高考物理总复习第五章机械能及其守恒定律第17讲功能关系能量守恒定律

机械能及其守恒定律第五章第17讲功效关系能量守恒定律1/41考纲要求考情分析命题趋势1.对功效关系了解Ⅱ2．摩擦力做功与能量转化Ⅱ3．能量转化规律应用Ⅱ·全国卷Ⅲ，20·北京卷，18·广东卷，16·上海卷，11·全国卷Ⅱ，20功效关系和能量守恒定律是从总体上把握力和运动本质，高考中以选择题和计算题形式考查2/41栏目导航板块一板块二板块三板块四3/411．功效关系(1)功是__________量度，即做了多少功就有__________发生了转化．(2)做功过程一定伴伴随____________，____________能够经过做功来实现．考点功效关系能量守恒定律能量转化

多少能量

能量转化

能量转化

4/412．能量守恒定律(1)能量守恒定律内容，能量既不会凭空________，也不会凭空消失，它只能从一个形式________为另一个形式，或者从一个物体________到别物体，在转化或转移过程中，能量总量__________.(2)能量守恒定律表示式：ΔE减＝__________.(3)对定律了解①某种形式能降低，一定存在其它形式能增加，且降低许和增加量一定相等．②某个物体能量降低，一定存在其它物体能量增加，且降低许和增加量一定相等．这也是我们列能量守恒定律方程式两条基本思绪．产生

转化

转移

保持不变

ΔE增

5/411．请判断以下表述是否正确，对不正确表述，请说明原因．(1)力对物体做了多少功，物体就有多少能．(

)解析：功是能量“转化”量度，力对物体做了多少功，物体就改变了多少能．(2)能量在转化或转移过程中，其总量有可能增加．(

)解析：依据能量守恒定律知，能量在转化或转移过程中，其总量保持不变．(3)能量在转化或转移过程中，其总量会不停降低．(

)解析：同(2)．×

×

×

6/41(4)能量在转化或转移过程中总量保持不变，故没有必要节约能源．(

)解析：能量即使守恒，但能量转化含有方向性，在能源利用过程中，即在能量转化过程中，能量从便于利用变成不便于利用，故应节约能源．(5)能量转化和转移含有方向性，且现在可利用能源有限，故必须节约能源．(

)(6)滑动摩擦力做功时，一定会引发能量转化．(

)×

√√7/411．对功效关系了解(1)做功过程就是能量转化过程．不一样形式能量发生相互转化能够经过做功来实现．(2)功是能量转化量度，功和能关系，一是表达在不一样性质力做功，对应不一样形式能转化，含有一一对应关系，二是做功多少与能量转化多少在数值上相等．

一对功效关系了解8/412．几个常见功效关系及其表示式各种力做功对应能改变定量关系协力功动能改变协力对物体做功等于物体动能增量W合＝Ek2－Ek1重力功重力势能改变重力做正功，重力势能降低，重力做负功，重力势能增加，且WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2弹簧弹力功弹性势能改变弹力做正功，弹性势能降低，弹力做负功，弹性势能增加，且W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep29/41各种力做功对应能改变定量关系只有重力、弹簧弹力功不引发机械能改变机械能守恒ΔE＝0非重力和弹力功机械能改变除重力和弹力之外其它力做正功，物体机械能增加，做负功，机械能降低，且W其它＝ΔE电场力功电势能改变电场力做正功，电势能降低，电场力做负功，电势能增加，且W电＝－ΔEp滑动摩擦力功内能改变滑动摩擦力做功引发系统内能增加ΔE内＝Ffl相对10/41功效关系选取标准(1)在应用功效关系处理详细问题过程中，若只包括动能改变用动能定理分析．(2)只包括重力势能改变用重力做功与重力势能改变关系分析．(3)只包括机械能改变用除重力和弹力之外力做功与机械能改变关系分析．(4)只包括电势能改变用电场力做功与电势能改变关系分析．11/41B

