2024版高考物理一輪總復(fù)習(xí)專(zhuān)題五機(jī)械能第4講功能關(guān)系能量守恒課件

第4講功能關(guān)系、能量守恒一、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(guò)程一定伴隨著__________，而且__________必通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn).

能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化二、能量守恒定律1.內(nèi)容：能量既不會(huì)__________，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式________為另一種形式，或者從一個(gè)物體________到別的物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量__________.

2.表達(dá)式：(1)E1＝E2；(2)ΔE減＝________.

憑空產(chǎn)生轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變?chǔ)增1.[能量守恒]上端固定的一根細(xì)線下面懸掛一擺球，擺球在空氣中擺動(dòng)，擺動(dòng)的幅度越來(lái)越小.對(duì)此現(xiàn)象下列說(shuō)法正確的是(

)A.擺球機(jī)械能守恒B.總能量守恒，擺球的機(jī)械能正在減少，減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.能量正在消失D.只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化【答案】B

考點(diǎn)1功能關(guān)系的理解和應(yīng)用[基礎(chǔ)考點(diǎn)]1.應(yīng)用能量守恒定律解題的基本步驟2.常見(jiàn)的功能關(guān)系例1

(2021年全國(guó)卷)如圖，一傾角為θ的光滑斜面上有50個(gè)減速帶(圖中未完全畫(huà)出)，相鄰減速帶間的距離均為d，減速帶的寬度遠(yuǎn)小于d；一質(zhì)量為m的無(wú)動(dòng)力小車(chē)(可視為質(zhì)點(diǎn))從距第一個(gè)減速帶L處由靜止釋放.已知小車(chē)通過(guò)減速帶損失的機(jī)械能與到達(dá)減速帶時(shí)的速度有關(guān).觀察發(fā)現(xiàn)，小車(chē)通過(guò)第30個(gè)減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度均相同.小車(chē)通過(guò)第50個(gè)減速帶后立刻進(jìn)入與斜面光滑連接的水平地面，繼續(xù)滑行距離s后停下.已知小車(chē)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g.(1)求小車(chē)通過(guò)第30個(gè)減速帶后，經(jīng)過(guò)每一個(gè)減速帶時(shí)損失的機(jī)械能；(2)求小車(chē)通過(guò)前30個(gè)減速帶的過(guò)程中在每一個(gè)減速帶上平均損失的機(jī)械能；(3)若小車(chē)在前30個(gè)減速帶上平均每一個(gè)損失的機(jī)械能大于之后每一個(gè)減速帶上損失的機(jī)械能，則L應(yīng)滿足什么條件?

[解題方略]

功能關(guān)系的理解和應(yīng)用(1)功能關(guān)系反映了做功和能量轉(zhuǎn)化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，功是能量轉(zhuǎn)化的量度和原因，在不同問(wèn)題中的具體表現(xiàn)不同.(2)根據(jù)功能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，判定能的轉(zhuǎn)化情況.(3)可以根據(jù)能量轉(zhuǎn)化角度，確定是什么力做功，尤其可以方便計(jì)算變力做的功.1.(多選)如圖所示，建筑工地上載人升降機(jī)用不計(jì)質(zhì)量的細(xì)鋼繩跨過(guò)定滑輪與一電動(dòng)機(jī)相連，通電后電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)升降機(jī)沿豎直方向先勻加速上升后勻速上升.摩擦及空氣阻力均不計(jì).則(

)A.升降機(jī)勻加速上升過(guò)程中，升降機(jī)底板對(duì)人做的功等于人增加的動(dòng)能B.升降機(jī)勻加速上升過(guò)程中，升降機(jī)底板對(duì)人做的功等于人增加的機(jī)械能C.升降機(jī)勻速上升過(guò)程中，升降機(jī)底板對(duì)人做的功等于人增加的機(jī)械能D.升降機(jī)上升的全過(guò)程中，升降機(jī)拉力做的功大于升降機(jī)和人增加的機(jī)械能【答案】BC2.(多選)如圖所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平方向的夾角為θ，物塊a通過(guò)平行于傳送帶的輕繩跨過(guò)光滑定滑輪與物塊b相連，b的質(zhì)量為m.開(kāi)始時(shí)a、b及傳送帶均靜止，且a不受傳送帶摩擦力作用，現(xiàn)讓傳送帶順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在b下降h高度(未與地面相碰)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(

