（江蘇專版）2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第21講 功能關(guān)系能量守恒定律講義

1、（江蘇專版）2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第21講 功能關(guān)系能量守恒定律講義第21講功能關(guān)系能量守恒定律考情剖析考查內(nèi)容考綱要求考查年份考查詳情能力要求功能關(guān)系、能量守恒、14年T13計算：考查運用共點力的平衡、動生電動勢、能量守恒定律求解電磁學(xué)問題T15計算：考查運用運動的合成和分解、力和運動的關(guān)系、功能關(guān)系、速度位移公式求解傳送帶問題理解、推理、綜合應(yīng)用15年T9選擇，考查彈力做功、重力做功、摩擦力做功與對應(yīng)的能量的轉(zhuǎn)化理解、推理16年T15計算：結(jié)合回旋加速器考查動能定理分析、推理17年T14計算：結(jié)合受力分析考查動能定理理解、推理弱項清單,1.未用題目所給定的符號或公式書寫；審題或讀圖不清

2、；2對關(guān)系式最終表達式理解不充分等；3解決物理問題的基本技能沒有得到有效的訓(xùn)練知識整合一、功能關(guān)系功與能轉(zhuǎn)化的量度叫做功能關(guān)系從三個方面進行理解：一、能量之間的轉(zhuǎn)化必須通過做功進行；二、做多少功就轉(zhuǎn)化多少能量；三、特定的力做功就轉(zhuǎn)化特定形式的能量功能量的變化合外力做正功_增加重力做正功_減少彈簧彈力做正功_減少電場力做正功_減少其他力(除重力、彈力外)做正功_增加二、能量守恒定律1內(nèi)容：能量既不會憑空_，也不會憑空消失，它只能從一種形式_為另一種形式，或者從一個物體_到另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量_2做功和能量的關(guān)系：功不會變?yōu)槟芰?、能量也不會變?yōu)楣ψ龉屢环N能量向另一種能量

3、轉(zhuǎn)化，做功是能量轉(zhuǎn)化的手段方法技巧考點1功能關(guān)系的應(yīng)用1在應(yīng)用功能關(guān)系解決具體問題的過程中，若只涉及動能的變化用動能定理分析2只涉及重力勢能的變化，用重力做功與重力勢能變化的關(guān)系分析3只涉及機械能變化，用除重力和彈力之外的力做功與機械能變化的關(guān)系分析4只涉及電勢能的變化，用電場力做功與電勢能變化的關(guān)系分析5幾個中學(xué)階段常見的功能關(guān)系：合力做功轉(zhuǎn)化動能(動能定理)重力做功轉(zhuǎn)化重力勢能彈力做功轉(zhuǎn)化彈性勢能除重力彈力外的力做功轉(zhuǎn)化機械能系統(tǒng)克服滑動摩擦力做功轉(zhuǎn)化摩擦熱能電場力做功轉(zhuǎn)化電勢能在動生電流的生成過程中，克服安培力做功轉(zhuǎn)化電能6功能關(guān)系與動能定理的關(guān)系：動能定理是功能關(guān)系中的具體一條，即特定

4、的功能關(guān)系，在中學(xué)物理中使用率最高的功能關(guān)系就是動能定理【典型例題1】(17年揚州模擬)如圖所示，在光滑水平面上有一物體，它的左端連接著一輕彈簧，彈簧的另一端固定在墻上，在力F作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)撤去力F后，物體將向右運動，在物體向右運動的過程中，下列說法正確的是()A彈簧的彈性勢能逐漸減少B物體的機械能不變C彈簧的彈性勢能先增加后減少D彈簧的彈性勢能先減少后增加【典型例題2】(17年江蘇高考)如圖所示，兩個半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上，其上有一光滑圓柱C，三者半徑均為R.C的質(zhì)量為m，A、B的質(zhì)量都為，與地面的動摩擦因數(shù)均為.現(xiàn)用水平向右的力拉A，使A緩慢移動，直至C恰好降到地面

