高考一轮复习 功能关系、能量守恒定律

1、一、功能关系一、功能关系(1)能的概念：一个物体能对外做功，这个物体能的概念：一个物体能对外做功，这个物体就具有能量就具有能量第第4讲讲功能关系、能量守恒定律功能关系、能量守恒定律(2)功能关系功能关系功是功是_的量度，即做了多少功就有的量度，即做了多少功就有_发发生了转化生了转化做功的过程一定伴随着做功的过程一定伴随着_，而且，而且_必通过做功来实现必通过做功来实现能量转化能量转化多少能量多少能量能量的转化能量的转化能量的转化能量的转化力做功力做功能的变化能的变化定量关系定量关系合力的功合力的功动能变化动能变化W WE Ek2k2E Ek1k1E Ek k重力的功重力的功重力势能重力势能变化

2、变化(1)(1)重力做正功，重力势能减少重力做正功，重力势能减少(2)(2)重力做负功，重力势能增加重力做负功，重力势能增加(3)(3)W WG GE Ep pE Ep1p1E Ep2p2弹簧弹力的功弹簧弹力的功弹性势能弹性势能变化变化(1)(1)弹力做正功，弹性势能减少弹力做正功，弹性势能减少(2)(2)弹力做负功，弹性势能增加弹力做负功，弹性势能增加(3)(3)W WF FE Ep pE Ep1p1E Ep2p2(3)几种常见的功能关系及其表达式几种常见的功能关系及其表达式力做功力做功能的变化能的变化定量关系定量关系只有重力、只有重力、弹簧弹力做功弹簧弹力做功不引起机不引起机械能变化械能变

3、化机械能守恒机械能守恒E E0 0除重力和弹簧除重力和弹簧弹力之外的其弹力之外的其他力做的功他力做的功机械能机械能变化变化(1)(1)其他力做多少正功，物体的其他力做多少正功，物体的机械能就增加多少机械能就增加多少(2)(2)其他力做多少负功，物体的其他力做多少负功，物体的机械能就减少多少机械能就减少多少(3)(3)W WE E一对相互作一对相互作用的滑动摩擦用的滑动摩擦力的总功力的总功内能变化内能变化(1)(1)作用于系统的一对滑动摩擦作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统内能增加力一定做负功，系统内能增加(2)(2)Q QfLfL相对相对1(单选单选)升降机底板上放一质量为升降机底板上

4、放一质量为100 kg的物体，物体随升的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到时速度达到4 m/s，则此，则此过程中过程中(g取取10 m/s2) ()A升降机对物体做功升降机对物体做功5 800 JB合外力对物体做功合外力对物体做功5 800 JC物体的重力势能增加物体的重力势能增加500 JD物体的机械能增加物体的机械能增加800 J【即学即练即学即练】答案答案A二、能量守恒定律二、能量守恒定律1内容内容：能量既不会消灭，也：能量既不会消灭，也_它只会从一种形它只会从一种形式式_为其他形式，或者从一个物体为其他形式，或者从一个物体_到另一个物到另

5、一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量体，而在转化和转移的过程中，能量的总量_2表达式表达式：E减减_不会创生不会创生转移转移保持不变保持不变E增增转化转化2说明下列有关能量转化的问题中，分别是什么能向什说明下列有关能量转化的问题中，分别是什么能向什么能的转化么能的转化(1)列车刹车时由运动变为静止；列车刹车时由运动变为静止；(2)太阳能电池发电；太阳能电池发电；(3)风力发电；风力发电；(4)潮汐发电；潮汐发电；(5)太阳能热水器工作时；太阳能热水器工作时；(6)汽车由静止启动汽车由静止启动答案答案(1)动能动能内能内能(2)太阳能太阳能电能电能(3)风能风能(空空气动能气动能)电能电

6、能(4)水的势能水的势能电能电能(5)太阳能太阳能内能内能(6)化学能化学能动能动能【即学即练即学即练】【典例典例1】 (多选多选)如图如图441所示，在抗洪救灾中，所示，在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索，用恒力一架直升机通过绳索，用恒力F竖直向上拉起一个竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法正确的有此过程中，以下说法正确的有 ()题型一对功能关系的理解题型一对功能关系的理解图图4-4-1A力力F所做功减去克服空气阻力所做的

7、功等于重力势能的所做功减去克服空气阻力所做的功等于重力势能的 增量增量B木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量C力力F、重力、空气阻力三者合力所做的功等于木箱动能、重力、空气阻力三者合力所做的功等于木箱动能 的增量的增量D力力F和空气阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量和空气阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量解析解析对木箱受力分析如图所示，则由动能定理：对木箱受力分析如图所示，则由动能定理：WFmghWFfEk，故，故C对对由上式得：由上式得：WFWFfEkmgh，故，故A错、错、D对对由重力做功与重力势能变化关系知由重力做功与重力势能变化关系知B对

8、，故对，故B、C、D对对答案答案BCD7.7.从地面竖直上抛一个质量为从地面竖直上抛一个质量为m m的小球，小球上升的的小球，小球上升的最大高度为最大高度为h h. .设上升和下降过程中空气阻力大小恒定设上升和下降过程中空气阻力大小恒定为为F Ff f. .下列说法正确的是下列说法正确的是( () )A A小球上升的过程中动能减少了小球上升的过程中动能减少了mghmghB B小球上升和下降的整个过程中机械能减少了小球上升和下降的整个过程中机械能减少了F Ff fh hC C小球上升的过程中重力势能增加了小球上升的过程中重力势能增加了mghmghD D小球上升和下降的整个过程中动能减少了小球上升