)A.物塊a重力勢(shì)能增加mghB.摩擦力對(duì)a做的功小于a增加的機(jī)械能C.摩擦力對(duì)a做的功等于a、b動(dòng)能增加之和D.任意時(shí)刻，重力對(duì)a、b做功的瞬時(shí)功率大小不相等【答案】ABC

考點(diǎn)2摩擦力做功的特點(diǎn)及應(yīng)用[能力考點(diǎn)]1.兩種摩擦力做功的比較靜摩擦力做功滑動(dòng)摩擦力做功互為作用力與反作用力的一對(duì)靜摩擦力所做功的代數(shù)和為零，即要么一正一負(fù)，要么都不做功互為作用力與反作用力的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做功的代數(shù)和為負(fù)值，即至少有一個(gè)力做負(fù)功只有能量的轉(zhuǎn)移，沒(méi)有能量的轉(zhuǎn)化既有能量的轉(zhuǎn)移，又有能量的轉(zhuǎn)化兩種摩擦力都可以對(duì)物體做正功或者負(fù)功，還可以不做功2.三步求解相對(duì)滑動(dòng)物體的能量問(wèn)題例2

(多選)一物塊在高3.0m、長(zhǎng)5.0m的斜面頂端從靜止開(kāi)始沿斜面下滑，其重力勢(shì)能和動(dòng)能隨下滑距離s的變化如圖中直線Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2.則(

)A.物塊下滑過(guò)程中機(jī)械能不守恒B.物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5C.物塊下滑時(shí)加速度的大小為6.0m/s2D.當(dāng)物塊下滑2.0m時(shí)機(jī)械能損失了12J【答案】AB

【解析】下滑5

m的過(guò)程中，重力勢(shì)能減少30

J，動(dòng)能增加10

J，減小的重力勢(shì)能并不等于增加的動(dòng)能，所以機(jī)械能不守恒，A正確；斜面高3

m、長(zhǎng)5

m，則斜面傾角為θ＝37°.令斜面底端為零勢(shì)面，則物塊在斜面頂端時(shí)的重力勢(shì)能mgh＝30

J，可得質(zhì)量m＝1

kg，下滑5

m過(guò)程中，由功能原理，機(jī)械能的減少量等于克服摩擦力做的功，μmgcos

θ·s＝20

J，得μ＝0.5，B正確；由牛頓第二定律mgsin

θ－μmgcos

θ＝ma，得a＝2

m/s2，C錯(cuò)誤；物塊下滑2.0

m時(shí)，重力勢(shì)能減少12

J，動(dòng)能增加4

J，所以機(jī)械能損失了8

J，D錯(cuò)誤.

2.將三個(gè)木板1、2、3固定在墻角，木板與墻壁和地面構(gòu)成了三個(gè)不同的三角形，如圖所示，其中1與2底邊相同，2和3高度相同.現(xiàn)將一個(gè)可以視為質(zhì)點(diǎn)的物塊分別從三個(gè)木板的頂端由靜止釋放，并沿木板下滑到底端，物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ均相同.在這三個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法不正確的是(

)A.沿著1和2下滑到底端時(shí)，物塊的速率不同，沿著2和3下滑到底端時(shí)，物塊的速率相同B.沿著1下滑到底端時(shí)，物塊的速度最大C.物塊沿著3下滑到底端的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量是最多的D.物塊沿著1和2下滑到底端的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量是一樣多的【答案】A

“STS問(wèn)題”巧遷移——與生產(chǎn)、生活相關(guān)的能量守恒問(wèn)題類(lèi)型一

列車(chē)車(chē)廂間的摩擦緩沖裝置例3如圖是安裝在列車(chē)車(chē)廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖.圖中①和②為楔塊，③和④為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦.在車(chē)廂相互撞擊使彈簧壓縮的過(guò)程中(

)A.緩沖器的機(jī)械能守恒B.摩擦力做功消耗機(jī)械能C.墊板的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能【答案】B