5、整個過程中B保持靜止設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g.求：(1)未拉A時，C受到B作用力的大小F；(2)動摩擦因數(shù)的最小值min；(3)A移動的整個過程中，拉力做的功W.【學(xué)習(xí)建議】讀懂題目，把握住物體的運動狀態(tài)，找出題眼：C恰好落到地面時A的受力分析訓(xùn)練要關(guān)注運動狀態(tài)，把握好臨界點考點2摩擦力做功的特點及應(yīng)用1靜摩擦力做功的特點(1)靜摩擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功(2)相互作用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零(3)靜摩擦力做功時，只有機械能的相互轉(zhuǎn)移，不會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能2滑動摩擦力做功的特點(1)滑動摩擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功(2)相互間存在滑動摩

6、擦力的系統(tǒng)內(nèi)，一對滑動摩擦力做功將產(chǎn)生兩種可能效果：機械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；有一部分機械能在相互摩擦的物體間轉(zhuǎn)移，另外一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(3)摩擦生熱的計算：QFfs相對其中s相對為相互摩擦的兩個物體間的相對路程深化拓展：從功的角度看，一對滑動摩擦力對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量；從能量的角度看，其他形式能量的減少量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量【典型例題3】如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個質(zhì)量為m的小球自A點的正上方P點由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達最高點B時恰好對軌道沒有壓力已知AP2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運動過程中()A重力做功2mgRB機

7、械能減少mgRC合外力做功mgRD克服摩擦力做功mgR1.如圖所示，質(zhì)量M20kg的物體從光滑曲面上高度H0.8m處釋放，到達底端時水平進入水平傳送帶，傳送帶由一電動機驅(qū)動著勻速向左轉(zhuǎn)動，速率恒為3m/s.已知物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.1.(g取10m/s2)(1)若兩皮帶輪之間的距離是6m，物體沖上傳送帶后就移走光滑曲面，物體將從哪一邊離開傳送帶？通過計算說明你的結(jié)論(2)若皮帶輪間的距離足夠大，從M滑上到離開傳送帶的整個過程中，由于M和傳送帶間的摩擦而產(chǎn)生了多少熱量？考點3能量守恒定律及應(yīng)用列能量守恒定律方程的兩條基本思路：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

8、加量一定相等；2某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加且減少量和增加量一定相等3表達式：E減E增【典型例題4】(17年徐州模擬)如圖所示，在光滑的水平面上有質(zhì)量為3kg的長木板，一小方塊(大小不計)質(zhì)量為1kg以初速2m/s從右端滑上木板，已知方塊和木板之間的摩擦因數(shù)為0.2，重力加速度取10m/s2，在運動中方塊不會滑落木板求：(1)最終兩者的速度；(2)木板的長度的最小值2.(多選)如圖所示，一塊長木板B放在光滑的水平面上，再在B上放一物體A，現(xiàn)以恒定的外力拉B，A、B發(fā)生相對滑動，向前移動了一段距離在此過程中()AB對A的摩擦力所做的功等于A的動能增加量BA對B的摩擦力所做的功等

9、于B對A的摩擦力所做的功C外力F做的功等于A和B動能的增加量D外力F對B做的功等于B的動能的增加量與B克服摩擦力所做的功之和當(dāng)堂檢測1.(多選)如圖，質(zhì)量相同的兩物體a、b，用不可伸長的輕繩跨接在同一光滑的輕質(zhì)定滑輪兩側(cè)，a在水平桌面的上方，b在水平粗糙桌面上初始時用力壓住b使a、b靜止，撤去此壓力后，a開始運動，在a下降的過程中，b始終未離開桌面在此過程中()第1題圖Aa的動能小于b的動能B兩物體機械能的變化量相等Ca的重力勢能的減少量等于兩物體總動能的增加量D繩的拉力對a所做的功與對b所做的功的代數(shù)和為零2(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點)以某一速度從A點沖上傾角為30

