高考物理一輪復(fù)習(xí)第五章第4節(jié)功能關(guān)系能量轉(zhuǎn)化與守恒定律課件

第4節(jié)功能關(guān)系能量轉(zhuǎn)化與守恒定律一、功能關(guān)系能量能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化

1.能的概念：一個(gè)物體能對外做功，這個(gè)物體就具有_______. 2.功能關(guān)系：(1)功是__________的量度，即做了多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化. (2)做功的過程一定伴隨著__________，而且能量轉(zhuǎn)化必通過做功來實(shí)現(xiàn).功能量的變化合外力做正功動(dòng)能________重力做正功重力勢能________彈簧彈力做正功彈性勢能________其他力(除重力、彈力外)做正功機(jī)械能________3.幾種常見的功能關(guān)系.增加減少減少增加

功是反映物體間在相互作用的過程中能量變化多少的物理量，功是過程量，它與一段位移相聯(lián)系；能是用來反映物體做功本領(lǐng)的物理量，它反映了物體的一種狀態(tài)，故能是狀態(tài)量，它與某個(gè)時(shí)刻(或某一位置)相對應(yīng).二、能量守恒定律轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變

1.內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只會(huì)從一種形式________為其他形式，或者從一個(gè)物體________到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量____________. 2.表達(dá)式：(1)E初＝________，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和.E末

(2)ΔE增＝ΔE減，增加的那些能量的總和等于減少的那些能量的總和.【基礎(chǔ)自測】1.判斷下列題目的正誤.(1)能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中，其總量會(huì)不斷減少.()(2)在物體的機(jī)械能減少的過程中，動(dòng)能有可能是增大的.()(3)既然能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中是守恒的，故沒有必要節(jié)約能源.()(4)節(jié)約可利用能源的目的是減少污染排放.()(5)滑動(dòng)摩擦力做功時(shí)，一定會(huì)引起機(jī)械能的轉(zhuǎn)化.()答案：(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)√2.下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象的說法中，正確的是()

A.用太陽灶燒水是太陽能轉(zhuǎn)化為電能

B.電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能

C.核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

D.生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

答案：B3.如圖5-4-1所示，一小孩從粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的變化情況是()A.重力勢能減少，動(dòng)能不變，機(jī)械能減少B.重力勢能減少，動(dòng)能增加，機(jī)械能減少C.重力勢能減少，動(dòng)能增加，機(jī)械能增加圖5-4-1D.重力勢能減少，動(dòng)能增加，機(jī)械能守恒答案：B

4.(2023年廣東汕頭三模)如圖5-4-2是某跳水女運(yùn)動(dòng)員在三米板的訓(xùn)練中，最后踏板的過程.她從高處落到處于自然狀態(tài)的跳板上(A位置)，隨跳板一同向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)(B位置)，對于運(yùn)動(dòng)員從開始與跳板接觸到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的這個(gè)過程中，不計(jì)空氣阻力，下列說法中正確的是()A.跳板對運(yùn)動(dòng)員支持力先增大后減小B.運(yùn)動(dòng)員先是處于超重后處于失重狀態(tài)圖5-4-2C.跳板對運(yùn)動(dòng)員支持力做的功等于運(yùn)動(dòng)員機(jī)械能的變化量D.運(yùn)動(dòng)員的重力勢能與跳板的彈性勢能之和先增大后減小

解析：除重力之外的其他力做的功等于運(yùn)動(dòng)員機(jī)械能的變化，所以跳板對運(yùn)動(dòng)員支持力做的功等于運(yùn)動(dòng)員機(jī)械能的變化量，故C正確.答案：C各種力做功對應(yīng)能量變化定量關(guān)系合力做的功動(dòng)能變化合力對物體做功等于物體動(dòng)能的增量

W合＝Ek2－Ek1熱點(diǎn)1功能關(guān)系的理解[熱點(diǎn)歸納]1.幾種常見的功能關(guān)系.各種力做功對應(yīng)能量變化定量關(guān)系重力做的功重力勢能變化重力做正功，重力勢能減少，重力做負(fù)功，重力勢能增加，且WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2彈簧彈力做的功彈性勢能變化彈力做正功，彈性勢能減少，彈力做負(fù)功，彈性勢能增加，且W彈＝－ΔEp＝Ep1－Ep2(續(xù)表)各種力做功對應(yīng)能量變化定量關(guān)系只有重力、彈簧彈力做功不引起機(jī)械能變化系統(tǒng)機(jī)械能守恒ΔE＝0非重力和彈力的功機(jī)械能變化重力和彈力之外的力做正功，物體的機(jī)械能增加，做負(fù)功，機(jī)械能減少，且W其他＝ΔE(續(xù)表)各種力做功對應(yīng)能量變化定量關(guān)系一對相互作用的滑動(dòng)摩擦力做的總功內(nèi)能變化作用于系統(tǒng)的一對滑動(dòng)摩擦力一定做負(fù)功，系統(tǒng)內(nèi)能增加且

Q＝Ffx相對(續(xù)表)2.對功能關(guān)系的理解和應(yīng)用.(1)做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程.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)化的量度，功和能的關(guān)系，一是體現(xiàn)在不同的力做功，對應(yīng)不同形式的能轉(zhuǎn)化，具有一一對應(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.

