高考一輪復(fù)習(xí)功能關(guān)系、能量守恒定律

1、一、功能關(guān)系一、功能關(guān)系(1)能的概念：一個(gè)物體能對(duì)外做功，這個(gè)物體能的概念：一個(gè)物體能對(duì)外做功，這個(gè)物體就具有能量就具有能量第第4講講功能關(guān)系、能量守恒定律功能關(guān)系、能量守恒定律(2)功能關(guān)系功能關(guān)系功是功是_的量度，即做了多少功就有的量度，即做了多少功就有_發(fā)發(fā)生了轉(zhuǎn)化生了轉(zhuǎn)化做功的過程一定伴隨著做功的過程一定伴隨著_，而且，而且_必通過做功來實(shí)現(xiàn)必通過做功來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化多少能量多少能量能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化力做功力做功能的變化能的變化定量關(guān)系定量關(guān)系合力的功合力的功動(dòng)能變化動(dòng)能變化W WE Ek2k2E Ek1k1E Ek k重力的功重力的功重力勢(shì)能重力勢(shì)能變化

2、變化(1)(1)重力做正功，重力勢(shì)能減少重力做正功，重力勢(shì)能減少(2)(2)重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加(3)(3)W WG GE Ep pE Ep1p1E Ep2p2彈簧彈力的功彈簧彈力的功彈性勢(shì)能彈性勢(shì)能變化變化(1)(1)彈力做正功，彈性勢(shì)能減少?gòu)椓ψ稣Γ瑥椥詣?shì)能減少(2)(2)彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加(3)(3)W WF FE Ep pE Ep1p1E Ep2p2(3)幾種常見的功能關(guān)系及其表達(dá)式幾種常見的功能關(guān)系及其表達(dá)式力做功力做功能的變化能的變化定量關(guān)系定量關(guān)系只有重力、只有重力、彈簧彈力做功彈簧彈力做功不引起機(jī)不引起機(jī)械能變化械能變

3、化機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒E E0 0除重力和彈簧除重力和彈簧彈力之外的其彈力之外的其他力做的功他力做的功機(jī)械能機(jī)械能變化變化(1)(1)其他力做多少正功，物體的其他力做多少正功，物體的機(jī)械能就增加多少機(jī)械能就增加多少(2)(2)其他力做多少負(fù)功，物體的其他力做多少負(fù)功，物體的機(jī)械能就減少多少機(jī)械能就減少多少(3)(3)W WE E一對(duì)相互作一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦用的滑動(dòng)摩擦力的總功力的總功內(nèi)能變化內(nèi)能變化(1)(1)作用于系統(tǒng)的一對(duì)滑動(dòng)摩擦作用于系統(tǒng)的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力一定做負(fù)功，系統(tǒng)內(nèi)能增加力一定做負(fù)功，系統(tǒng)內(nèi)能增加(2)(2)Q QfLfL相對(duì)相對(duì)1(單選單選)升降機(jī)底板上放一質(zhì)量為升降機(jī)底板上

4、放一質(zhì)量為100 kg的物體，物體隨升的物體，物體隨升降機(jī)由靜止開始豎直向上移動(dòng)降機(jī)由靜止開始豎直向上移動(dòng)5 m時(shí)速度達(dá)到時(shí)速度達(dá)到4 m/s，則此，則此過程中過程中(g取取10 m/s2) ()A升降機(jī)對(duì)物體做功升降機(jī)對(duì)物體做功5 800 JB合外力對(duì)物體做功合外力對(duì)物體做功5 800 JC物體的重力勢(shì)能增加物體的重力勢(shì)能增加500 JD物體的機(jī)械能增加物體的機(jī)械能增加800 J【即學(xué)即練即學(xué)即練】答案答案A二、能量守恒定律二、能量守恒定律1內(nèi)容內(nèi)容：能量既不會(huì)消滅，也：能量既不會(huì)消滅，也_它只會(huì)從一種形它只會(huì)從一種形式式_為其他形式，或者從一個(gè)物體為其他形式，或者從一個(gè)物體_到另一個(gè)物到另

