高考物理一輪復(fù)習(xí)第4講功能關(guān)系能量守恒定律學(xué)案含解析

1、功能關(guān)系能量守恒定律主干梳理對點(diǎn)激活知識(shí)點(diǎn) 功能關(guān)系 n.能的概念：一個(gè)物體能對外做功，這個(gè)物體就具有能量。.功能關(guān)系(1)功是如能量轉(zhuǎn)化的量度,即做了多少功就有口 02多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。(2)做功的過程一定伴隨著口更能量的轉(zhuǎn)化,而且口吐能量轉(zhuǎn)化必通過做功來實(shí)現(xiàn)。知識(shí)點(diǎn)2 能量守恒定律 n.內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空口 01 產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式口 02轉(zhuǎn)化為另一 種形式，或者從一個(gè)物體口”轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,在維轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量由5保 持不變。.適用范圍：能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中口06普遍適用的一條規(guī)律。.表達(dá)式Em=E末，初狀態(tài)各種能量

2、的口07總和等于末狀態(tài)各種能量的口空總和。4增=4減，增加的能量總和等于減少的能量總和。雙基奔實(shí)一思維辨析 TOC o 1-5 h z .物體下落h,重力做功 mgh物體具有了能量 mgh ().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。().在物體的機(jī)械能減少的過程中，動(dòng)能有可能是增大的。(). 一個(gè)物體的能量增加，必定有別的物體能量減少。().滑動(dòng)摩擦力做功時(shí)，一定會(huì)產(chǎn)生熱量。().重力和彈簧彈力之外的力做功的過程是機(jī)械能和其他形式能量轉(zhuǎn)化的過程。()答案 1.X 2.X 3. V 4. V 5.V 6. V二對點(diǎn)激活.有關(guān)功和能，下列說法正確的是（）A.力對物體做了多少功，物體

3、就具有多少能.物體具有多少能，就一定能做多少功C.物體做了多少功，就有多少能量消失D.能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式時(shí)，可以用功來量度能量轉(zhuǎn)化的多少答案 D TOC o 1-5 h z 解析功是能量轉(zhuǎn)化的量度，物體做了多少功，就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化；并非力對物 體做了多少功，物體就具有多少能；也并非物體具有多少能，就一定能做多少功，所以A、B錯(cuò)誤。做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，能量在轉(zhuǎn)化過程中總量守恒，并不消失，所以C錯(cuò)誤，D正確。.質(zhì)量為m的物體以初速度V0沿水平面向左開始運(yùn)動(dòng)，起始點(diǎn) A與一輕彈簧O端相距 s,如圖所示。已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為科，物體與彈簧相碰后，彈簧的最大壓縮量為

4、x,則從開始碰撞到彈簧被壓縮至最短，物體克服彈簧彈力所做的功為（）一 1-B.2m由一mgxD.m(j s + x)i iA. am0 一mc( s + x)C.mgs答案 A解析 物體克服彈簧彈力做功， 彈性勢能增加，克服彈力做多少功就轉(zhuǎn)化成多少彈性勢11能，由能重寸恒得 E）+m（js+x） =amV0,所以 E）= 2m2-（imc（s + x）,故 A正確。考點(diǎn)細(xì)研悟法培優(yōu)考點(diǎn)1功能關(guān)系的理解和應(yīng)用.對功能關(guān)系的進(jìn)一步理解(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

5、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。.幾種常見的功能關(guān)系及其表達(dá)式力做功能的變化正里關(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= E(2-Ei= A E重力做功重力勢能變化(1)重力做正功，重力勢能減少(2)重力做負(fù)功，重力勢能增加(3) W= A Ep= Ep1 -&2彈簧彈力做功彈性勢能變化(1)彈力做正功，彈性勢能減少(2)彈力做負(fù)功，彈性勢能增加(3) W= A Ep= Ep1 -&2電場力做功電勢能變化(1)電場力做正功，電勢能減少(2)電場力做負(fù)功，電勢能增加(3) W= - AEp安培力做功電能變化(1

6、)安培力做正功，電能減少(2)安培力做負(fù)功，電能增加(3) Wfe=- A E 電除重力和彈簧彈力 之外的其他力做功機(jī)械能變化(1)其他力做正功，機(jī)械能增加(2)其他力做負(fù)功，機(jī)械能減少(3) W= A E一對相互作用的滑 動(dòng)摩擦力的總功內(nèi)能變化(1)作用于系統(tǒng)的一對滑動(dòng)摩擦力的總功 負(fù)值，系統(tǒng)內(nèi)能增加(2) Q= Ff , L 相對例1 (2018 鄭州質(zhì)檢)(多選)在奧運(yùn)比賽項(xiàng)目中，10 m跳臺(tái)跳水是我國運(yùn)動(dòng)員的強(qiáng) 項(xiàng)。某次訓(xùn)練中，質(zhì)量為 60 kg的跳水運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)自由下落10 m后入水，在水中豎直向下減速運(yùn)動(dòng)。設(shè)他在空中下落時(shí)所受空氣阻力不計(jì)，水對他的阻力大小恒為2400 No那么在他

