高考物理一輪復(fù)習(xí)課件：第五章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律

第4講功能關(guān)系能量守恒定律1.內(nèi)容(1)功是

的量度，即做了多少功就有多少

發(fā)生了轉(zhuǎn)化．(2)做功的過(guò)程一定伴隨著

，而且

必須通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)．能量轉(zhuǎn)化能量能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化2．功與對(duì)應(yīng)能量的變化關(guān)系合外力做正功

增加重力做正功

減少?gòu)椈蓮椓ψ稣?/p>

減少外力(除重力、彈力)做正功

增加滑動(dòng)摩擦力做功

增加電場(chǎng)力做正功

減少分子力做正功

減少動(dòng)能重力勢(shì)能彈性勢(shì)能機(jī)械能系統(tǒng)內(nèi)能電勢(shì)能分子勢(shì)能【針對(duì)訓(xùn)練】1．(2012·海南高考)下列關(guān)于功和機(jī)械能的說(shuō)法，正確的是(

)A．在有阻力作用的情況下，物體重力勢(shì)能的減少不等于重力對(duì)物體所做的功B．合力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的改變量C．物體的重力勢(shì)能是物體與地球之間的相互作用能，其大小與勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān)D．運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能的減少量一定等于其重力勢(shì)能的增加量【解析】

物體重力做的功總等于重力勢(shì)能的減少，因此A錯(cuò)；根據(jù)動(dòng)能定理可知合力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的改變量，因此B正確；根據(jù)重力勢(shì)能的定義和特點(diǎn)可知C正確；當(dāng)有除重力以外的力對(duì)物體做功時(shí)，運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能的減少量不等于其重力勢(shì)能的增加量，因此D錯(cuò)．【答案】

BC1.內(nèi)容能量既不會(huì)憑空

，也不會(huì)憑空

，它只能從一種形式

為另一種形式，或者從一個(gè)物體

到別的物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量

．2．表達(dá)式：ΔE減＝

．產(chǎn)生消失轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變?chǔ)增【針對(duì)訓(xùn)練】2．(2013屆延安模擬)下列說(shuō)法正確的是(

)A．隨著科技的發(fā)展，第一類永動(dòng)機(jī)是可以制成的B．太陽(yáng)照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了C．“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因而是不可能的D．有種“全自動(dòng)”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動(dòng)，說(shuō)明能量可以憑空產(chǎn)生【解析】

第一類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，所以不可能制成，A錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律，太陽(yáng)照射到宇宙空間的能量也不會(huì)憑空消失，B錯(cuò)誤；要讓馬兒跑，必須要給馬兒吃草，否則就違背能量守恒定律，C正確；所謂“全自動(dòng)”手表內(nèi)部還是有能量轉(zhuǎn)化裝置的，一般是一個(gè)擺錘，當(dāng)人戴著手表活動(dòng)時(shí)，擺錘不停地?cái)[動(dòng)，給游絲彈簧補(bǔ)充能量，才會(huì)維持手表的走動(dòng)，D錯(cuò)．【答案】

C1.常見(jiàn)的幾種功能對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)合外力做功等于物體動(dòng)能的改變，即W合＝Ek2－Ek1＝ΔEk.(動(dòng)能定理)(2)重力做功等于物體重力勢(shì)能的減少量，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp.(3)彈簧彈力做功等于彈性勢(shì)能的減少量，即WF＝Ep1－Ep2＝－ΔEp.(4)除了重力和彈簧彈力之外的其他力所做的總功，等于物體機(jī)械能的改變，即W其他力＝E2－E1＝ΔE.(功能原理)2．對(duì)功能關(guān)系的理解(1)不同的力對(duì)物體做功會(huì)引起不同能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，應(yīng)根據(jù)題中已知和所求，選擇合適的功能關(guān)系來(lái)分析問(wèn)題．(2)重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、電勢(shì)能的改變量與對(duì)應(yīng)的力做的功數(shù)值相等，但符號(hào)相反．

(2012·重慶高考)如圖5－4－1所示為一種擺式摩擦因數(shù)測(cè)量?jī)x，可測(cè)量輪胎與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)，其主要部件有：底部固定有輪胎橡膠片的擺錘和連接擺錘的輕質(zhì)細(xì)桿．?dāng)[錘的質(zhì)量為m，細(xì)桿可繞軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，擺錘重心到O點(diǎn)距離為L(zhǎng).測(cè)量時(shí)，測(cè)量?jī)x固定于水平地面，將擺錘從與O等高的位置處?kù)o止釋放．?dāng)[錘到最低點(diǎn)附近時(shí)，橡膠片緊壓地面擦過(guò)一小段距離s(s?L)，之后繼續(xù)擺至與豎直方向成θ角的最高位置．若擺錘對(duì)地面的壓力可視為大小為F的恒力，重力加速度為g，求(1)擺錘在上述過(guò)程中損失的機(jī)械能；(2)在上述過(guò)程中摩擦力對(duì)擺錘所做的功；(3)橡膠片與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．【審題視點(diǎn)】

(1)注意擺錘的起始和最后位置，計(jì)算高度差．(2)摩擦存在于橡膠片壓緊地面的一小段s，且摩擦力為恒力(因?yàn)檎龎毫梢暈楹懔)．【即學(xué)即用】1．(2013屆陜西師大附中檢測(cè))已知貨物的質(zhì)量為m，在某段時(shí)間內(nèi)起重機(jī)將貨物以a的加速度加速升高h(yuǎn)，則在這段時(shí)間內(nèi)，下列敘述正確的是(重力加速度為g)(