9、和下降的整个过程中动能减少了F Ff fh h学案练习学案练习功能关系的选用技巧功能关系的选用技巧1在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能的变化用动能定理分析动能的变化用动能定理分析2只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析的关系分析3只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析机械能变化的关系分析4只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析关系分析借题发挥借题发挥【

10、典例典例2】 如图如图443所示在水平地面上固所示在水平地面上固定一个半径为定一个半径为R的半圆形轨道，其中圆弧的半圆形轨道，其中圆弧部分光滑，水平段长为部分光滑，水平段长为L，一质量为，一质量为m的的小物块紧靠一根被压缩的弹簧固定在水小物块紧靠一根被压缩的弹簧固定在水题型二能量转化与守恒定律的应用题型二能量转化与守恒定律的应用图图4-4-3平轨道的最右端，小物块与水平轨道间的动摩擦因数为平轨道的最右端，小物块与水平轨道间的动摩擦因数为，现突然释放小物块，小物块被弹出，恰好能够到达圆弧轨道现突然释放小物块，小物块被弹出，恰好能够到达圆弧轨道的最高点的最高点A，取，取g10 m/s2，且弹簧长度

11、忽略不计，求：，且弹簧长度忽略不计，求：(1)小物块的落点距小物块的落点距O的距离；的距离；(2)小物块释放前弹簧具有的弹性势能小物块释放前弹簧具有的弹性势能B3.B3.如图所示，如图所示，A A、B B质量分别为质量分别为m mA A0.7kg0.7kg，m mB B0.2kg0.2kg， A A与水平桌面的动摩擦因数与水平桌面的动摩擦因数0.20.2，当，当B B从静止下降从静止下降 h h0.3m0.3m，A A没碰到滑轮，没碰到滑轮，B B没着地，不计绳子质量和没着地，不计绳子质量和 滑轮的摩擦，取滑轮的摩擦，取g g10m/s210m/s2求物体求物体B B获得的速度大获得的速度大

12、小。小。( (结果可用根号表示结果可用根号表示) )学案练习学案练习B2.B2.如图所示，质量为如图所示，质量为M M、长度为、长度为l l的小车静止在光滑的水平面的小车静止在光滑的水平面上质量为上质量为m m的小物块的小物块( (可视为质点可视为质点) )放在小车的最左端，现用放在小车的最左端，现用一水平恒力一水平恒力F F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动小物块和小车之间的摩擦力为直线运动小物块和小车之间的摩擦力为f f，小物块滑到小车，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为的最右端时，小车运动的距离为x.x.在这个过程中，以下

13、结论在这个过程中，以下结论正确的是正确的是( () ) A A小物块到达小车最右端时具有的动能为小物块到达小车最右端时具有的动能为(F(Ff)(Lf)(Lx)x)B B小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为fxfxC C小物块和小车组成的系统产生的热量为小物块和小车组成的系统产生的热量为fLfLD D小物块和小车增加的机械能为小物块和小车增加的机械能为FxFx 1滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以做负功，还可以不做滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以做负功，还可以不做功；功；(2)在相互摩擦的物体系统中，一对

14、相互作用的滑动摩擦力，对在相互摩擦的物体系统中，一对相互作用的滑动摩擦力，对物体系统所做总功的多少与路径有关，其值是负值，绝对值等物体系统所做总功的多少与路径有关，其值是负值，绝对值等于摩擦力与相对位移的积，即于摩擦力与相对位移的积，即|W|Ffl相对相对，表示物体系统损失了，表示物体系统损失了机械能，克服了摩擦力做功，机械能，克服了摩擦力做功，E损损QFfl相对相对(摩擦生热摩擦生热)；(3)一对滑动摩擦力做功的过程中能量的转化和转移的情况：一一对滑动摩擦力做功的过程中能量的转化和转移的情况：一是相互摩擦的物体通过摩擦力做功将部分机械能转移到另一个是相互摩擦的物体通过摩擦力做功将部分机械能转

15、移到另一个物体上；二是部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机物体上；二是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械能的损失量借题发挥借题发挥2运用能量守恒定律解题的基本思路运用能量守恒定律解题的基本思路传送带模型是高中物理中比较成熟的模型，一般设问的角度有传送带模型是高中物理中比较成熟的模型，一般设问的角度有两个：两个：(1)动力学角度动力学角度：如求物体在传送带上运动的时间、物体在传送：如求物体在传送带上运动的时间、物体在传送带上能达到的速度、物体相对传送带滑过的位移，依据牛顿第带上能达到的速度、物体相对传送带滑过的位移，依据牛顿第二定律结合运动学规律求解二定律结合运动学规

16、律求解(2)能量的角度能量的角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解若利用公式等，常依据功能关系或能量守恒定律求解若利用公式QFfl相对相对求摩擦热，式中求摩擦热，式中l相对相对为两接触物体间的相对位移，若物体在为两接触物体间的相对位移，若物体在传送带上往复运动时，则传送带上往复运动时，则l相对相对为总的相对路程为总的相对路程“传送带传送带”模模型型(2013常州模拟常州模拟)如图如图445所示，一质量所示，一质量为为m2 kg的滑块从半径为的滑块从半径为R0.2 m的光滑的光滑四分之一圆弧轨道的顶端四分之一圆弧轨道的顶端A处由静止滑下，处由静止滑下，A点和圆弧对应的圆心点和圆弧对应的圆心O点等高，圆弧的底点等高，圆弧的底图图4-4-5端端B与水平传送带平滑相接已知传送带匀速运行速度为与水平传送带平滑相接已知传送带匀速运行速度为v04 m/