10、6;的固定斜面，其運動的加速度為g，此物體在斜面上上升的最大高度為h，則在這個過程中物體()A重力勢能增加了mghB重力勢能增加了mghC動能損失了mghD機械能損失了mgh第2題圖第3題圖3(多選)如圖所示，在排球比賽中，假設(shè)排球運動員某次發(fā)球后排球恰好從網(wǎng)上邊緣過網(wǎng)，排球網(wǎng)高H2.24m，排球質(zhì)量為m300g，運動員對排球做的功為W120J，排球運動過程中克服空氣阻力做的功為W24.12J，重力加速度g10m/s2.球從手剛發(fā)出位置的高度h2.04m，選地面為零勢能面，則()A與排球從手剛發(fā)出相比較，排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時重力勢能的增加量為6.72JB排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的機械能為2

11、2JC排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的動能為15.88JD與排球從手剛發(fā)出相比較，排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時動能的減少量為4.72J4(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的滑塊以一定初速度滑上傾角為的固定斜面，同時施加一沿斜面向上的恒力Fmgsin；已知滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)tan，取出發(fā)點為參考點，能正確描述滑塊運動到最高點過程中產(chǎn)生的熱量Q、滑塊動能Ek、勢能Ep、機械能E隨時間t、位移x關(guān)系的是()第4題圖5(16年蘇北四市)如圖所示，固定斜面的傾角30°，物體A與斜面之間的動摩擦因數(shù)為，輕彈簧下端固定在斜面底端，彈簧處于原長時上端位于C點用一根不可伸長的輕繩通過輕質(zhì)光滑的定滑輪連接物體A和B

12、，滑輪右側(cè)繩子與斜面平行，A的質(zhì)量為2m，B的質(zhì)量為m，初始時物體A到C點的距離為L.現(xiàn)給A、B一初速度v0使A開始沿鈄面向下運動，B向上運動，物體將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈到C點已知重力加速度為g，不計空氣阻力，整個過程中，輕繩始終處于伸直狀態(tài)，求此過程中：(1)物體向下運動剛到C點時的速度；(2)彈簧的最大壓縮量；(3)彈簧中的最大彈性勢能第5題圖第21講功能關(guān)系能量守恒定律知識整合基礎(chǔ)自測一、動能重力勢能彈性勢能電勢能機械能二、1.產(chǎn)生轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變方法技巧·典型例題1·D【解析】因彈簧左端固定在墻上，右端與物體連接，故撤去F后，彈簧先伸長到原長后，再被物體拉伸，

13、其彈性勢能先減少后增加，物體的機械能先增大后減小，故D正確，A、B、C均錯誤·典型例題2·(1)mg(2)(3)(21)(1)mgR【解析】(1)C受力平衡2Fcos30°mg解得Fmg；(2)C恰好降落到地面時，B受C壓力的水平分力最大FxmaxmgB受地面的摩擦力fmg根據(jù)題意fminFxmax，解得min；(3)C下降的高度h(1)RA的位移x2(1)R摩擦力做功的大小Wffx2(1)mgR根據(jù)動能定理WWfmgh00解得W(21)(1)mgR.·典型例題3·D【解析】小球從A點正上方由靜止釋放，通過軌道最高點B時恰好對軌道沒有壓力，此時

14、只有重力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有mgm，解得v2gR，小球從P點運動到B點，重力做的功為mgR，設(shè)摩擦力做的功為W，根據(jù)動能定理有mgRWmv2mgR，故合外力做的功為mgR，摩擦力做的功為WmgR，由功能關(guān)系知小球的機械能減少mgR.故選項D正確·變式訓(xùn)練1·(1)右邊(2)490J【解析】(1)物體將從傳送帶的右邊離開物體從曲面上下滑時機械能守恒，則有：mgHmv解得，物體滑到底端時的速度v04m/s，以地面為參照系，物體滑上傳送帶后向右做勻減速運動直到速度為零，期間物體的加速度大小和方向都不變，加速度大小為ag1m/s2物體從滑上傳送帶到相對地面速度減小到零，對

