(新课标)高考物理总复习第六章能量与动量第30课时功能关系能量守恒定律(重点突破课)课件

电场，电场方向平行于斜面向上，斜面上的带电
金属块在平行于斜面的力 F 作用下沿斜面移动。
已知金属块在移动的过程中，力 F 做功 32 J，金
属块克服电场力做功 8 J，金属块克服摩擦力做功 16 J，重力势
能增加 18 J，则在此过程中金属块的
()
A．动能减少 10 J
B．电势能增加 24 J
C．机械能减少 24 J
第三页，共45页。
2．(多选)一个物体在光滑的水平面上匀速滑行，则 ( ) A．这个物体没有能 B．这个物体的能量不发生变化 C．这个物体没有对外做功 D．以上说法均不对 解析：物体在光滑水平面上匀速滑动过程中没有外力对物 体做功，物体的能量不发生变化，但并不是物体不具有能 量，故选项 B、C 正确，A、D 错误。 答案：BC
A．重力做功 2mgR
B．合力做功34mgR
C．克服摩擦力做功12mgR
D．机械能减少 2mgR
第九页，共45页。
[解析] 小球能通过 B 点，在 B 点速度 v 满足 mg＋12mg＝
mvR2，解得 v＝
32gR，从 P 到 B 过程，重力做功等于重力势
能减小量为 mgR，动能增加量为12mv2＝34mgR，合力做功等于
第十九页，共45页。
(1)无论是计算滑动摩擦力做功，还是计算静摩擦力做功，都 代入物体相对于地面的位移。
(2)摩擦生热 ΔQ＝Fs 相对中，若物体做往复运动时，则 s 为 相对 总的相对路程。
第二十页，共45页。
[集训冲关]
1.(多选)如图，质量为 M、长度为 L 的小车静
止在光滑水平面上，质量为 m 的小物块(可
D．内能增加 16 J
解析：根据动能定理，合力做功等于动能变化量，则 W 合＝WF＋W 电＋ W 阻＋W 重＝－10 J，即动能减少 10 J；电势能的变化量等于电场力做功， 即 ΔEp 电＝－W 电＝8 J，即电势能增加 8 J；机械能的变化量等于除重力以 外的其他力做功，即 E＝WF＋W 电＋W 阻＝8 J，即机械能增加 8 J；内能增 加量等于克服摩擦力做功，即 16 J。综上所述，A、D 正确。答案：AD
第十八页，共45页。
代入数据解得 FN＝60 N ④ 由牛顿第三定律得 FN′＝FN＝60 N，方向竖直向下。 (2)设小物块刚好滑到木板左端且达到共同速度的大小为 v，滑 行过程中，小物块与长木板的加速度大小分别为 a1＝μmmg＝μg ⑤ a2＝μMmg ⑥ 速度分别为 v＝vD－a1t，v＝a2t ⑦ 对小物块和木板组成的系统，由能量守恒定律得 μmgL＝12mvD2－12(m＋M)v2 ⑧ 解得 L＝2.5 m。 ⑨ [答案] (1)60 N，方向竖直向下 (2)2.5 m
数量关系式 WG＝－ΔEp W弹＝－ΔEp W电＝－ΔEp
第七页，共45页。
几种常见力做功
对应的能量变化 数量关系式
合力
正功 负功
动能增加 动能减少
W合＝ΔEk
重力以外 的其他力
正功 负功
机械能增加 机械能减少
W其＝ΔE
2．两个特殊的功能关系 (1)滑动摩擦力与两物体间相对位移的乘积等于产生的内能，即 Ffx 相对＝ΔQ。 (2)感应电流克服安培力做的功等于产生的电能，即 W 克安＝ΔE 电。
视为质点)放在小车的最左端。现用一水平恒力 F 作用在小物块
上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间
的摩擦力为 Ff，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为
x。此过程中，以下结论正确的是
()
A．小物块到达小车最右端时具有的动能为(F－Ff)(L＋x) B．小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为 Ffx C．小物块克服摩擦力所做的功为 Ff(L＋x) D．小物块和小车增加的机械能为 Fx
第十七页，共45页。
(1)小物块刚要到达圆弧轨道末端 D 点时对轨道的压力； (2)要使小物块不滑出长木板，木板的长度 L 至少多大？ [解析] (1)小物块在 C 点时的速度大小 vC＝cosv60 0° ① 小物块由 C 到 D 的过程中，由机械能守恒定律得 mgR(1－cos 60°)＝12mvD2－12mvC2 ② 代入数据解得 vD＝2 5 m/s 小球在 D 点时由牛顿第二定律得 FN－mg＝mvRD2 ③