5、一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量_2表達(dá)式表達(dá)式：E減減_不會(huì)創(chuàng)生不會(huì)創(chuàng)生轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移保持不變保持不變E增增轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化2說明下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的問題中，分別是什么能向什說明下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的問題中，分別是什么能向什么能的轉(zhuǎn)化么能的轉(zhuǎn)化(1)列車剎車時(shí)由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止；列車剎車時(shí)由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止；(2)太陽(yáng)能電池發(fā)電；太陽(yáng)能電池發(fā)電；(3)風(fēng)力發(fā)電；風(fēng)力發(fā)電；(4)潮汐發(fā)電；潮汐發(fā)電；(5)太陽(yáng)能熱水器工作時(shí)；太陽(yáng)能熱水器工作時(shí)；(6)汽車由靜止啟動(dòng)汽車由靜止啟動(dòng)答案答案(1)動(dòng)能動(dòng)能內(nèi)能內(nèi)能(2)太陽(yáng)能太陽(yáng)能電能電能(3)風(fēng)能風(fēng)能(空空氣動(dòng)能氣動(dòng)能)電能電

6、能(4)水的勢(shì)能水的勢(shì)能電能電能(5)太陽(yáng)能太陽(yáng)能內(nèi)能內(nèi)能(6)化學(xué)能化學(xué)能動(dòng)能動(dòng)能【即學(xué)即練即學(xué)即練】【典例典例1】 (多選多選)如圖如圖441所示，在抗洪救災(zāi)中，所示，在抗洪救災(zāi)中，一架直升機(jī)通過繩索，用恒力一架直升機(jī)通過繩索，用恒力F豎直向上拉起一個(gè)豎直向上拉起一個(gè)漂在水面上的木箱，使其由水面開始加速上升到某漂在水面上的木箱，使其由水面開始加速上升到某一高度，若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在一高度，若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在此過程中，以下說法正確的有此過程中，以下說法正確的有 ()題型一對(duì)功能關(guān)系的理解題型一對(duì)功能關(guān)系的理解圖圖4-4-1A力力F所做功減去克服空氣阻力所做的

7、功等于重力勢(shì)能的所做功減去克服空氣阻力所做的功等于重力勢(shì)能的 增量增量B木箱克服重力所做的功等于重力勢(shì)能的增量木箱克服重力所做的功等于重力勢(shì)能的增量C力力F、重力、空氣阻力三者合力所做的功等于木箱動(dòng)能、重力、空氣阻力三者合力所做的功等于木箱動(dòng)能 的增量的增量D力力F和空氣阻力的合力所做的功等于木箱機(jī)械能的增量和空氣阻力的合力所做的功等于木箱機(jī)械能的增量解析解析對(duì)木箱受力分析如圖所示，則由動(dòng)能定理：對(duì)木箱受力分析如圖所示，則由動(dòng)能定理：WFmghWFfEk，故，故C對(duì)對(duì)由上式得：由上式得：WFWFfEkmgh，故，故A錯(cuò)、錯(cuò)、D對(duì)對(duì)由重力做功與重力勢(shì)能變化關(guān)系知由重力做功與重力勢(shì)能變化關(guān)系知B對(duì)

8、，故對(duì)，故B、C、D對(duì)對(duì)答案答案BCD7.7.從地面豎直上拋一個(gè)質(zhì)量為從地面豎直上拋一個(gè)質(zhì)量為m m的小球，小球上升的的小球，小球上升的最大高度為最大高度為h h. .設(shè)上升和下降過程中空氣阻力大小恒定設(shè)上升和下降過程中空氣阻力大小恒定為為F Ff f. .下列說法正確的是下列說法正確的是( () )A A小球上升的過程中動(dòng)能減少了小球上升的過程中動(dòng)能減少了mghmghB B小球上升和下降的整個(gè)過程中機(jī)械能減少了小球上升和下降的整個(gè)過程中機(jī)械能減少了F Ff fh hC C小球上升的過程中重力勢(shì)能增加了小球上升的過程中重力勢(shì)能增加了mghmghD D小球上升和下降的整個(gè)過程中動(dòng)能減少了小球上升