15、地向右發(fā)生的位移為s1m8m>6m，所以物體將從右邊離開傳送帶(2)以地面為參考系，若兩皮帶輪間的距離足夠大，則物體滑上傳送帶后先向右做勻減速運動直到速度為零，后向左做勻加速運動，直到速度與傳送帶速度相等后與傳送帶相對靜止，從傳送帶左端掉下，期間物體的加速度大小和方向都不變，加速度大小為ag1m/s2取向右為正方向，物體發(fā)生的位移為s13.5m，物體運動的時間為t7s，這段時間內(nèi)皮帶向左運動的位移大小為s2vt3×7m21m，物體相對于傳送帶滑行的距離為ss1s224.5m，物體與傳送帶相對滑動期間產(chǎn)生的熱量為QfsMgs490J.·典型例題4·(1

16、)0.5m/s(2)0.75m【解析】(1)物體做減速運動，加速度amg2m/s2板做加速運動，加速度aMm/s2最終兩者達到共同速度vv0amtaMt解得：t0.75sv0.5m/s；(2)設(shè)兩者之間的相對位移x，由功能關(guān)系：mg·xmv(mM)v2解得：x0.75m，所以木板的長要大于0.75m.·變式訓(xùn)練2·AD【解析】對物體A受力分析，受重力、支持力和摩擦力，只有摩擦力做功，根據(jù)動能定理，B對A的摩擦力所做的功等于A的動能增加量，故A正確；由于存在相對滑動，故A對B的摩擦力所做的功不等于B對A的摩擦力所做的功，故B錯誤；對A、B整體運用動能定理，除拉力做功

17、外，還有一對滑動摩擦力做功，故系統(tǒng)動能增加量小于拉力做的功，故C錯誤；對物體B運用動能定理可知，拉力做的功減去克服摩擦力做的功等于動能增加量，故外力F對B做的功等于B的動能的增加量與B克服摩擦力所做的功之和，故D正確當(dāng)堂檢測1AD【解析】將b的實際速度進行分解如圖：第1題圖由圖可知vavbcos，即a的速度小于b的速度，故a的動能小于b的動能，A正確；由于有摩擦力做功，故ab系統(tǒng)機械能不守恒，則二者機械能的變化量不相等，B錯誤；a的重力勢能的減少量等于兩物體總動能的增加量與產(chǎn)生的內(nèi)能之和，故a的重力勢能的減小量大于兩物體總動能的增加量，C錯誤；在這段時間t內(nèi)，繩子對a的拉力和對b的拉力大小相等

18、，繩子對a做的功等于FTvat，繩子對b的功等于拉力與拉力方向上b的位移的乘積，即：FTvbcost，又vavbcos，所以繩的拉力對a所做的功與對b所做的功的絕對值相等，二者代數(shù)和為零，故D正確2BD【解析】設(shè)物體受到的摩擦阻力為Ff，由牛頓運動定律得Ffmgsin30°mamg，解得Ffmg.重力勢能的變化由重力做功決定，故Epmgh.動能的變化由合外力做功決定，故Ek(Ffmgsin30°)xmg·mgh.即動能損失了mgh，重力勢能增加mgh，則機械能減小了mgh，故B、D正確機械能的變化由重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的其他力做功決定，故E機械Ff·xmg·mgh，故BD正確，AC錯誤3BD【解析】與排球從手剛發(fā)出相比較，排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時重力勢能的增加量為mg(Hh)0.6J，A錯誤；排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的機械能為mghW1W222J，B正確；排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的動能為W1W2mg(Hh)15.28J，C錯誤；與排球從手剛發(fā)出相比較，排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時動能的減少量為W2mg(Hh)4.72J，D正確4CD【解析】根據(jù)滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)tan可知，滑動摩擦力等于重力沿斜面向下的分力施加一沿斜面向上的恒力Fm