骄子之路届高考物理一轮复习功能关系能量守恒定律课件

1、第四讲功能关系、能量第四讲功能关系、能量守恒定律守恒定律回扣教材回扣教材 夯实基础夯实基础 落实考点落实考点基础自主温故基础自主温故一、功能关系一、功能关系考点自清考点自清1功和能功和能(1)功是功是 的量度，即做了多少功就有多少的量度，即做了多少功就有多少 发生发生了转化了转化(2)做功的过程一定伴随着做功的过程一定伴随着 ，而且能量的转化必，而且能量的转化必须通过须通过 来实现来实现能量转化能量转化能量能量能量的转化能量的转化做功做功2常见的几种功能对应关系常见的几种功能对应关系( 1 ) 合 外 力 做 功 等 于 物 体 的 动 能 改 变 ， 即合 外 力 做 功 等 于 物 体 的

2、 动 能 改 变 ， 即_.(动能定理动能定理)( 2 ) 重 力 做 功 等 于 物 体 重 力 势 能 的 改 变 ， 即重 力 做 功 等 于 物 体 重 力 势 能 的 改 变 ， 即_.( 3 ) 弹 簧 弹 力 做 功 等 于 弹 性 势 能 的 改 变 ， 即弹 簧 弹 力 做 功 等 于 弹 性 势 能 的 改 变 ， 即_.(4)除了重力和弹簧弹力之外的其他外力所做的功，等于物体除了重力和弹簧弹力之外的其他外力所做的功，等于物体_的改变，即的改变，即W其他其他_E.(功能原理功能原理)W合合Ek2Ek1EkWGEp1Ep2EpWFEp1Ep2EpE2E1机械能机械能基础自测基

3、础自测1一个盛水袋，某人从侧面缓慢推装液体的袋壁使它变形一个盛水袋，某人从侧面缓慢推装液体的袋壁使它变形至如图所示位置，则此过程中袋和液体的重心将至如图所示位置，则此过程中袋和液体的重心将()A逐渐升高逐渐升高B逐渐降低逐渐降低C先降低再升高先降低再升高 D始终不变始终不变解析：解析：人对液体做正功，液体的机械能增加，液体缓慢移动人对液体做正功，液体的机械能增加，液体缓慢移动可以认为动能不变，重力势能增加，重心升高，可以认为动能不变，重力势能增加，重心升高，A正确正确答案：答案：A二、能量守恒定律二、能量守恒定律考点自清考点自清1内容内容能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其能量

4、既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量过程中，能量的总量 2表达式表达式_保持不变保持不变E1E2或或E减减E增增基础自测基础自测2.如图所示，一个小孩从粗糙的滑梯上加速滑下，对于其机如图所示，一个小孩从粗糙的滑梯上加速滑下，对于其机械能的变化情况，下列判断正确的是械能的变化情况，下列判断正确的是()A重力势能减小，动能不变，机械能减小重力势能减小，动能不变，机械能减小B重力势能减小，动能增加，机械能减小重力势能减小，动能增加，机械能减小C重力势能减小，动

5、能增加，机械能增加重力势能减小，动能增加，机械能增加D重力势能减小，动能增加，机械能不变重力势能减小，动能增加，机械能不变解析：解析：下滑时高度降低，则重力势能减小，加速运动，动能下滑时高度降低，则重力势能减小，加速运动，动能增加，摩擦力做负功，机械能减小，增加，摩擦力做负功，机械能减小，B对，对，A、C、D错错答案：答案：B考点深析考点深析 拓展延伸拓展延伸 详讲精练详讲精练考点探究讲练考点探究讲练1对功能关系的理解对功能关系的理解(1)做功的过程是能量转化的过程，不同形式的能量发生相互做功的过程是能量转化的过程，不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的转化是通过做功来实现的(2)功是能

6、量转化的量度，功和能的关系，一是体现在不同的功是能量转化的量度，功和能的关系，一是体现在不同的力做功，对应不同形式的能量，具有一一对应的关系；二是做功力做功，对应不同形式的能量，具有一一对应的关系；二是做功的多少与能量转化的多少在数量上相等的多少与能量转化的多少在数量上相等一一对功能关系的理解对功能关系的理解特别提醒特别提醒“功功”不是不是“能能”，功和能的单位虽然相同，功和能的单位虽然相同(都是焦耳都是焦耳)但但属于两个完全不同的概念，既不能说功就是能，也不能说属于两个完全不同的概念，既不能说功就是能，也不能说“功变功变成了能成了能”(2013年海南卷年海南卷)一质量一质量m0.6 kg的物