)A．貨物的動(dòng)能一定增加mah－mghB．貨物的機(jī)械能一定增加mahC．貨物的重力勢(shì)能一定增加mahD．貨物的機(jī)械能一定增加mah＋mgh【解析】

根據(jù)動(dòng)能定理可知，貨物動(dòng)能的增加量等于貨物合外力做的功mah，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)功能關(guān)系，貨物機(jī)械能的增量等于除重力以外的力做的功而不等于合外力做的功，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由功能關(guān)系知，重力勢(shì)能的增量對(duì)應(yīng)貨物重力做的負(fù)功的大小mgh，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由功能關(guān)系，貨物機(jī)械能的增量為起重機(jī)拉力做的功m(g＋a)h，D項(xiàng)正確．【答案】

D1.對(duì)能量守恒定律的理解(1)某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，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；這也是我們列能量守恒定律方程式的兩條基本思路．2．應(yīng)用能量守恒定律解題的步驟(1)分清有幾種形式的能在變化，如動(dòng)能、勢(shì)能(包括重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、電勢(shì)能)、內(nèi)能等．(2)明確哪種形式的能量增加，哪種形式的能量減少，并且列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式．(3)列出能量守恒關(guān)系式：ΔE減＝ΔE增．

(2013屆長(zhǎng)春一中檢測(cè))如圖5－4－2所示，一物體的質(zhì)量m＝2kg，在傾角θ＝37°的斜面上的A點(diǎn)以初速度v0＝3m/s下滑，A點(diǎn)距彈簧上端B的距離AB＝4m．當(dāng)物體到達(dá)B后將彈簧壓縮到C點(diǎn)，最大壓縮量BC＝0.2m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為D點(diǎn)，AD＝3m．擋板及彈簧的質(zhì)量不計(jì)，g取10m/s2，sin37°＝0.6，求：(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.(2)彈簧的最大彈性勢(shì)能Epm.【審題視點(diǎn)】

(1)物體從開(kāi)始位置A點(diǎn)到最后D點(diǎn)的過(guò)程中，彈性勢(shì)能是否變化？利用公式Q＝fx計(jì)算摩擦生熱時(shí)，x表示位移還是路程？(2)物體在C點(diǎn)時(shí)彈性勢(shì)能最大，物體從開(kāi)始位置A到C的過(guò)程中，分析動(dòng)能變化、重力勢(shì)能變化、彈性勢(shì)能變化及摩擦生熱，利用能量守恒定律方程求解．【答案】

(1)0.52

(2)24.4J【答案】

ABD模型特點(diǎn)：相對(duì)運(yùn)動(dòng)．如子彈打木塊、物體上下疊在一起運(yùn)動(dòng)、物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題是此類問(wèn)題的典型題型．解題策略：(1)要正確分析物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，判斷物體是一直勻加速運(yùn)動(dòng)還是先勻加速再勻速運(yùn)動(dòng)；(2)計(jì)算力所做的功時(shí)，位移是對(duì)地位移；計(jì)算因滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能時(shí)，常用功能關(guān)系Q＝Ffs，需注意的是s為物體之間的相對(duì)路程；只有存在滑動(dòng)摩擦力時(shí)才有內(nèi)能產(chǎn)生．【潛點(diǎn)探究】

(1)物體是否一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)？傳送帶對(duì)物體做功時(shí)，哪些能發(fā)生轉(zhuǎn)化？根據(jù)功能關(guān)系計(jì)算傳送帶對(duì)物體做的功．(2)傳送帶與物體之間發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，怎樣計(jì)算因摩擦產(chǎn)生的熱量？電動(dòng)機(jī)做的功使哪些能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化？利用功能關(guān)系計(jì)算電動(dòng)機(jī)做的功．【答案】

(1)255J

(2)270J【即學(xué)即用】3.(2013屆陜西六校聯(lián)考)如圖5－4－5所示，在光滑的水平面上有一個(gè)質(zhì)量為M的木板B處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m的木塊A在B的左端以初速度v0開(kāi)始向右滑動(dòng)，已知M＞m，用①和②分別表示木塊A和木板B的圖象，在木塊A從B的左端滑到右端的過(guò)程中，下面關(guān)于速度v隨時(shí)間t、動(dòng)能Ek隨位移s的變化圖象，其中可能正確的是(

)【答案】

D【答案】

D●考查重力勢(shì)能、功率、功能關(guān)系2.(2012·福建高考)如圖5－4－7所示，表面光滑的固定斜面頂端安裝一定滑輪，小物塊A、B用輕繩連接并跨過(guò)滑輪(不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦)．初始時(shí)刻，A、B處于同一高度并恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．剪斷輕繩后A下落、B沿斜面下滑，則從剪斷輕繩到物塊著地，兩物塊(

)A．速率的變化量不同B．機(jī)械能的變化量不同C．重力勢(shì)能的變化量相同D．重力做功的平均功率相同【答案】

D【答案】

BD【解析】

對(duì)甲、乙單獨(dú)受力分析，兩車都先加速后減速，故系統(tǒng)動(dòng)能先增大后減少，A錯(cuò)誤；彈簧最長(zhǎng)時(shí)，外力對(duì)系統(tǒng)