高考物理一轮复习第五章第4节功能关系能量转化与守恒定律课件

第4节功能关系能量转化与守恒定律一、功能关系能量能量转化能量转化

1.能的概念：一个物体能对外做功，这个物体就具有_______. 2.功能关系：(1)功是__________的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化. (2)做功的过程一定伴随着__________，而且能量转化必通过做功来实现.功能量的变化合外力做正功动能________重力做正功重力势能________弹簧弹力做正功弹性势能________其他力(除重力、弹力外)做正功机械能________3.几种常见的功能关系.增加减少减少增加

功是反映物体间在相互作用的过程中能量变化多少的物理量，功是过程量，它与一段位移相联系；能是用来反映物体做功本领的物理量，它反映了物体的一种状态，故能是状态量，它与某个时刻(或某一位置)相对应.二、能量守恒定律转化转移保持不变

1.内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式________为其他形式，或者从一个物体________到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量____________. 2.表达式：(1)E初＝________，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和.E末

(2)ΔE增＝ΔE减，增加的那些能量的总和等于减少的那些能量的总和.【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)能量在转移或转化过程中，其总量会不断减少.()(2)在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的.()(3)既然能量在转移或转化过程中是守恒的，故没有必要节约能源.()(4)节约可利用能源的目的是减少污染排放.()(5)滑动摩擦力做功时，一定会引起机械能的转化.()答案：(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)√2.下列关于能量转化的现象的说法中，正确的是()

A.用太阳灶烧水是太阳能转化为电能

B.电灯发光是电能转化为光能

C.核电站发电是电能转化为内能

D.生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能

答案：B3.如图5-4-1所示，一小孩从粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的变化情况是()A.重力势能减少，动能不变，机械能减少B.重力势能减少，动能增加，机械能减少C.重力势能减少，动能增加，机械能增加图5-4-1D.重力势能减少，动能增加，机械能守恒答案：B

4.(2023年广东汕头三模)如图5-4-2是某跳水女运动员在三米板的训练中，最后踏板的过程.她从高处落到处于自然状态的跳板上(A位置)，随跳板一同向下运动到最低点(B位置)，对于运动员从开始与跳板接触到运动至最低点的这个过程中，不计空气阻力，下列说法中正确的是()A.跳板对运动员支持力先增大后减小B.运动员先是处于超重后处于失重状态图5-4-2C.跳板对运动员支持力做的功等于运动员机械能的变化量D.运动员的重力势能与跳板的弹性势能之和先增大后减小

解析：除重力之外的其他力做的功等于运动员机械能的变化，所以跳板对运动员支持力做的功等于运动员机械能的变化量，故C正确.答案：C各种力做功对应能量变化定量关系合力做的功动能变化合力对物体做功等于物体动能的增量

W合＝Ek2－Ek1热点1功能关系的理解[热点归纳]1.几种常见的功能关系.各种力做功对应能量变化定量关系重力做的功重力势能变化重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加，且WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2弹簧弹力做的功弹性势能变化弹力做正功，弹性势能减少，弹力做负功，弹性势能增加，且W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2(续表)各种力做功对应能量变化定量关系只有重力、弹簧弹力做功不引起机械能变化系统机械能守恒ΔE＝0非重力和弹力的功机械能变化重力和弹力之外的力做正功，物体的机械能增加，做负功，机械能减少，且W其他＝ΔE(续表)各种力做功对应能量变化定量关系一对相互作用的滑动摩擦力做的总功内能变化作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统内能增加且

Q＝Ffx相对(续表)2.对功能关系的理解和应用.(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.