7、体以的物体以v020 m/s的初速度从倾角的初速度从倾角30的斜坡底端沿斜坡向上运动，当物体的斜坡底端沿斜坡向上运动，当物体向上滑到某一位置时，其动能减少了向上滑到某一位置时，其动能减少了Ek18 J，机械能减少了，机械能减少了E3 J，不计空气阻力，重力加速度，不计空气阻力，重力加速度g10 m/s2，求：，求：(1)物体向上运动时加速度的大小；物体向上运动时加速度的大小；(2)物体返回斜坡底端时的动能物体返回斜坡底端时的动能例例 1题型一题型一功能关系的应用功能关系的应用【思路指导】【思路指导】物体沿斜坡上滑时，受到重力物体沿斜坡上滑时，受到重力mg、支持力、支持力FN和滑动摩擦力和滑动摩

8、擦力Ff，由动能定理可列出，由动能定理可列出W合合Ek，由功能关系可，由功能关系可列出列出WFfE.再由牛顿第二定律列出物体的动力学方程，几个再由牛顿第二定律列出物体的动力学方程，几个表达式联立可求物体上滑的加速度，从而可以求得物体受到的摩表达式联立可求物体上滑的加速度，从而可以求得物体受到的摩擦力由运动学公式求出物体上滑的最大距离，应用功能关系求擦力由运动学公式求出物体上滑的最大距离，应用功能关系求得物体再回到斜面底端的动能得物体再回到斜面底端的动能【解析】【解析】(1)设物体在运动过程中所受摩擦力为设物体在运动过程中所受摩擦力为Ff，向上运，向上运动时的加速度为动时的加速度为a，由牛顿第二

9、定律有，由牛顿第二定律有mgsinFfma.设物体动能减少量为设物体动能减少量为Ek时，在斜坡上运动的距离为时，在斜坡上运动的距离为s，由动，由动能定理有能定理有(mgsinFf)sEk.由功能关系有：由功能关系有：FfsE联立联立解得解得a6 m/s2.【答案】【答案】(1)6 m/s2(2)80 J如图所示，如图所示， 在竖直平面内有一半径为在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径的圆弧轨道，半径OA水平、水平、OB竖直，一个质量为竖直，一个质量为m的小球的小球自自A的正上方的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点点B时恰好对轨道没有压力

10、已知时恰好对轨道没有压力已知AP2R，重力加速度为，重力加速度为g，则小球从则小球从P到到B的运动过程中的运动过程中()变式训练变式训练 1 答案：答案：D 摩擦力做功的特点摩擦力做功的特点二二摩擦力做功及摩擦生热的问题摩擦力做功及摩擦生热的问题类别类别比较比较静摩擦力静摩擦力滑动摩擦力滑动摩擦力不不同同点点能量的能量的转化方转化方面面在静摩擦力做功的过程中，在静摩擦力做功的过程中，只有机械能从一个物体转只有机械能从一个物体转移到另一个物体移到另一个物体(静摩擦力静摩擦力起着传递机械能的作用起着传递机械能的作用)，而没有机械能转化为其他而没有机械能转化为其他形式的能量形式的能量(1)相互摩擦的

11、物体通过滑动摩擦力做功，相互摩擦的物体通过滑动摩擦力做功，将部分机械能从一个物体转移到另一个物将部分机械能从一个物体转移到另一个物体体(2)部分机械能转化为内能，此部分能量部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机械能的损失量就是系统机械能的损失量一对摩一对摩擦力的擦力的总功方总功方面面一对静摩擦力所做功的代一对静摩擦力所做功的代数总和等于零数总和等于零一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功，等于摩擦力与两个物体相对路做的总功，等于摩擦力与两个物体相对路程的乘积，即程的乘积，即WFfFfl相对相对，表示物体，表示物体克服摩擦力做功，系统损失机械能转变成

12、克服摩擦力做功，系统损失机械能转变成内能内能类别类别比较比较静摩擦力静摩擦力滑动摩擦力滑动摩擦力相同点相同点正功、负功、不做正功、负功、不做功方面功方面两种摩擦力对物体可以做正功、两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做功负功，还可以不做功利用利用WFfFfl相对相对进行热量进行热量Q的计算时，关键是对相对路的计算时，关键是对相对路程程l相对相对的理解例如：如果两物体同向运动，的理解例如：如果两物体同向运动，l相对相对为两物体对地位为两物体对地位移大小之差；如果两物体反向运动，移大小之差；如果两物体反向运动，l相对相对为两物体对地位移大小为两物体对地位移大小之和；如果一个物体相对另一个物体