解析：分析小物块沿斜面上滑，根据题述可知，物块所受滑
动摩擦力 Ff＝0.5mg，由动能定理可知动能损失了siFnf3H0°＋ mgH＝2mgH，选项 A 正确，B 错误。由功能关系可知机械能
损失siFnf3H0°＝mgH，选项 C 正确，D 错误。答案：AC
第十四页，共45页。
3.(多选)如图所示，在绝缘的斜面上方，存在着匀强
第二十一页，共45页。
解析：由动能定理可得小物块到达小车最右端时的动能 Ek 物＝W 合＝(F－Ff)(L＋x)，A 正确； 小车的动能 Ek 车＝Ffx，B 正确； 小物块克服摩擦力所做的功 Wf＝Ff(L＋x)，C 正确； 小物块和小车增加的机械能为 F(L＋x)－FfL，D 错误。 答案：ABC
第八页，共45页。
[典例] 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 时对轨道压力为 m2g。已知 AP
＝2R，重力加速度为 g，则小球从 P 到 B 的运动过程中 ( )
第二十四页，共45页。
提能点(三) 传送带模型中的功能关系
动能增加量34mgR，机械能减少量为 mgR－34mgR＝14mgR，克服
摩擦力做功等于机械能的减少量14mgR，故只有 B 选项正确。
[答案] B
第十页，共45页。
(1)在应用功能关系解决具体问题的过程中，动能的变化用 动能定理分析。
(2)重力势能的变化用重力做功分析。 (3)机械能的变化用除重力和弹力之外的力做功分析。 (4)电势能的变化用电场力做功分析。
－WG＝－1 900 J＜0，故韩晓鹏的重力势能减小了 1 900 J，选项
C 正确，选项 D 错误。答案：C
第六页，共45页。
[提能点·师生互动]
提能点(一) 功能关系的理解及应用
1.几种常见的功能关系
几种常见力做功
重力
正功 负功
弹簧等 的弹力
正功 负功
电场力
正功 负功
对应的能量变化 重力势能减少 重力势能增加 弹性势能减少 弹性势能增加 电势能减少 电势能增加
第十三页，共45页。
2.(多选)如图所示，一固定斜面倾角为 30°， 一质量为 m 的小物块自斜面底端以一定的 初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度
大小等于重力加速度的大小 g。物块上升的最大高度为 H，
则此过程中，物块的
()
A．动能损失了 2mgH
B．动能损失了 mgH
C．机械能损失了 mgH
D．机械能损失了12mgH
第十五页，共45页。
提能点(二) 摩擦力做功与能量的关系
1．两种摩擦力做功的比较
静摩擦力做功
滑动摩擦力做功
只有能量的转移，没有能量 既有能量的转移，又有能量
的转化
的转化
互为作用力和反作用力的一 对静摩擦力所做功的代数和 为零，即要么一正一负，要 么都不做功
互为作用力和反作用力的一 对滑动摩擦力所做功的代数 和为负值，即至少有一个力 做负功
第 30 课时 功能关系 能量守恒定律(重点突破课)
[基础点·自主落实]
1．功能关系
[必备知识]
(1) 功 是能量转化的量度，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能量的转化，能量的转化可以通 过做功来实现。
第一页，共45页。
2．能量守恒定律 (1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能 从一种形式 转化为另一种形式，或者从一个物体 转移 到别的物 体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 (2)表达式：ΔE 减＝ ΔE 增 。
第二页，
(1)力对物体做了多少功，物体就具有多少能。
(×)
(2)能量在转移或转化过程中，其总量会不断减少。
(× )
(3)在物体机械能减少的过程中，动能有可能是增大的。 (√ )
(4)滑动摩擦力做功时，一定会引起机械能的转化。
(√ )
(5)一个物体的能量增加，必定有别的物体能量减少。 (√ )
第十一页，共45页。
[集训冲关] 1.(多选)如图所示，在升降机内固定一光滑的斜面
体，一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定
木板 B 上，另一端与质量为 m 的物块 A 相连，弹
簧与斜面平行。整个系统由静止开始加速上升高
度 h 的过程中
()
A．物块 A 的重力势能增加量一定等于 mgh
