2021届人教版高考物理一轮总复习学案设计第五单元第4讲功能关系能量守恒定律

第4讲功能关系

能量守恒定律

考纲考情核心素养

►功能关系Ⅱ►几种常见的功能关系和能

量守恒定律.

物理观念

全国卷5年4考

高考指数★★★★★►利用功能关系进行相关计

算．

►能量转化问题的解题思路.

科学思维

知识点一功能关系

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，而且能量的转化必须通过做功来实现．

3．做功对应变化的能量形式

(1)合外力的功影响物体的动能的变化．

(2)重力的功影响物体重力势能的变化．

(3)弹簧弹力的功影响弹性势能的变化．

(4)除重力或系统内弹力以外的力做功影响物体机械能的变化．

(5)滑动摩擦力的功影响内能的变化．

(6)电场力的功影响电势能的变化．

知识点二能量守恒定律

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另一个物体，在转化

或转移的过程中，能量的总量保持不变．

2．适用范围：能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现象中普遍适用的一条规律．

3．表达式

(1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和．

(2)ΔE增＝ΔE减，增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的减少量．

1．思考判断

(1)力对物体做了多少功，物体就具有多少能．(×)

(2)力对物体做正功，物体的机械能不一定增加．(√)

(3)能量在转化或转移的过程中，其总量会不断减少．(×)

(4)物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的．(√)

(5)能量在转移或转化过程中守恒，因此没有必要节约能源．(×)

2．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(C)

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＝W G＋W f＝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W G＝－ΔE p，所以ΔE p＝－W G＝－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．

3.质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动，起始点A 与一轻弹簧O端相距s，如图所示．已知物体与水平面间的动摩擦因

数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x .则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧弹力所做的功为( A )

A.12m v 2

0－μmg (s ＋x ) B.12

m v 2

0－μmgx C ．μmgs

D ．μmg (s ＋x )

解析：由能量守恒定律可知，物体的初动能12m v 2

0一部分用于克服

弹簧弹力做功，另一部分用于克服摩擦力做功，故物体克服弹簧弹力所做的功为1

2m v 20

－μmg (s ＋x )，故选项A 正确．

4．(多选)一个质量为m 的物体以a ＝2g 的加速度竖直向下运动，则在此物体下降h 高度的过程中，物体的( BD )

A ．重力势能减少了2mgh

B ．动能增加了2mgh

C ．机械能保持不变

D ．机械能增加了mgh

解析：下降h 高度，则重力做正功mgh ，所以重力势能减小mgh ，A 错误；根据动能定理可得F 合h ＝ΔE k ，又F 合＝ma ＝2mg ，故ΔE k ＝2mgh ，B 正确；重力势能减小mgh ，而动能增大2mgh ，所以机械能增加mgh ，C 错误，D 正确．

5．足够长的水平传送带以恒定速度v 匀速运动，某时刻一个质量为m 的小物块以大小也是v 、方向与传送带运动方向相反的初速度冲上传送带，最后小物块的速度与传送带的速度相同．在小物块与传送带间有相对运动的过程中，滑动摩擦力对小物块做的功为W ，小物块与传送带间因摩擦产生的热量为Q ，则下列判断中正确的是( B )

A ．W ＝0，Q ＝m v 2

B ．W ＝0，Q ＝2m v 2

C

．W＝m v2

2，Q＝m v

2

D．W＝m v2，Q＝2m v2解析：对小物块，由动能定理有W＝

1

2m v

2－

1

2m v

2＝0，设小物块与传送带间的动摩擦因数为μ，则小物块与传送带间的相对路程x相对＝

2v2

μg，这段时间内因摩擦产生的热量Q＝μmg·x相对＝2m v2，选项B正确．

考点1功能关系

1．对功能关系的进一步理解

(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．

2．几种常见的功能关系及其表达式

力做功能的变化定量关系

合力的功动能变化W＝E k

2

－E k

1

＝ΔE k

(续表)

力做功能的变化定量关系

重力的功

重力势

能变化

(1)重力做正功，重力势能减少

(2)重力做负功，重力势能增加

(3)W G＝－ΔE p＝E p

1

－E p

2