2025年高考物理一輪總復(fù)習(xí)課件 第6章 專題強(qiáng)化7 功能關(guān)系 能量守恒定律

第六章機(jī)械能專題強(qiáng)化七功能關(guān)系能量守恒定律核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破提能訓(xùn)練練案[30]核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破1功能關(guān)系的理解和應(yīng)用(能力考點(diǎn)·深度研析)1．對(duì)功能關(guān)系的理解(1)做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。不同形式的能量發(fā)生相互轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功來(lái)實(shí)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(duì)應(yīng)不同形式的能量轉(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．力學(xué)中幾種常見(jiàn)的功能關(guān)系及其表達(dá)式力做功能的變化定量關(guān)系合外力做功動(dòng)能變化(1)合外力做正功，動(dòng)能增加；(2)合外力做負(fù)功，動(dòng)能減少；(3)W＝Ek2－Ek1＝ΔEk重力做功重力勢(shì)能變化(1)重力做正功，重力勢(shì)能減少；(2)重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加；(3)WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2力做功能的變化定量關(guān)系彈簧彈力做功彈性勢(shì)能變化(1)彈力做正功，彈性勢(shì)能減少；(2)彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加；(3)W彈＝－ΔEp＝Ep1－Ep2除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力之外的其他力做功機(jī)械能變化(1)其他力做正功，系統(tǒng)的機(jī)械能增加；(2)其他力做負(fù)功，系統(tǒng)的機(jī)械能減少；(3)W＝ΔE一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力的總功內(nèi)能變化(1)作用于系統(tǒng)的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力的總功一定為負(fù)值，其絕對(duì)值等于系統(tǒng)內(nèi)能的變化；(2)|W|＝Q＝Ff·L相對(duì)?考向1功能關(guān)系的理解和應(yīng)用(多選)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(gè)質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止開(kāi)始自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)恰好對(duì)軌道沒(méi)有壓力。已知AP＝3R，重力加速度為g，則小球從P點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()AD功能關(guān)系的選用原則(1)總的原則是根據(jù)做功與能量轉(zhuǎn)化的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定所選用的定理或規(guī)律，若只涉及動(dòng)能的變化用動(dòng)能定理分析。(2)只涉及重力勢(shì)能的變化用重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系分析。(3)只涉及機(jī)械能的變化用除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力之外的力做功與機(jī)械能變化的關(guān)系分析。(4)只涉及電勢(shì)能的變化用電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系分析。?考向2利用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解答多過(guò)程問(wèn)題

如圖所示為一彈射游戲裝置，由安裝在水平軌道AB左側(cè)的彈射器、半圓軌道CDE、水平軌道EF、四分之一圓弧軌道FO4、IO2、對(duì)稱圓弧軌道GO4、HO2等組成。CDE半徑r1＝0.9m，EF長(zhǎng)度L＝4.5m，F(xiàn)O4、IO2半徑r2＝0.6m，GO4、HO2半徑r3＝0.3m、圓心角θ＝37°。C點(diǎn)略高于B點(diǎn)且在同一豎直線上，其余各段軌道平滑連接。可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊質(zhì)量m＝1kg，鎖定在彈射器上的A點(diǎn)，解除鎖定后滑塊在水平軌道AB上運(yùn)動(dòng)了l＝0.2m，從B點(diǎn)貼著C點(diǎn)進(jìn)入半圓軌道，滑塊在C點(diǎn)對(duì)半圓軌道的壓力恰好為零。除水平軌道AB、EF外其余軌道均光滑，滑塊與水平軌道AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：(1)彈射器的彈性勢(shì)能Ep；(2)若滑塊從G點(diǎn)飛出后從H點(diǎn)進(jìn)入軌道，滑塊在G點(diǎn)速度vG的大??；(3)若滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不脫離軌道且經(jīng)過(guò)了F點(diǎn)，滑塊與水平軌道EF的動(dòng)摩擦因數(shù)μ的范圍。1．分析思路(1)受力與運(yùn)動(dòng)分析：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析物體的受力情況，以及不同運(yùn)動(dòng)過(guò)程中力的變化情況；(2)做功分析：根據(jù)各種力做功的不同特點(diǎn)，分析各種力在不同運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的做功情況；(3)功能關(guān)系分析：運(yùn)用動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律或能量守恒定律進(jìn)行分析，選擇合適的規(guī)律求解。2．方法技巧(1)“合”——整體上把握全過(guò)程，構(gòu)建大致的運(yùn)動(dòng)情景；(2)“分”——將全過(guò)程進(jìn)行分解，分析每個(gè)子過(guò)程對(duì)應(yīng)的基本規(guī)律；(3)“合”——找出各子過(guò)程之間的聯(lián)系，以銜接點(diǎn)為突破口，尋求解題最優(yōu)方案?！靖櫽?xùn)練】(對(duì)功能關(guān)系的理解)(多選)第22屆哈爾濱冰雪大世界開(kāi)門迎客了，近400m長(zhǎng)的極速大滑梯是大人、孩子最喜歡的王牌娛樂(lè)項(xiàng)目。一名游客坐在雪橇上下滑了一段路程，重力對(duì)他做功3000J，他克服阻力做功500J，則在此過(guò)程中這名游客()A．重力勢(shì)能增加了3000JB．動(dòng)能增加了3000JC．動(dòng)能增加了2500JD．機(jī)械能減少了500JCD[解析]