B．物块 A 的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做
2．求解相对滑动物体的能量问题的方法
(1)正确分析物体的运动过程，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的速度关系
及位移关系。
第十六页，共45页。
[典例] 如图所示，一个可视为质点的质量为 m＝1 kg 的小 物块，从光滑平台上的 A 点以 v0＝2 m/s 的初速度水平抛出，到达 C 点时，恰好沿 C 点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆 弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端 D 点的质量为 M＝3 kg 的 长木板。已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，木板下表面 与水平地面之间光滑，小物块与长木板间的动摩擦因数 μ＝0.3， 圆弧轨道的半径为 R＝0.4 m，C 点和圆弧的圆心连线与竖直方向 的夹角 θ＝60°，不计空气阻力，g 取 10 m/s2。求：
第二十二页，共45页。
2．如图甲所示，长木板 A 放在光滑的水平面上，质量为 m＝2 kg 的
另一物体 B(可看成质点)以水平速度 v0＝2 m/s 滑上原来静止的长木
板 A 的上表面。由于 A、B 间存在摩擦，之后 A、B 速度随时间变
化情况如图乙所示，则下列说法正确的是(g 取 10 m/s2) (
功的代数和
C．物块 A 的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其
做功的代数和
D．物块 A 和弹簧组成的系统的机械能增加量等于斜面对物块的
支持力和木板 B 对弹簧的拉力做功的代数和
第十二页，共45页。
解析：物块 A 相对斜面下滑一段距离，故选项 A 错误；根据 动能定理可知，物块 A 动能的增加量应等于重力、支持力及弹 簧弹力对其做功的代数和，故选项 B 错误；物块 A 机械能的 增加量应等于除重力以外的其他力对其做功的代数和，选项 C 正确；物块 A 和弹簧组成的系统的机械能增加量应等于除重力 和弹簧弹力以外的其他力做功的代数和，故选项 D 正确。 答案：CD
)
A．木板获得的动能为 2 J C．木板 A 的最小长度为 2 m
B．系统损失的机械能为 4 J D．A、B 间的动摩擦因数为 0.1
第二十三页，共45页。
解析：由题图乙可知，A、B 的加速度大小都为 1 m/s2，根 据牛顿第二定律知二者质量相等，木板获得的动能为 1 J， 选项 A 错误；系统损失的机械能 ΔE＝12mv02－12·2m·v2＝2 J， 选项 B 错误；由 v -t 图像可求出二者相对位移为 1 m，所以 C 错误；分析 B 的受力，根据牛顿第二定律，可求出 μ＝0.1， 选项 D 正确。 答案：D
第四页，共45页。
3．上端固定的一根细线下面悬挂一摆球，摆球在空气中摆动，
摆动的幅度越来越小，对此现象下列说法正确的是(
)
A．摆球机械能守恒
B．总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化
为内能
C．能量正在消失
D．只有动能和重力势能的相互转化 解析：由于空气阻力的作用，机械能减少，机械能不守恒，
内能增加，机械能转化为内能，能量总和不变，B 正确。
答案：B
第五页，共45页。
4．(2016·四川高考)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的
运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保
持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功 1 900 J，他克服阻
力做功 100 J。韩晓鹏在此过程中
()
A．动能增加了 1 900 J
B．动能增加了 2 000 J
C．重力势能减小了 1 900 J
D．重力势能减小了 2 000 J
解析：根据动能定理得韩晓鹏动能的变化 ΔE＝WG＋Wf＝1 900 J
－100 J＝1 800 J＞0，故其动能增加了 1 800 J，选项 A、B 错误；
根据重力做功与重力势能变化的关系 WG＝－ΔEp，所以 ΔEp＝