【解析】在車(chē)廂相互撞擊使彈簧壓縮過(guò)程中，由于要克服摩擦力做功，且緩沖器所受合外力做功不為零，因此機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)誤；克服摩擦力做功消耗機(jī)械能，B正確；撞擊以后墊板和車(chē)廂有相同的速度，因此動(dòng)能并不為零，C錯(cuò)誤；壓縮彈簧過(guò)程彈簧的彈性勢(shì)能增加，并沒(méi)有減小，D錯(cuò)誤.類(lèi)型二

兒童樂(lè)園中的蹦床運(yùn)動(dòng)例4在兒童樂(lè)園的蹦床項(xiàng)目中，小孩在兩根彈性繩和蹦床的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)上下彈跳.如圖所示，某次蹦床活動(dòng)中小孩靜止時(shí)處于O點(diǎn)，當(dāng)其彈跳到最高點(diǎn)A后下落可將蹦床壓到最低點(diǎn)B.小孩可看成質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力.下列說(shuō)法正確的是(

)A.從A運(yùn)動(dòng)到O，小孩重力勢(shì)能減少量大于動(dòng)能增加量B.從O運(yùn)動(dòng)到B，小孩動(dòng)能減少量等于蹦床彈性勢(shì)能增加量C.從A運(yùn)動(dòng)到B，小孩機(jī)械能減少量小于蹦床彈性勢(shì)能增加量D.若從B返回到A，小孩機(jī)械能增加量等于蹦床彈性勢(shì)能減少量【答案】A

【解析】從A運(yùn)動(dòng)到O，小孩重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能增加量與彈性繩的彈性勢(shì)能的增加量之和，A正確；從O運(yùn)動(dòng)到B，小孩動(dòng)能和重力勢(shì)能的減少量等于彈性繩和蹦床的彈性勢(shì)能的增加量，B錯(cuò)誤；從A運(yùn)動(dòng)到B，小孩機(jī)械能減少量大于蹦床彈性勢(shì)能增加量，C錯(cuò)誤；若從B返回到A，小孩機(jī)械能增加量等于蹦床和彈性繩彈性勢(shì)能減少量之和，D錯(cuò)誤.類(lèi)型三

帶有儲(chǔ)能裝置的汽車(chē)?yán)?

(多選)某汽車(chē)研發(fā)機(jī)構(gòu)在汽車(chē)的車(chē)輪上安裝了小型發(fā)電機(jī)，將減速時(shí)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存在蓄電池中，以達(dá)到節(jié)能的目的.某次測(cè)試中，汽車(chē)以額定功率行駛一段距離后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，測(cè)出了汽車(chē)動(dòng)能Ek與位移x的關(guān)系圖像如圖所示，其中①是關(guān)閉儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線，②是開(kāi)啟儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線.已知汽車(chē)的質(zhì)量為1000kg，設(shè)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受地面阻力恒定，空氣阻力不計(jì).根據(jù)圖像所給的信息可求出(

)A.汽車(chē)行駛過(guò)程中所受地面的阻力為1000NB.汽車(chē)的額定功率為80kWC.汽車(chē)加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為22.5sD.汽車(chē)開(kāi)啟儲(chǔ)能裝置后向蓄電池提供的電能為5×105J【答案】BD

類(lèi)型四

工地上運(yùn)送建筑材料的傳送帶傳送帶本身是一個(gè)力與運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，也同時(shí)涉及功和能的變化，這主要表現(xiàn)為兩方面：一是求電動(dòng)機(jī)因傳送帶傳送物體而多做的功W，可用W＝ΔEk+ΔEp+Q，其中ΔEk表示被傳送物體動(dòng)能的增量、ΔEp表示被傳送物體重力勢(shì)能的增量(如果受電場(chǎng)力要考慮物體電勢(shì)能的變化)、Q表示因摩擦而產(chǎn)生的熱量；二是求物體與傳送帶之間發(fā)生的相對(duì)位移(或相對(duì)路程)s.例6

(2022年廣州一中月考)如圖甲所示，傾角為37°的傳送帶以速度v0＝3m/s順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，兩傳動(dòng)輪之間的距離足夠長(zhǎng)，質(zhì)量m＝2kg的滑塊從左側(cè)底端以一定速度滑上