第六章　第5課時(shí)　功能關(guān)系　能量守恒定律-2025年高中物理大一輪復(fù)習(xí)

第5課時(shí)功能關(guān)系能量守恒定律目標(biāo)要求1.熟練掌握幾種常見的功能關(guān)系，并會(huì)用于解決實(shí)際問題。2.掌握一對(duì)摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系。3.會(huì)應(yīng)用能量守恒觀點(diǎn)解決綜合問題。考點(diǎn)一常見的功能關(guān)系的理解和應(yīng)用1．對(duì)功能關(guān)系的理解(1)做功的過程就是____________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(shí)現(xiàn)的。(2)功是能量轉(zhuǎn)化的________，功和能的關(guān)系，一是體現(xiàn)在不同的力做功，對(duì)應(yīng)不同形式的能轉(zhuǎn)化，具有一一對(duì)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．常見的功能關(guān)系能量功能關(guān)系表達(dá)式勢(shì)能重力做的功等于重力勢(shì)能減少量W＝Ep1－Ep2＝－ΔEp彈力做的功等于彈性勢(shì)能減少量靜電力做的功等于電勢(shì)能減少量動(dòng)能合外力做的功等于物體動(dòng)能變化量W＝Ek2－Ek1＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02機(jī)械能除重力和彈力之外的其他力做的功等于機(jī)械能變化量W其他＝E2－E1＝ΔE摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力做功之和的絕對(duì)值等于產(chǎn)生的內(nèi)能Q＝Ff·x相對(duì)電能克服安培力做的功等于電能增加量W克安＝E2－E1＝ΔE電1．一個(gè)物體的能量增加，必定有其他物體的能量減少。()2．合力做的功等于物體機(jī)械能的改變量。()3．克服與勢(shì)能有關(guān)的力(重力、彈簧彈力、靜電力等)做的功等于對(duì)應(yīng)勢(shì)能的增加量。()4．滑動(dòng)摩擦力做功時(shí)，一定會(huì)引起機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。()例1(多選)(2023·四川廣安市二模)滑沙運(yùn)動(dòng)是繼滑冰、滑水、滑雪和滑草之后又一新興運(yùn)動(dòng)，它使戶外運(yùn)動(dòng)愛好者在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)又能領(lǐng)略到沙漠的綺麗風(fēng)光。如圖所示，質(zhì)量為50kg的人坐在滑沙板上從沙坡的頂端由靜止沿直線勻加速下滑，經(jīng)過10s到達(dá)坡底，速度大小為20m/s。已知沙坡的傾角為30°，重力加速度g取10m/s2，下列關(guān)于此過程的說法中正確的是()A．人的重力勢(shì)能減少5.0×104JB．人的動(dòng)能增加1.0×104JC．人的機(jī)械能減少1.5×104JD．人克服阻力做功4.0×104J例2(多選)(2020·全國卷Ⅰ·20)一物塊在高3.0m、長5.0m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑，其重力勢(shì)能和動(dòng)能隨下滑距離s的變化如圖中直線Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2，則()A．物塊下滑過程中機(jī)械能不守恒B．物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5C．物塊下滑時(shí)加速度的大小為6.0m/s2D．當(dāng)物塊下滑2.0m時(shí)機(jī)械能損失了12J考點(diǎn)二摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化兩種摩擦力做功特點(diǎn)的比較類型比較靜摩擦力做功滑動(dòng)摩擦力做功不同點(diǎn)能量的轉(zhuǎn)化只有機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能(1)一部分機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體(2)一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此部分能量就是系統(tǒng)________的損失量一對(duì)摩擦力做的總功一對(duì)靜摩擦力所做功的代數(shù)和總________一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和總是________，總功W＝－Ffx相對(duì)，即發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量相同點(diǎn)做功情況兩種摩擦力對(duì)物體可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功例3(多選)如圖所示，一個(gè)長為L、質(zhì)量為M的木板，靜止在光滑水平面上，一個(gè)質(zhì)量為m的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平初速度v0從木板的左端滑向另一端，設(shè)物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)物塊與木板相對(duì)靜止時(shí)，物塊仍在長木板上，物塊相對(duì)木板的位移為d，木板相對(duì)地面的位移為s，重力加速度為g。