7、入水后下降 2.5 m的過程中，下列說法正確的是 (取g=10 m/s 2)()2A.他的加速度大小為 30 m/sB.他的動(dòng)量減少了 300 kg m/sC.他的動(dòng)能減少了 4500 JD.他的機(jī)械能減少了 4500 J解題探究 (1)運(yùn)動(dòng)員入水后受幾個(gè)力？分別做什么功？提示：受重力和阻力共兩個(gè)力。重力做正功，阻力做負(fù)功。(2)運(yùn)動(dòng)員機(jī)械能如何變化？提示：阻力做負(fù)功，機(jī)械能減少。嘗試解答選AG跳水運(yùn)動(dòng)員入水后，受到豎直向下的重力mg= 600 N,水對他的阻力f=2400 N ,由牛頓第二定律有，f mg= ma解得a= 30 m/s2, A正確；運(yùn)動(dòng)員從10 m高跳臺(tái)自由下落h = 10

8、m時(shí)的速度 V1 = 2gh = 10/2 m/s ,由v2 v2=2aH,解得入水后下降 H= 2.5 m時(shí)速度 V2=5t2 m/s ,他的動(dòng)量減少了 mv mv= 300。2 kg - m/s, B錯(cuò)誤；在入水后下降 H= 2.5 m 的過程中，合外力彳的功 W=mgH- fH = - 4500 J,根據(jù)動(dòng)能定理可知， 他的動(dòng)能減少了 4500 J, C正確；在入水后下降 H=2.5 m的過程中，他克服水的阻力做的功為W=fH = 6000 J ,根據(jù)功能關(guān)系，他的機(jī)械能減少了6000 J, D錯(cuò)誤?？偨Y(jié)升華功能關(guān)系的選用原則(1)總的原則是根據(jù)做功與能量轉(zhuǎn)化的一一對應(yīng)關(guān)系，確定所選用的

9、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)只涉及重力勢能的變化用重力做功與重力勢能變化的關(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)只涉及電勢能的變化用電場力做功與電勢能變化的關(guān)系分析。變式1 (2019 四川廣元第一次適應(yīng)性統(tǒng)考)質(zhì)量相等的甲、乙兩物體從離地面相同高度處同時(shí)由靜止開始下落，運(yùn)動(dòng)中兩物體所受阻力的特點(diǎn)不同，其v-t圖象如圖所示。則下列判斷正確的是()to時(shí)刻甲物體的加速度大于乙物體的加速度to時(shí)刻甲、乙兩物體所受阻力相同0to時(shí)間內(nèi)，甲、乙兩物體重力勢能的變化量相同0to時(shí)間內(nèi)，甲物體克服阻力做的功較多答案 A解析 由圖

10、線的斜率可以看出，to時(shí)刻甲物體的加速度大于乙物體的加速度，故A正確；在to時(shí)刻，甲物體的加速度大于乙物體的加速度，根據(jù)牛頓第二定律可知 a=g- = gm m質(zhì)量相等，則to時(shí)刻甲物體所受阻力小于乙物體所受阻力，故 B錯(cuò)誤；由圖象可知，oto 時(shí)間內(nèi)乙下落的位移大于甲下落的位移，則乙重力做的功較多，所以乙物體重力勢能的變化量較大，故C錯(cuò)誤；oto時(shí)間內(nèi)，根據(jù)動(dòng)能定理可知，甲、乙合外力做功相等，而乙重力 做的功較多，所以乙克服阻力做的功較多，故D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)2摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系對比 分析兩種摩擦力的做功情況比較靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力能量的轉(zhuǎn)化方面在靜摩擦力做功的 過程中只有機(jī)械 能從一個(gè)物體

11、轉(zhuǎn)移 到另一個(gè)物體(靜 摩擦力起著傳遞機(jī) 械能的作用)而沒 有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其 他形式的能量(1)相對運(yùn)動(dòng)的物體通 過滑動(dòng)孽擦力做功.將 部分機(jī)械能從一個(gè)物 體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 (2)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-1對 摩擦 力的 總功 方面一對靜摩擦力所做 功的代數(shù)和總等 于零一對相互作用的滑動(dòng) 摩擦力對物體系統(tǒng)所 做的總功.等于孽擦力 與兩個(gè)物體相對路程 的乘積且為負(fù)功.即 卬價(jià)=-Ff，1相對,表小 物體克服摩擦力做功. 系統(tǒng)損失的機(jī)械能轉(zhuǎn) 變成內(nèi)能相 同 點(diǎn)正功、 負(fù)功、 不做功 方面兩沖摩擦力對物體都可以做正功、負(fù)功,還可 以不做功例2電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水平傳送帶

12、以速度 v勻速傳動(dòng)，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳,當(dāng)小木塊與傳送帶相對靜送帶上，如圖所示。若小木塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 止時(shí)，求：小木塊的位移；(2)傳送帶轉(zhuǎn)過的路程；(3)小木塊獲得的動(dòng)能；(4)摩擦過程產(chǎn)生的摩擦熱；(5)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶勻速傳動(dòng)輸出的總能量。解題探究 (1)小木塊剛放上傳送帶時(shí)加速度的方向怎樣？運(yùn)動(dòng)性質(zhì)如何?提示：加速度方向水平向右，小木塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(2)摩擦生成的熱量的計(jì)算公式是什么？電動(dòng)機(jī)輸出的能量轉(zhuǎn)化成了什么能量?提示：Q= Ffl相對，電動(dòng)機(jī)輸出的能量轉(zhuǎn)化成了小木塊的動(dòng)能與摩擦熱。 TOC o 1-5 h z ，.一v2v2 12122嘗試解答(1) 2-g(2) (3) mv(4) mv(5) mv達(dá)到對小vCWg木塊剛放上時(shí)速度為零，必然受到傳送帶的滑動(dòng)摩擦力作用，做勻加速直