12/4113/411．静摩擦力做功(1)静摩擦力能够做正功，也能够做负功，还能够不做功．(2)相互作用一对静摩擦力做功代数和总等于零．(3)静摩擦力做功时，只有机械能相互转移，不会转化为内能．

二摩擦力做功与能量转化14/412．滑动摩擦力做功特点(1)滑动摩擦力能够做正功，也能够做负功，还能够不做功．(2)相互间存在滑动摩擦力系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果：①机械能全部转化为内能；②有一部分机械能在相互摩擦物体间转移，另外一部分转化为内能．(3)摩擦生热计算：Q＝Ffx相对．其中x相对为相互摩擦两个物体间相对旅程．从功角度看，一对滑动摩擦力对系统做功等于系统内能增加量；从能量角度看，其它形式能量降低许等于系统内能增加量．15/41求解相对滑动过程中能量转化问题思绪1．正确分析物体运动过程，做好受力分析．2．利用运动学公式，结合牛顿第二定律分析物体速度关系及位移关系．3．公式Q＝Ffx相对中x相对为两接触物体间相对位移，若物体在传送带上做往复运动时，则x相对为总相对旅程．16/41[例2](·河南洛阳诊疗)电机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m小木块由静止轻放在传送带上，如图所表示．若小木块与传送带之间动摩擦因数为μ，当小木块与传送带相对静止时，求：(1)小木块位移；(2)传送带转过旅程；(3)小木块取得动能；(4)摩擦过程产生热量；(5)电机带动传送带匀速传动输出总能量．[思维导引](1)小木块刚放上传送带时加速度方向怎样？运动性质怎样？(2)摩擦生成热量计算公式是什么？电动机多输出能量转化成了什么能量？17/4118/41[思维导引](1)加速度方向水平向右，小木块做匀加速直线运动．(2)Q＝Ffl相对，电动机多输出能量转化成了小木块动能与摩擦生热之和．19/411．应用能量守恒定律基本思绪(1)某种形式能降低，一定存在其它形式能增加，且降低许和增加量一定相等；(2)某个物体能量降低，一定存在其它物体能量增加，且降低许和增加量一定相等．2．应用能量守恒定律解题步骤(1)分清有多少形式能(动能、势能、内能等)发生改变．(2)明确哪种形式能量增加，哪种形式能量降低，而且列出降低能量ΔE减和增加能量ΔE增表示式．(3)列出能量守恒关系式ΔE减＝ΔE增．三能量转化规律应用20/41能量问题解题方法(1)包括能量转化问题解题方法①当包括滑动摩擦力做功，机械能不守恒时，普通应用能转化和守恒定律．②解题时，首先确定初末状态，然后分析状态改变过程中哪种形式能量降低，哪种形式能量增加，求出降低能量总和ΔE减和增加能量总和ΔE增，最终由ΔE减＝ΔE增列式求解．21/41(2)包括弹簧类问题能量问题解题方法两个或两个以上物体与弹簧组成系统相互作用过程，含有以下特点：①能量改变上，假如只有重力和系统内弹簧弹力做功，系统机械能守恒．②假如系统中每个物体除弹簧弹力外所受合外力为零，则当弹簧伸长或压缩到最大程度时两物体速度相同．③当弹簧为自然状态时系统内某一端物体含有最大速度．22/41[例3](·江苏启东一模)如图所表示，一物体质量m＝2kg，在倾角θ＝37°斜面上A点以初速度v0＝3m/s下滑，A点距弹簧上端B距离AB＝4m．当物体抵达B点后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC＝0.2m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到最高位置为D点，D点距A点距离AD＝3m．挡板及弹簧质量不计，g取10m/s2，sin37°＝0.6，求：(1)物体与斜面间动摩擦因数μ；(2)弹簧最大弹性势能Epm.23/4124/41答案：

(1)0.52

(2)24.5J25/41解析：对物体应用动能定理知，力F对木箱做功应等于木箱机械能增量和木箱克服摩擦力所做功之和，选项A、B错误，选项D正确；选项C显然正确．CD