【典题1】(多选，2023年湖北卷)如图5-4-3所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连.小球套在竖直固定的粗糙杆上，与杆之间的动摩擦因数为0.5.杆上

杆垂直.当小球置于杆上P点时恰好能保持静止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g.小球以某一初速度从M点向下运动到N点，在此过程中，弹簧始终在弹性限度内.下列说法正确的是()

C.从M点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力先变小再变大

D.从M点到P点和从P点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力做功相同图5-4-3MP之间增大，在PN之间减小，即摩擦力先变大后变小，C错误.根据对称性可知，在任意关于P点对称的点，摩擦力大小相等，因此由对称性可知，从M点到P点和从P点到N点的运动过程中，

答案：AD思路导引当小球置于杆上P点时恰好能保持静止，最大静摩擦力等于滑动摩擦力可知在P点重力与最大静摩擦力平衡，可求弹簧弹力及劲度系数.运动过程中摩擦力的大小取决于弹簧弹力的水平分力.两种摩擦力静摩擦力滑动摩擦力不同点能量的转化方面只有能量的转移，没有能量的转化既有能量的转移，又有能量的转化一对摩擦力的总功方面一对静摩擦力所做功的代数和等于零一对滑动摩擦力所做功的代数和为负值，总功W＝－Ff·l相对，即摩擦时产生的热量热点2摩擦力做功[热点归纳]两种摩擦力做功的比较.两种摩擦力静摩擦力滑动摩擦力相同点正功、负功、不做功方面(1)两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做功；(2)静摩擦力做正功时，它的反作用力一定做负功；(3)滑动摩擦力做负功时，它的反作用力可能做正功，可能做负功，还可能不做功；但滑动摩擦力做正功或不做功时，它的反作用力一定做负功(续表)考向1传送带模型中能量的转化问题

1.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等，常依据功能关系或能量守恒定律求解.2.功能关系分析.(1)功能关系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q.(2)对W和Q的理解：①传送带克服摩擦力做的功：W＝Ffx传.②产生的内能：Q＝Ffx相对.

【典题2】(2021

年广东汕头模拟)如图5-4-4所示，传送带在电动机带动下，始终以速度v做匀速运动，现将质量为m的某物块由静止释放在传送带的左端，设传送带足够长，设物块与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，对于物块从静止释放到相对静止这一过程()图5-4-4B.所用时间t＝C.摩擦产生的热量为mv2D.电动机多做的功等于mv2A.物块做匀速直线运动

vμg

解析：物块由静止释放在传送带上时，传送带会给物体一个向前的摩擦力，促使物体向前做匀加速运动，加速度大小f＝ma＝μmg，解得a＝μg，A错误.物块最终和传送带相对静止，即和传动带达到共速，所用时间为t＝

vμg，B正确.期间传送带运动的位移为s＝vt，则可知克服摩擦力所做的功为Wf＝fs＝μmgvt＝mv2，物答案：B

考向2滑块—滑板模型中能量的转化问题

【典题3】(多选，2023年全国乙卷)如图5-4-5所示，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(

图5-4-5A.木板的动能一定等于flB.木板的动能一定小于fl

解析：设物块离开木板时的速度为v1，此时木板的速度为v2，由题意可知v1>v2.设物块的对地位移为xm，木板的对地位移为xM，v0>v1>v2，可得

xm>2xM，则

xm－xM＝l>xM，所以

W＝fxM<fl，B正确，A错误.

答案：BD热点3能量守恒定律的应用[热点归纳]1.对能量守恒定律的两点理解.(1)某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等.(2)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.2.运用能量守恒定律解题的基本思路.3.多过程问题的解题技巧.(1)“合”——初步了解全过程，构建大致的运动图景.(2)“分”——将全过程进行分解，分析每个过程的规律.(3)“合”——找到子过程间的联系，寻找解题方法.

【典题4】竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，上端与木块A连接，物块B叠放在A上，系统处于静止状态，如图5-4-6甲所示.现对B施加竖直向上的拉力F，使B以恒定的加速度a竖直向上做匀加速直线运动，直至分离后一小段时间，力F的大小随B的位移x变化的关系如图乙所示，重力加速度为g，下列说法正确的是()甲乙图5-4-6A.物块B的质量mB＝F2－F1

g＋aB.当物块B运动到x0时，弹簧恰好处于原长位置

C.从0到x0

的过程中，力F与B的重力所做功的代数和等于物块B的动能增加量

D.从0到x0的过程中，力F所做的功小于A和B构成的系统的机械能增加量

解析：由题图乙可知，当B的位移大小为x0

时，A与B恰好分离，A、B间的弹力为零，此时两物块的加速度也相等，即加速度方向向