9、和下降的整個(gè)過程中動(dòng)能減少了F Ff fh h學(xué)案練習(xí)學(xué)案練習(xí)功能關(guān)系的選用技巧功能關(guān)系的選用技巧1在應(yīng)用功能關(guān)系解決具體問題的過程中，若只涉及在應(yīng)用功能關(guān)系解決具體問題的過程中，若只涉及動(dòng)能的變化用動(dòng)能定理分析動(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)系分析的關(guān)系分析3只涉及機(jī)械能變化用除重力和彈力之外的力做功與只涉及機(jī)械能變化用除重力和彈力之外的力做功與機(jī)械能變化的關(guān)系分析機(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)系分析關(guān)系分析借題發(fā)揮借題發(fā)揮【

10、典例典例2】 如圖如圖443所示在水平地面上固所示在水平地面上固定一個(gè)半徑為定一個(gè)半徑為R的半圓形軌道，其中圓弧的半圓形軌道，其中圓弧部分光滑，水平段長(zhǎng)為部分光滑，水平段長(zhǎng)為L(zhǎng)，一質(zhì)量為，一質(zhì)量為m的的小物塊緊靠一根被壓縮的彈簧固定在水小物塊緊靠一根被壓縮的彈簧固定在水題型二能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的應(yīng)用題型二能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的應(yīng)用圖圖4-4-3平軌道的最右端，小物塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為平軌道的最右端，小物塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，現(xiàn)突然釋放小物塊，小物塊被彈出，恰好能夠到達(dá)圓弧軌道現(xiàn)突然釋放小物塊，小物塊被彈出，恰好能夠到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)的最高點(diǎn)A，取，取g10 m/s2，且彈簧長(zhǎng)度

11、忽略不計(jì)，求：，且彈簧長(zhǎng)度忽略不計(jì)，求：(1)小物塊的落點(diǎn)距小物塊的落點(diǎn)距O的距離；的距離；(2)小物塊釋放前彈簧具有的彈性勢(shì)能小物塊釋放前彈簧具有的彈性勢(shì)能B3.B3.如圖所示，如圖所示，A A、B B質(zhì)量分別為質(zhì)量分別為m mA A0.7kg0.7kg，m mB B0.2kg0.2kg， A A與水平桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)與水平桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)0.20.2，當(dāng)，當(dāng)B B從靜止下降從靜止下降 h h0.3m0.3m，A A沒碰到滑輪，沒碰到滑輪，B B沒著地，不計(jì)繩子質(zhì)量和沒著地，不計(jì)繩子質(zhì)量和 滑輪的摩擦，取滑輪的摩擦，取g g10m/s210m/s2求物體求物體B B獲得的速度大獲得的速度大

12、小。小。( (結(jié)果可用根號(hào)表示結(jié)果可用根號(hào)表示) )學(xué)案練習(xí)學(xué)案練習(xí)B2.B2.如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為M M、長(zhǎng)度為、長(zhǎng)度為l l的小車靜止在光滑的水平面的小車靜止在光滑的水平面上質(zhì)量為上質(zhì)量為m m的小物塊的小物塊( (可視為質(zhì)點(diǎn)可視為質(zhì)點(diǎn)) )放在小車的最左端，現(xiàn)用放在小車的最左端，現(xiàn)用一水平恒力一水平恒力F F作用在小物塊上，使小物塊從靜止開始做勻加速作用在小物塊上，使小物塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)小物塊和小車之間的摩擦力為直線運(yùn)動(dòng)小物塊和小車之間的摩擦力為f f，小物塊滑到小車，小物塊滑到小車的最右端時(shí)，小車運(yùn)動(dòng)的距離為的最右端時(shí)，小車運(yùn)動(dòng)的距離為x.x.在這個(gè)過程中，以下