重力做正功，所以游客的重力勢(shì)能減少了3000J，A錯(cuò)誤；合力做的功等于動(dòng)能的增加量，所以動(dòng)能增加了3000J－500J＝2500J，B錯(cuò)誤，C正確；游客的機(jī)械能等于動(dòng)能與重力勢(shì)能的總和，重力勢(shì)能減少了3000J，動(dòng)能增加了2500J，所以機(jī)械能減少了500J，D正確。(多選)(功能關(guān)系中的圖像問(wèn)題)一物塊在高3.0m、長(zhǎng)5.0m的斜面頂端從靜止開(kāi)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(guò)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12JAB(1)C、D兩點(diǎn)間的距離x；(2)物塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的時(shí)間t；(3)EF軌道的長(zhǎng)度L2以及物塊最后停止的位置到F點(diǎn)的距離s。2能量守恒定律的理解和應(yīng)用(能力考點(diǎn)·深度研析)1．能量守恒定律：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。2．對(duì)能量守恒定律的兩點(diǎn)理解(1)某些形式增加的總能量ΔE增等于其他形式減少的總能量ΔE減。(2)某些物體增加的總能量ΔE增等于其他物體減少的總能量ΔE減。運(yùn)用能量守恒定律解題的基本思路【跟蹤訓(xùn)練】(能量守恒定律的應(yīng)用)(多選)如圖所示，輕質(zhì)彈簧的左端固定，并處于自然狀態(tài)。小物塊的質(zhì)量為m，從A點(diǎn)向左沿水平地面運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧后被彈回，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)恰好靜止。物塊向左運(yùn)動(dòng)的最大距離為s，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，彈簧未超出彈性限度。在上述過(guò)程中()A．彈簧的最大彈力為μmgB．物塊克服摩擦力做的功為2μmgsC．彈簧的最大彈性勢(shì)能為μmgsBC[答案]

(1)2m/s

(2)0.4m

(3)6J(1)物體A向下運(yùn)動(dòng)剛到C點(diǎn)時(shí)的速度大??；(2)彈簧的最大壓縮量；(3)彈簧的最大彈性勢(shì)能。3摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系(能力考點(diǎn)·深度研析)1．靜摩擦力和滑動(dòng)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)能量轉(zhuǎn)化方面只有機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而沒(méi)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)機(jī)械能的損失量類型比較靜摩擦力做功滑動(dòng)摩擦力做功不同點(diǎn)一對(duì)摩擦力的總功的特點(diǎn)一對(duì)靜摩擦力所做功的代數(shù)和總等于零一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和總是負(fù)值，總功W＝－Ffs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2.注意區(qū)分摩擦力做功和摩擦生熱(1)無(wú)論是計(jì)算滑動(dòng)摩擦力做功，還是計(jì)算靜摩擦力做功，都應(yīng)代入物體相對(duì)地面的位移。(2)公式Q＝Ff·s

相對(duì)中s相對(duì)為兩接觸物體間的相對(duì)位移，若物體在接觸面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則s相對(duì)為總的相對(duì)路程。?考向1滑塊—木板模型中能量的轉(zhuǎn)化問(wèn)題(多選)(2023·全國(guó)乙卷)如圖，一質(zhì)量為M、長(zhǎng)為l的木板靜止在光滑水平桌面上，另一質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從木板上的左端以速度v0開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。已知物塊與木板間的滑動(dòng)摩擦力大小為f，當(dāng)物塊從木板右端離開(kāi)時(shí)()A．木板的動(dòng)能一定等于flB．木板的動(dòng)能一定小于flBD滑塊—木板模型的解題思路(1)解決滑塊—木板模型問(wèn)題的關(guān)鍵是先對(duì)物體進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和終態(tài)推斷，靈活巧妙地從能量的觀點(diǎn)和力的觀點(diǎn)來(lái)揭示其本質(zhì)特征，然后列方程聯(lián)立求解。

(2)解題思路?考向2傳送帶模型中能量的轉(zhuǎn)化問(wèn)題(多選)如圖甲所示，傾角為θ＝37°的傳送帶在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，將一質(zhì)量為m＝10kg的木箱(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放到傳送帶底端A，木箱運(yùn)動(dòng)的速度v隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，t＝10s時(shí)刻木箱到達(dá)傳送帶上端B。重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。則()ABCA．木箱放上傳送帶先做勻加速運(yùn)動(dòng)，其加速度大小為0.4m/s2B．木箱與傳送帶之