則在此過程中()A．摩擦力對(duì)物塊做的功為－μmg(s＋d)B．摩擦力對(duì)木板做的功為μmgsC．木板動(dòng)能的增量為μmgdD．由于摩擦而產(chǎn)生的熱量為μmgs例4(多選)(2023·河南省南陽中學(xué)檢測(cè))如圖所示，與水平面成θ角的傳送帶，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以恒定的速率v順時(shí)針運(yùn)行。現(xiàn)將質(zhì)量為m的小物塊從傳送帶下端A點(diǎn)無初速度地放到傳送帶上，經(jīng)時(shí)間t1物塊與傳送帶達(dá)到共同速度，再經(jīng)時(shí)間t2物塊到達(dá)傳送帶的上端B點(diǎn)，已知A、B間的距離為L，重力加速度為g，則在物塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，以下說法正確的是()A．在t1時(shí)間內(nèi)摩擦力對(duì)物塊做的功等于eq\f(1,2)mv2B．在t1時(shí)間內(nèi)物塊和傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能等于物塊機(jī)械能的增加量C．在t1＋t2時(shí)間內(nèi)傳送帶對(duì)物塊做的功等于mgLsinθ＋eq\f(1,2)mv2D．在t1＋t2時(shí)間內(nèi)因運(yùn)送物塊，電動(dòng)機(jī)至少多消耗mgLsinθ＋mv2的電能考點(diǎn)三能量守恒定律的理解和應(yīng)用1．內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空________，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式________為其他形式，或者從一個(gè)物體________到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的________保持不變。2．表達(dá)式：(1)E初＝E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和。(2)ΔE增＝ΔE減，增加的能量總和等于減少的能量總和。3．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；(2)某個(gè)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。思考現(xiàn)在市場(chǎng)上有一種手表叫自動(dòng)機(jī)械手表，只要每天有一定時(shí)間把表戴在手上，不用手動(dòng)上發(fā)條，表針便可走動(dòng)計(jì)時(shí)，自動(dòng)手表的工作運(yùn)行，是否違背能量守恒定律？________________________________________________________________________例5(2024·遼寧沈陽市第五十六中學(xué)開學(xué)考)如圖所示，固定斜面的傾角θ＝30°，物體A與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝eq\f(\r(3),4)，輕彈簧下端固定在斜面底端，彈簧處于原長時(shí)上端位于C點(diǎn)，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，滑輪右側(cè)繩子始終與斜面平行，A的質(zhì)量為2m＝4kg，B的質(zhì)量為m＝2kg，初始時(shí)物體A到C點(diǎn)的距離L＝1m，現(xiàn)給A、B一初速度大小v0＝3m/s，使A開始沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，B向上運(yùn)動(dòng)，物體A將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈回到C點(diǎn)。已知重力加速度大小g＝10m/s2，不計(jì)空氣阻力，整個(gè)過程中輕繩始終處于伸直狀態(tài)。求在此過程中：(1)物體A向下運(yùn)動(dòng)到剛到C點(diǎn)時(shí)的速度大小；(2)彈簧的最大壓縮量；(3)彈簧的最大彈性勢(shì)能。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例6(2021·江蘇卷·14)如圖所示的離心裝置中，光滑水平輕桿固定在豎直轉(zhuǎn)軸的O點(diǎn)，小圓環(huán)A和輕質(zhì)彈簧套在輕桿上，長為2L的細(xì)線和彈簧兩端分別固定于O和A，質(zhì)量為m的小球B固定在細(xì)線的中點(diǎn)，裝置靜止時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角為37°，現(xiàn)將裝置由靜止緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)細(xì)線與豎直方向的夾角增大到53°時(shí)，A、B間細(xì)線的拉力恰好減小到零，彈簧彈力與靜止時(shí)大小相等、方向相反，重力加速度為g，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)裝置靜止時(shí)，彈簧彈力的大小F；(2)環(huán)A的質(zhì)量M；(3)上述過程中裝置對(duì)A、B所做的總功W。_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________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