13、結(jié)論在這個(gè)過程中，以下結(jié)論正確的是正確的是( () ) A A小物塊到達(dá)小車最右端時(shí)具有的動(dòng)能為小物塊到達(dá)小車最右端時(shí)具有的動(dòng)能為(F(Ff)(Lf)(Lx)x)B B小物塊到達(dá)小車最右端時(shí)，小車具有的動(dòng)能為小物塊到達(dá)小車最右端時(shí)，小車具有的動(dòng)能為fxfxC C小物塊和小車組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為小物塊和小車組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為fLfLD D小物塊和小車增加的機(jī)械能為小物塊和小車增加的機(jī)械能為FxFx 1滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)(1)滑動(dòng)摩擦力可以對(duì)物體做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做滑動(dòng)摩擦力可以對(duì)物體做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功；功；(2)在相互摩擦的物體系統(tǒng)中，一對(duì)

14、相互作用的滑動(dòng)摩擦力，對(duì)在相互摩擦的物體系統(tǒng)中，一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力，對(duì)物體系統(tǒng)所做總功的多少與路徑有關(guān)，其值是負(fù)值，絕對(duì)值等物體系統(tǒng)所做總功的多少與路徑有關(guān)，其值是負(fù)值，絕對(duì)值等于摩擦力與相對(duì)位移的積，即于摩擦力與相對(duì)位移的積，即|W|Ffl相對(duì)相對(duì)，表示物體系統(tǒng)損失了，表示物體系統(tǒng)損失了機(jī)械能，克服了摩擦力做功，機(jī)械能，克服了摩擦力做功，E損損QFfl相對(duì)相對(duì)(摩擦生熱摩擦生熱)；(3)一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的過程中能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的情況：一一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的過程中能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的情況：一是相互摩擦的物體通過摩擦力做功將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)移到另一個(gè)是相互摩擦的物體通過摩擦力做功將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)

15、移到另一個(gè)物體上；二是部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此部分能量就是系統(tǒng)機(jī)物體上；二是部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此部分能量就是系統(tǒng)機(jī)械能的損失量械能的損失量借題發(fā)揮借題發(fā)揮2運(yùn)用能量守恒定律解題的基本思路運(yùn)用能量守恒定律解題的基本思路傳送帶模型是高中物理中比較成熟的模型，一般設(shè)問的角度有傳送帶模型是高中物理中比較成熟的模型，一般設(shè)問的角度有兩個(gè)：兩個(gè)：(1)動(dòng)力學(xué)角度動(dòng)力學(xué)角度：如求物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、物體在傳送：如求物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、物體在傳送帶上能達(dá)到的速度、物體相對(duì)傳送帶滑過的位移，依據(jù)牛頓第帶上能達(dá)到的速度、物體相對(duì)傳送帶滑過的位移，依據(jù)牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)

16、律求解(2)能量的角度能量的角度：求傳送帶對(duì)物體所做的功、物體和傳送帶由于：求傳送帶對(duì)物體所做的功、物體和傳送帶由于相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生的熱量、因放上物體而使電動(dòng)機(jī)多消耗的電能相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生的熱量、因放上物體而使電動(dòng)機(jī)多消耗的電能等，常依據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律求解若利用公式等，常依據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律求解若利用公式QFfl相對(duì)相對(duì)求摩擦熱，式中求摩擦熱，式中l(wèi)相對(duì)相對(duì)為兩接觸物體間的相對(duì)位移，若物體在為兩接觸物體間的相對(duì)位移，若物體在傳送帶上往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則傳送帶上往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則l相對(duì)相對(duì)為總的相對(duì)路程為總的相對(duì)路程“傳送帶傳送帶”模模型型(2013常州模擬常州模擬)如圖如圖445所示，一質(zhì)量所示，一質(zhì)量為為m2 kg的滑塊從半徑為的滑塊從半徑為R0.2 m的光滑的光滑四分之一圓弧軌道的頂端四分之一圓弧軌道的頂端A處由靜止滑下，處由靜止滑下，A點(diǎn)和圓弧對(duì)應(yīng)的圓心點(diǎn)和圓弧對(duì)應(yīng)的圓心O點(diǎn)等高，圓弧的底點(diǎn)等高，圓弧的底圖圖4-4-5端端B與水平傳送帶平滑相接已知傳送帶勻速運(yùn)行速度為與水平傳送帶平滑相接已知傳送帶勻速運(yùn)行速度為v04 m/