26/412．(多项选择)如图所表示，一轻质弹簧一端固定在墙上O点，另一端可自由伸长到B点．今使一质量为m小物体靠着弹簧，将弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能在水平面上运动到C点静止，已知AC＝l；若将小物体系在弹簧上，在A点由静止释放，则小物体将做减速直到最终静止，设小物体经过总旅程为s，则以下说法中可能是(

)A．s>l B．s＝l

C．s<l D．无法判断解析：第一个情况下弹簧弹性势能全部转化为内能，有Q＝Ffl＝E弹，第二种情况下有可能停在B点(弹性势能全转化为内能)，此时s＝l，也可能停在其它位置，这么末态弹性势能不为零，转化为内能量也会小一些，所以小物体经过总旅程小于l.选项B、C正确．BC

27/413．如图所表示，质量为M、长度为L小车静止在光滑水平面上，质量为m小物块放在小车最左端，现用一水平力F作用在小物块上，小物块与小车之间摩擦力为Ff，经过一段时间小车运动位移为x，小物块刚好滑到小车右端，则以下说法正确是(

)A．此时小物块动能为F(x＋L)B．此时小车动能为FfxC．这一过程中，小物块和小车增加机械能为Fx－FfLD．这一过程中，因摩擦而产生热量为Ff(L＋x)B

28/41解析：水平力对小物块做功F(x＋L)，此时其动能小于F(x＋L)，A错误；摩擦力Ff对小车做功Ffx，由动能定理可知，此时小车动能为Ffx，B正确；这一过程中，物块和小车增加机械能为F(x＋L)－FfL，C错误；这一过程中，因摩擦而产生热量为FfL，D错误．29/41[例1](·天津模拟·16分)某快递企业分拣邮件水平传输装置示意如图，皮带在电动机带动下保持v＝1m/s恒定速度向右运动，现将一质量为m＝2kg邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间动摩擦因数μ＝0.5.设皮带足够长，取g＝10m/s2，在邮件与皮带发生相对滑动过程中，求：(1)邮件滑动时间t；(2)邮件对地位移大小x，(3)邮件与皮带间摩擦力对皮带做功W.30/41[答题送检]····································来自阅卷名师汇报错误致错原因扣分(1)应求邮件对地位移，而不是对皮带位移，了解错误，造成求解错误，本步完全失分.－5(2)要求解是摩擦力对皮带所做功，不是摩擦力对邮件所做功，了解错误，本步完全失分.－531/41[答案]

(1)0.2s(6分)

(2)0.1m(5分)

(3)－2J(5分)[规范答题]32/411．(·湖北黄冈模拟)如图所表示为一传送带装置模型，斜面倾角θ，底端经一长度可忽略光滑圆弧与足够长水平传送带相连接，质量m＝2kg物体从高h＝30cm斜面上由静止开始下滑，它与斜面动摩擦因数μ1＝0.25，与水平传送带动摩擦因数μ2＝0.5，物体在传送带上运动一段时间以后，又回到了斜面上，如此重复屡次后最终停在斜面底端．已知传送带速度恒为v＝2.5m/s，tanθ＝0.75，g取10m/s2.求：33/41(1)从物体开始下滑到第一次回到斜面过程中，物体与传送带间因摩擦产生热量；(2)从物体开始下滑到最终停在斜面底端，物体在斜面上经过总旅程．34/41解析：(1)设物体第一次滑到斜面底端速度为v0，依据动能定理有mv＝mgh－μ1mgxcosθ解得v0＝2m/s设物体向右滑行最远距离为x1，时间为tmv－μ2mgx1＝0,x1＝0.4mt＝＝0.4s传送带向左运动距离为x2＝vt＝1m物体向右运动时与传送带间因摩擦产生热量Q1Q1＝μ2mg(x1＋x2)＝14J35/41物体向左运动时与传送带间因摩擦产生热量Q2Q2＝μ2mg(x2－x