2025年高考物理一轮总复习课件 第6章 专题强化7 功能关系 能量守恒定律

第六章机械能专题强化七功能关系能量守恒定律核心考点·重点突破提能训练练案[30]核心考点·重点突破1功能关系的理解和应用(能力考点·深度研析)1．对功能关系的理解(1)做功的过程就是能量转化的过程。不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的。(2)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转化，具有一一对应关系，二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等。2．力学中几种常见的功能关系及其表达式力做功能的变化定量关系合外力做功动能变化(1)合外力做正功，动能增加；(2)合外力做负功，动能减少；(3)W＝Ek2－Ek1＝ΔEk重力做功重力势能变化(1)重力做正功，重力势能减少；(2)重力做负功，重力势能增加；(3)WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2力做功能的变化定量关系弹簧弹力做功弹性势能变化(1)弹力做正功，弹性势能减少；(2)弹力做负功，弹性势能增加；(3)W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2除重力和系统内弹簧弹力之外的其他力做功机械能变化(1)其他力做正功，系统的机械能增加；(2)其他力做负功，系统的机械能减少；(3)W＝ΔE一对相互作用的滑动摩擦力的总功内能变化(1)作用于系统的一对滑动摩擦力的总功一定为负值，其绝对值等于系统内能的变化；(2)|W|＝Q＝Ff·L相对►考向1功能关系的理解和应用(多选)如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A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B时恰好对轨道没有压力。已知AP＝3R，重力加速度为g，则小球从P点到B点的运动过程中()AD功能关系的选用原则(1)总的原则是根据做功与能量转化的一一对应关系，确定所选用的定理或规律，若只涉及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的关系分析。(3)只涉及机械能的变化用除重力和系统内弹力之外的力做功与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关系分析。►考向2利用动力学观点和能量观点解答多过程问题

如图所示为一弹射游戏装置，由安装在水平轨道AB左侧的弹射器、半圆轨道CDE、水平轨道EF、四分之一圆弧轨道FO4、IO2、对称圆弧轨道GO4、HO2等组成。CDE半径r1＝0.9m，EF长度L＝4.5m，FO4、IO2半径r2＝0.6m，GO4、HO2半径r3＝0.3m、圆心角θ＝37°。C点略高于B点且在同一竖直线上，其余各段轨道平滑连接。可视为质点的滑块质量m＝1kg，锁定在弹射器上的A点，解除锁定后滑块在水平轨道AB上运动了l＝0.2m，从B点贴着C点进入半圆轨道，滑块在C点对半圆轨道的压力恰好为零。除水平轨道AB、EF外其余轨道均光滑，滑块与水平轨道AB间的动摩擦因数μ1＝0.2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：(1)弹射器的弹性势能Ep；(2)若滑块从G点飞出后从H点进入轨道，滑块在G点速度vG的大小；(3)若滑块在运动过程中不脱离轨道且经过了F点，滑块与水平轨道EF的动摩擦因数μ的范围。1．分析思路(1)受力与运动分析：根据物体的运动过程分析物体的受力情况，以及不同运动过程中力的变化情况；(2)做功分析：根据各种力做功的不同特点，分析各种力在不同运动过程中的做功情况；(3)功能关系分析：运用动能定理、机械能守恒定律或能量守恒定律进行分析，选择合适的规律求解。2．方法技巧(1)“合”——整体上把握全过程，构建大致的运动情景；(2)“分”——将全过程进行分解，分析每个子过程对应的基本规律；(3)“合”——找出各子过程之间的联系，以衔接点为突破口，寻求解题最优方案。【跟踪训练】(对功能关系的理解)(多选)第22届哈尔滨冰雪大世界开门迎客了，近400m长的极速大滑梯是大人、孩子最喜欢的王牌娱乐项目。一名游客坐在雪橇上下滑了一段路程，重力对他做功3000J，他克服阻力做功500J，则在此过程中这名游客()A．重力势能增加了3000JB．动能增加了3000JC．动能增加了2500JD．机械能减少了500JCD[解析]

重力做正功，所以游客的重力势能减少了3000J，A错误；合力做的功等于动能的增加量，所以动能增加了3000J－500J＝2500J，B错误，C正确；游客的机械能等于动能与重力势能的总和，重力势能减少了3000J，动能增加了2500J，所以机械能减少了500J，D正确。(多选)(功能关系中的图像问题)一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ

所示，重力加速度取10m/s2。则()A．物块下滑过程中机械能不守恒B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5C．物块下滑时加速度的大小为6.0m/s2D．当物块下滑2.0m时机械能损失了12JAB(1)C、D两点间的距离x；(2)物块从B点运动到E点的时间t；(3)EF轨道的长度L2以及物块最后停止的位置到F点的距离s。2能量守恒定律的理解和应用(能力考点·深度研析)1．能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。2．对能量守恒定律的两点理解(1)某些形式增加的总能量ΔE增等于其他形式减少的总能量ΔE减。(2)某些物体增加的总能量ΔE增等于其他物体减少的总能量ΔE减。运用能量守恒定律解题的基本思路【跟踪训练】(能量守恒定律的应用)(多选)如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态。小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。在上述过程中()A．弹簧的最大弹力为μmgB．物块克服摩擦力做的功为2μmgsC．弹簧的最大弹性势能为μmgsBC[答案]

(1)2m/s

(2)0.4m

(3)6J(1)物体A向下运动刚到C点时的速度大小；(2)弹簧的最大压缩量；(3)弹簧的最大弹性势能。3摩擦力做功与能量转化的关系(能力考点·深度研析)1．静摩擦力和滑动摩擦力做功特点的比较类型比较静摩擦力做功滑动摩擦力做功不同点能量转化方面只有机械能从一个物体转移到另一个物体，而没有机械能转化为其他形式的能(1)一部分机械能从一个物体转移到另一个物体(2)一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类型比较静摩擦力做功滑动摩擦力做功不同点一对摩擦力的总功的特点一对静摩擦力所做功的代数和总等于零一对滑动摩擦力做功的代数和总是负值，总功W＝－Ffs相对，即发生相对滑动时产生的热量相同点做功情况两种摩擦力对物体可以做正功，也可以做负功，还可以不做功2.注意区分摩擦力做功和摩擦生热(1)无论是计算滑动摩擦力做功，还是计算静摩擦力做功，都应代入物体相对地面的位移。(2)公式Q＝Ff·s

相对中s相对为两接触物体间的相对位移，若物体在接触面上做往复运动，则s相对为总的相对路程。►考向1滑块—木板模型中能量的转化问题(多选)(2023·全国乙卷)如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块(可视为质点)从木板上的左端以速度v0开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时()A．木板的动能一定等于flB．木板的动能一定小于flBD滑块—木板模型的解题思路(1)解决滑块—木板模型问题的关键是先对物体进行动态分析和终态推断，灵活巧妙地从能量的观点和力的观点来揭示其本质特征，然后列方程联立求解。

(2)解题思路►考向2传送带模型中能量的转化问题(多选)如图甲所示，倾角为θ＝37°的传送带在电动机带动下沿顺时针方向匀速转动，将一质量为m＝10kg的木箱(可视为质点)轻放到传送带底端A，木箱运动的速度v随时间t变化的图像如图乙所示，t＝10s时刻木箱到达传送带上端B。重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。则()ABCA．木箱放上传送带先做匀加速运动，其加速度大小为0.4m/s2B．木箱与传送带之