13、往复运动，则之和；如果一个物体相对另一个物体往复运动，则l相对相对为两物体为两物体相对滑行路径的总长度相对滑行路径的总长度电机带动水平传送带以速度电机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，如图所示若小木块与传送带的小木块由静止轻放在传送带上，如图所示若小木块与传送带之间的动摩擦因数为之间的动摩擦因数为，当小木块与传送带相对静止时，求：，当小木块与传送带相对静止时，求：例例 2题型二题型二摩擦力做功与能的转化关系摩擦力做功与能的转化关系(1)小木块的位移；小木块的位移；(2)传送带转过的路程；传送带转过的路程；(3)摩擦过程产生的内能；摩擦过程

14、产生的内能；(4)电动机带动传送带匀速传动输出的总能量电动机带动传送带匀速传动输出的总能量【思路指导】【思路指导】小木块做匀加速直线运动，末速度为小木块做匀加速直线运动，末速度为v，由，由运动学公式或动能定理可求得木块的位移，通过运动学公式可求运动学公式或动能定理可求得木块的位移，通过运动学公式可求得木块和传送带相对静止的时间，传送带做匀速运动，由得木块和传送带相对静止的时间，传送带做匀速运动，由svt求得传送带转过的路程摩擦过程产生的内能等于摩擦力和相对求得传送带转过的路程摩擦过程产生的内能等于摩擦力和相对位移的乘积，电动机输出的总能量，由能量守恒定律，可以求位移的乘积，电动机输出的总能量，

15、由能量守恒定律，可以求得得(4)由能量守恒定律有由能量守恒定律有E总总EkQ解得解得E总总mv2.飞机场自动装卸货物的传送装置如图甲所示，飞机场自动装卸货物的传送装置如图甲所示，假设传送带足够长且与水平面的夹角为假设传送带足够长且与水平面的夹角为，以一定的速度匀速运，以一定的速度匀速运动某时刻乘务员在传送带适当的位置放上具有一定初速度的质动某时刻乘务员在传送带适当的位置放上具有一定初速度的质量为量为m的皮箱的皮箱(可视为质点可视为质点)，皮箱与传送带之间的动摩擦因数为，皮箱与传送带之间的动摩擦因数为.从该时刻开始，皮箱在传送带上运动的从该时刻开始，皮箱在传送带上运动的vt图象如图乙所示图象如图

16、乙所示(取沿取沿斜面向上的运动方向为正方向，其中斜面向上的运动方向为正方向，其中v1v2)，则下列说法正确的，则下列说法正确的是是()变式训练变式训练 2解析：解析：t1时刻皮箱的速度为零，但皮箱受到合外力不为零，时刻皮箱的速度为零，但皮箱受到合外力不为零，皮箱具有一定的加速度，故皮箱处于加速运动状态，选项皮箱具有一定的加速度，故皮箱处于加速运动状态，选项A错误；错误；由题意和图象可知，物体最终的由题意和图象可知，物体最终的v2沿斜面向上做匀速运动，即传沿斜面向上做匀速运动，即传送带是以送带是以v2的速度顺时针匀速运动的，皮箱的初速度向下，所以的速度顺时针匀速运动的，皮箱的初速度向下，所以皮箱

17、皮箱0t1时间内沿斜面向下做减速运动，其合外力沿斜面向上，时间内沿斜面向下做减速运动，其合外力沿斜面向上，即即mgcosmgsin，得，得tan，故选项，故选项B正确；正确；答案：答案：B 1对能量守恒定律的理解对能量守恒定律的理解(1)某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等，即量和增加量一定相等，即E减减E增增(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等，即减少量和增加量一定相等，即EA减减EB增增这是我们列能量守恒定律方程的两条

18、基本思路这是我们列能量守恒定律方程的两条基本思路三三对能量守恒定律的理解对能量守恒定律的理解2应用能量守恒定律解题的一般步骤应用能量守恒定律解题的一般步骤(1)分清有多少种形式的能分清有多少种形式的能如动能、势能如动能、势能(包括重力势能、弹包括重力势能、弹性势能、电势能等性势能、电势能等)、内能等、内能等在变化在变化(2)明确哪种形式的能增加，哪种形式的能减少，并且列出减明确哪种形式的能增加，哪种形式的能减少，并且列出减少的能量少的能量E减减和增加的能量和增加的能量E增增的表达式的表达式(3)列出能量守恒的关系式列出能量守恒的关系式E减减E增增煤、石油、天然气等常规能源随着人类的开采正在煤、

