能量守恒問題（一）列車車廂間的摩擦緩沖裝置彈簧盒沖器結(jié)構(gòu)圖。圖中和為楔塊，和為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦。在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中1. 如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩A.緩沖器的機械能守恒摩擦力做功消耗機械能C. 墊板的

23、動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D. 彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能解析：列車車廂之間的摩擦緩沖裝置在車廂相互撞擊過程中 有摩擦力，彈簧彈力做功有動能、彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化，也 有摩擦熱的產(chǎn)生，能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中滿足能量守恒定律。在車廂相互撞擊使彈簧壓縮過程中，由于要克服摩擦力做功, 且緩沖器所受合外力做功不為零，因此機械能不守恒，A項錯 誤；克服摩擦力做功消耗機械能，B項正確；撞擊以后墊板和 車廂有相同的速度，因此動能并不為零，C項錯誤；壓縮彈簧 過程彈簧的彈性勢能增加，并沒有減小，D項錯誤。答案：B(二) 兒童樂園中的蹦床運動2. 在兒童樂園的蹦床項目中，小孩在兩根 彈性繩和蹦床的協(xié)助下實現(xiàn)上下彈跳。如圖

24、所示，某次蹦床活動中小孩靜止時 處于O點，當(dāng)其彈跳到最高點A后下落可將蹦床壓到最低點B。小孩可看成質(zhì)點，不計空氣阻力。下列說法正確的是 從A運動到O, 從O運動到B, 加量從4運動到B,A.B.C.() 小孩重力勢能減少量大于動能增加量 小孩動能減少量等于蹦床彈性勢能增小孩機械能減少量小于蹦床彈性勢能增加量D.若從B返回到A,小孩機械能增加量等于蹦床彈性勢能減少量解析：從A運動到O,小孩重力勢能減少量等于動能增加量 與彈性繩的彈性勢能的增加量之和，選項A正確；從O運動 到B,小孩動能和重力勢能的減少量等于彈性繩和蹦床的彈性勢能的增加量，選項B錯誤；從4運動到B,小孩機械能減少量大于蹦床彈性勢能增加量，選項C錯誤；若從B返回到4,小孩機械能增加量等于蹦床和彈性繩彈性勢能減少量之和，選項D錯誤。答案=A（三）帶有儲能裝置的汽車3（多選）某汽車研發(fā)機構(gòu)在汽車的車輪上安裝了小型發(fā)電機，將 減速時的部分動能轉(zhuǎn)化并儲存在蓄電池中，以達到節(jié)能的目 的。某次測試中,汽車以額定功率行駛一段距離后關(guān)閉發(fā)動機， 測出了汽