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2019-2020年高考物理總復習講義 第5章 第4講 功能關系 能量守恒定律 1．內容 (1)功是能量轉化的量度，即做了多少功就有多少能量發(fā)生了轉化． (2)做功的過程一定伴隨著能量的轉化，而且能量的轉化必須通過做功來實現(xiàn)． 2．功與對應能量的變化關系 合外力做正功 動能增加 重力做正功 重力勢能減少 彈簧彈力做正功 彈性勢能減少 外力(除重力、彈力)做正功 機械能增加 滑動摩擦力做功 系統(tǒng)內能增加 電場力做正功 電勢能減少 分子力做正功 分子勢能減少 　(1)力對物體做了多少功，物體就有多少能．() (2)力對物體做功，物體的總能量一定增加．() (3)滑動摩擦力做功時，一定會引起能量的轉化．(√) 知識二　能量守恒定律 1．內容 能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變． 2．表達式：ΔE減＝ΔE增． 　ΔE增為末狀態(tài)的能量減去初狀態(tài)的能量，而ΔE減為初狀態(tài)的能量減去末狀態(tài)的能量． 1．物體只在重力和一個不為零的向上的拉力作用下，分別做了勻速上升、加速上升和減速上升三種運動．在這三種情況下物體機械能的變化情況是(　　) A．勻速上升機械能不變，加速上升機械能增加，減速上升機械能減小 B．勻速上升和加速上升機械能增加，減速上升機械能減小 C．由于該拉力與重力大小的關系不明確，所以不能確定物體機械能的變化情況 D．三種情況中，物體的機械能均增加 【解析】　在三種情況下，外力均對物體做了功，所以物體的機械能均增加，故D正確． 【答案】　D 2. 圖5－4－1 (多選)如圖5－4－1所示，一質量為m的小球固定于輕質彈簧的一端，彈簧的另一端固定于O點處，將小球拉至A處，彈簧恰好無形變，由靜止釋放小球，它運動到O點正下方B點的速度為v，與A點的豎直高度差為h，則(　　) A．由A至B重力做功為mgh B．由A至B重力勢能減少mv2 C．由A至B小球克服彈力做功為mgh D．小球到達位置B時彈簧的彈性勢能為(mgh－mv2) 【解析】　由A到B，高度減小h，重力做功mgh，重力勢能減少mgh，但因彈簧伸長，彈性勢能增加，由能量守恒得：mgh＝mv2＋Ep，可得：Ep＝mgh－mv2，小球克服彈力做功應小于mgh，故B、C錯誤，A、D正確． 【答案】　AD 3．下列說法正確的是(　　) A．隨著科技的發(fā)展，第一類永動機是可以制成的 B．太陽照射到地球上的光能轉化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了 C．“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉化和守恒定律，因而是不可能的 D．有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產(chǎn)生 【解析】　第一類永動機違背了能量守恒定律，所以不可能制成，A錯誤；根據(jù)能量守恒定律，太陽照射到宇宙空間的能量也不會憑空消失，B錯誤；要讓馬兒跑，必須要給馬兒吃草，否則就違背能量守恒定律，C正確；所謂“全自動”手表內部還是有能量轉化裝置的，一般是一個擺錘，當人戴著手表活動時，擺錘不停地擺動，給游絲彈簧補充能量，才會維持手表的走動，D錯． 【答案】　C 4．(多選)(xx海南高考)下列關于功和機械能的說法，正確的是(　　) A．在有阻力作用的情況下，物體重力勢能的減少不等于重力對物體所做的功 B．合力對物體所做的功等于物體動能的改變量 C．物體的重力勢能是物體與地球之間的相互作用能，其大小與勢能零點的選取有關 D．運動物體動能的減少量一定等于其重力勢能的增加量 【解析】　物體重力做的功總等于重力勢能的減少量，因此A錯；根據(jù)動能定理可知合力對物體所做的功等于物體動能的改變量，因此B正確；根據(jù)重力勢能的定義和特點可知C正確；當有除重力以外的力對物體做功時，運動物體動能的減少量不等于其重力勢能的增加量，因此D錯． 【答案】　BC 5．(多選)(xx新課標全國卷Ⅱ)目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變?。粜l(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是(　　) A．衛(wèi)星的動能逐漸減小 B．由于地球引力做正功，引力勢能一定減小 C．由于氣體阻力做負功，地球引力做正功，機械能保持不變 D．衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小 【解析】　衛(wèi)星半徑減小時，分析各力做功情況可判斷衛(wèi)星能量的變化． 