【典題1】(多選，2023年湖北卷)如圖5-4-3所示，原長為l的輕質(zhì)彈簧，一端固定在O點(diǎn)，另一端與一質(zhì)量為m的小球相連.小球套在豎直固定的粗糙桿上，與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5.桿上

桿垂直.當(dāng)小球置于桿上P點(diǎn)時(shí)恰好能保持靜止.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度大小為g.小球以某一初速度從M點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，在此過程中，彈簧始終在彈性限度內(nèi).下列說法正確的是()

C.從M點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，小球受到的摩擦力先變小再變大

D.從M點(diǎn)到P點(diǎn)和從P點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，小球受到的摩擦力做功相同圖5-4-3MP之間增大，在PN之間減小，即摩擦力先變大后變小，C錯(cuò)誤.根據(jù)對稱性可知，在任意關(guān)于P點(diǎn)對稱的點(diǎn)，摩擦力大小相等，因此由對稱性可知，從M點(diǎn)到P點(diǎn)和從P點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，

答案：AD思路導(dǎo)引當(dāng)小球置于桿上P點(diǎn)時(shí)恰好能保持靜止，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力可知在P點(diǎn)重力與最大靜摩擦力平衡，可求彈簧彈力及勁度系數(shù).運(yùn)動(dòng)過程中摩擦力的大小取決于彈簧彈力的水平分力.兩種摩擦力靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力不同點(diǎn)能量的轉(zhuǎn)化方面只有能量的轉(zhuǎn)移，沒有能量的轉(zhuǎn)化既有能量的轉(zhuǎn)移，又有能量的轉(zhuǎn)化一對摩擦力的總功方面一對靜摩擦力所做功的代數(shù)和等于零一對滑動(dòng)摩擦力所做功的代數(shù)和為負(fù)值，總功W＝－Ff·l相對，即摩擦?xí)r產(chǎn)生的熱量熱點(diǎn)2摩擦力做功[熱點(diǎn)歸納]兩種摩擦力做功的比較.兩種摩擦力靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力相同點(diǎn)正功、負(fù)功、不做功方面(1)兩種摩擦力對物體可以做正功、負(fù)功，還可以不做功；(2)靜摩擦力做正功時(shí)，它的反作用力一定做負(fù)功；(3)滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功時(shí)，它的反作用力可能做正功，可能做負(fù)功，還可能不做功；但滑動(dòng)摩擦力做正功或不做功時(shí)，它的反作用力一定做負(fù)功(續(xù)表)考向1傳送帶模型中能量的轉(zhuǎn)化問題

1.求傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶由于相對滑動(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.2.功能關(guān)系分析.(1)功能關(guān)系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q.(2)對W和Q的理解：①傳送帶克服摩擦力做的功：W＝Ffx傳.②產(chǎn)生的內(nèi)能：Q＝Ffx相對.

【典題2】(2021

年廣東汕頭模擬)如圖5-4-4所示，傳送帶在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下，始終以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)將質(zhì)量為m的某物塊由靜止釋放在傳送帶的左端，設(shè)傳送帶足夠長，設(shè)物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，對于物塊從靜止釋放到相對靜止這一過程()圖5-4-4B.所用時(shí)間t＝C.摩擦產(chǎn)生的熱量為mv2D.電動(dòng)機(jī)多做的功等于mv2A.物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)

vμg

解析：物塊由靜止釋放在傳送帶上時(shí)，傳送帶會(huì)給物體一個(gè)向前的摩擦力，促使物體向前做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小f＝ma＝μmg，解得a＝μg，A錯(cuò)誤.物塊最終和傳送帶相對靜止，即和傳動(dòng)帶達(dá)到共速，所用時(shí)間為t＝

vμg，B正確.期間傳送帶運(yùn)動(dòng)的位移為s＝vt，則可知克服摩擦力所做的功為Wf＝fs＝μmgvt＝mv2，物答案：B

考向2滑塊—滑板模型中能量的轉(zhuǎn)化問題

【典題3】(多選，2023年全國乙卷)如圖5-4-5所示，一質(zhì)量為M、長為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時(shí)(

圖5-4-5A.木板的動(dòng)能一定等于flB.木板的動(dòng)能一定小于fl

解析：設(shè)物塊離開木板時(shí)的速度為v1，此時(shí)木板的速度為v2，由題意可知v1>v2.設(shè)物塊的對地位移為xm，木板的對地位移為xM，v0>v1>v2，可得

xm>2xM，則

xm－xM＝l>xM，所以

W＝fxM<fl，B正確，A錯(cuò)誤.

答案：BD熱點(diǎn)3能量守恒定律的應(yīng)用[熱點(diǎn)歸納]1.對能量守恒定律的兩點(diǎn)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.2.運(yùn)用能量守恒定律解題的基本思路.3.多過程問題的解題技巧.(1)“合”——初步了解全過程，構(gòu)建大致的運(yùn)動(dòng)圖景.(2)“分”——將全過程進(jìn)行分解，分析每個(gè)過程的規(guī)律.(3)“合”——找到子過程間的聯(lián)系，尋找解題方法.

【典題4】豎直輕彈簧下端固定在水平地面上，上端與木塊A連接，物塊B疊放在A上，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖5-4-6甲所示.現(xiàn)對B施加豎直向上的拉力F，使B以恒定的加速度a豎直向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，直至分離后一小段時(shí)間，力F的大小隨B的位移x變化的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度為g，下列說法正確的是()甲乙圖5-4-6A.物塊B的質(zhì)量mB＝F2－F1

g＋aB.當(dāng)物塊B運(yùn)動(dòng)到x0時(shí)，彈簧恰好處于原長位置

C.從0到x0

的過程中，力F與B的重力所做功的代數(shù)和等于物塊B的動(dòng)能增加量

D.從0到x0的過程中，力F所做的功小于A和B構(gòu)成的系統(tǒng)的機(jī)械能增加量

解析：由題圖乙可知，當(dāng)B的位移大小為x0

時(shí)，A與B恰好分離，A、B間的彈力為零，此時(shí)兩物塊的加速度也相等，即加速度方向向