19、石油、天然气等常规能源随着人类的开采正在急剧减少，并且造成了对生态环境的巨大破坏，因此，新型清洁急剧减少，并且造成了对生态环境的巨大破坏，因此，新型清洁能源的开发利用成为人类的重点课题风能作为一种清洁能源，能源的开发利用成为人类的重点课题风能作为一种清洁能源，对环境的破坏小，可再生，将成为人类未来大规模应用的能源之对环境的破坏小，可再生，将成为人类未来大规模应用的能源之一假设某地区的平均风速是一假设某地区的平均风速是6.0 m/s，已知空气密度是，已知空气密度是1.2 kg/m3，此地有一风车，它的车叶转动时可以形成半径为此地有一风车，它的车叶转动时可以形成半径为20 m的圆面，假的圆面，假如

20、这个风车能将此圆面内如这个风车能将此圆面内10%的气流的动能转变为电能问：的气流的动能转变为电能问：例例 3题型三题型三能量守恒定律的应用能量守恒定律的应用(1)在圆面内，每秒冲击风车车叶的气流的动能是多少？在圆面内，每秒冲击风车车叶的气流的动能是多少？(2)这个风车平均每秒内发出的电能是多少？这个风车平均每秒内发出的电能是多少？【思路指导】【思路指导】风力发电是将风能风力发电是将风能(即空气的动能即空气的动能)转化为电转化为电能，在能的转化过程中能的总量保持不变，单位时间内通过扇叶能，在能的转化过程中能的总量保持不变，单位时间内通过扇叶的空气损失的动能转化为电能的空气损失的动能转化为电能【答

21、案】【答案】(1)1.63105 J(2)1.63104 J如下图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为如下图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为，质量为m的小物块的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于滑道的末端处的墙上，另一端恰位于滑道的末端O点已知在点已知在OM段，物块段，物块A与水平面间的动摩擦因数均为与水平面间的动摩擦因数均为，其余各处的摩擦，其余各处的摩擦不计，重力加速度为不计，重力加速度

22、为g，求：，求：变式训练变式训练 3(1)物块滑到物块滑到O点时的速度大小；点时的速度大小；(2)弹簧为最大压缩量弹簧为最大压缩量d时的弹性势能；时的弹性势能；(设弹簧处于原长时弹设弹簧处于原长时弹性势能为零性势能为零)(3)若物块若物块A能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？是多少？(3)物块物块A被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为Wmgd由能量守恒定律得由能量守恒定律得mghEpmgd解得物块解得物块A能够上升的最大高度为：能够上升的最大高度为：hh2d.思想方法思想方法 技巧运用技巧运用 提升

23、素养提升素养学科素养提升学科素养提升应用动力学观点和功能关系解决力学综合问题应用动力学观点和功能关系解决力学综合问题求解有关相对滑动物体的能量问题的方法：求解有关相对滑动物体的能量问题的方法：1正确分析物体的运动过程，做好受力分析正确分析物体的运动过程，做好受力分析2利用运动学规律，结合牛顿第二定律分析物体的速度关利用运动学规律，结合牛顿第二定律分析物体的速度关系和位移关系系和位移关系3公式公式QFfl相对相对，其中，其中l相对相对为两接触物体间的相对位移，为两接触物体间的相对位移，若物体在传送带上往复运动，则若物体在传送带上往复运动，则l相对相对为总的相对路程为总的相对路程如图所示为一传送带

24、装置模型，斜面的倾角如图所示为一传送带装置模型，斜面的倾角，底，底端经一长度可忽略的光滑圆弧与足够长的水平传送带相连接，质端经一长度可忽略的光滑圆弧与足够长的水平传送带相连接，质量量m2 kg的物体从高的物体从高h30 cm的斜面上由静止开始下滑，它与的斜面上由静止开始下滑，它与斜面的动摩擦因素斜面的动摩擦因素10.25，与水平传送带的动摩擦因数，与水平传送带的动摩擦因数20.5，物体在传送带上运动一段时间以后，物体又回到了斜面上，如此物体在传送带上运动一段时间以后，物体又回到了斜面上，如此反复多次后最终停止在斜面底端已知传送带的速度恒为反复多次后最终停止在斜面底端已知传送带的速度恒为v2.5 m/s，tan0.75，g取取10 m/s2.求：求：例例 4(1)从物体开始下滑到第一次回到斜面的过程中，物体与传送从物体开始下滑到第一次回到斜面的过程中，物体与传送带间因摩擦产生的热量；带间因摩擦产生的热量；(2)从物体开始下滑到最终停在斜面底端，物体在斜面上通过从物体开始下滑到最终停在斜面底端，物体在斜面上通过的总路程的总路程【思路指导】【思路指导】分析物块在斜面上受力情况和运动情况，由分