衛(wèi)星運轉過程中，地球的引力提供向心力，G＝m，受稀薄氣體阻力的作用時，軌道半徑逐漸變小，地球的引力對衛(wèi)星做正功，勢能逐漸減小，動能逐漸變大，由于氣體阻力做負功，衛(wèi)星的機械能減小，選項B、D正確． 【答案】　BD 考點一 [44]　功能關系的理解及應用 一、常見的幾種功能對應關系 1．合外力做功等于物體動能的改變，即W合＝Ek2－Ek1＝ΔEk.(動能定理) 2．重力做功等于物體重力勢能的減少量，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp. 3．彈簧彈力做功等于彈性勢能的減少量，即WF＝Ep1－Ep2＝－ΔEp. 4．除了重力和彈簧彈力之外的其他力所做的總功，等于物體機械能的改變，即W其他力＝E2－E1＝ΔE.(功能原理) 二、對功能關系的理解 1．不同的力對物體做功會引起不同能量的轉化或轉移，應根據(jù)題中已知和所求，選擇合適的功能關系來分析問題． 2．重力勢能、彈性勢能、電勢能的改變量與對應的力做的功數(shù)值相等，但符號相反． 三、摩擦力做功的特點及其與能量的關系 類別 比較 靜摩擦力 滑動摩擦力 不同點 能量的轉化 只有能量的轉移，而沒有能量的轉化 既有能量的轉移，又有能量的轉化 一對摩擦 力的總功 一對靜摩擦力所做功的代數(shù)總和等于零 一對滑動摩擦力所做功的代數(shù)和不為零，總功W＝－Ffl相對，即摩擦時產(chǎn)生的熱量 相同點 做功的正、負 兩種摩擦力對物體可以做正功、負功，還可以不做功 ——————[1個示范例]—————— 　(多選)(xx山東高考)如圖5－4－2所示，楔形木塊abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同，頂角b處安裝一定滑輪．質量分別為M、m(M>m)的滑塊，通過不可伸長的輕繩跨過定滑輪連接，輕繩與斜面平行．兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運動．若不計滑輪的質量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運動的過程中(　　) 圖5－4－2 A．兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能守恒 B．重力對M做的功等于M動能的增加 C．輕繩對m做的功等于m機械能的增加 D．兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能損失等于M克服摩擦力做的功 【解析】　這是系統(tǒng)能量轉化的綜合問題，解題要點是分析各個力做的功與能量的轉化關系． 除重力以外其他力對物體做的功等于物體機械能的變化，故M克服摩擦力做的功等于兩滑塊組成的系統(tǒng)機械能的減少量，拉力對m做的功等于m機械能的增加量，選項C、D正確． 【答案】　CD ——————[1個預測例]—————— 　 圖5－4－3 如圖5－4－3所示，AB為半徑R＝0.8 m的1/4光滑圓弧軌道，下端B恰與小車右端平滑對接．小車質量M＝3 kg，車長L＝2.06 m，車上表面距地面的高度h＝0.2 m，現(xiàn)有一質量m＝1 kg的滑塊，由軌道頂端無初速度釋放，滑到B端后沖上小車．已知地面光滑，滑塊與小車上表面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3，當車運動了t0＝1.5 s時，車被地面裝置鎖定(g＝10 m/s2)．試求： (1)滑塊到達B端時，軌道對它支持力的大??； (2)車被鎖定時，車右端距軌道B端的距離； (3)從車開始運動到被鎖定的過程中，滑塊與車面間由于摩擦而產(chǎn)生的內能大小． 【審題指導】　解答該題應注意： (1)t0＝1.5 s時，滑塊是否相對車靜止，故應求出二者共速所用時間進行比較． (2)摩擦生熱的求法為Q＝μmgl相對． 【解析】　(1)由機械能守恒定律和牛頓第二定律得 mgR＝mv，F(xiàn)NB－mg＝m 則：FNB＝30 N. (2)設m滑上小車后經(jīng)過時間t1與小車同速，共同速度大小為v 對滑塊有：μmg＝ma1，v＝vB－a1t1 對于小車：μmg＝Ma2，v＝a2t1 解得：v＝1 m/s，t1＝1 s，因t1”“＝”或“<”)，這是因為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. ⑤實驗的結論是 ________________________________________________________________________ ______________________________