8 功能关系　能量守恒定律—2021届高中物理一轮复习暑假专题学案（必修二）

一轮复习暑假专题---必修二学案8　功能关系　能量守恒定律 一、基础知识 1.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,能量总量保持不变。 (2)表达式:ΔE减=ΔE增。 2.常见功能关系 不同的力做功 对应不同形式能的变化 定量的关系 合力的功 ①　　　的变化  合力对物体做的总功等于物体动能的增量:W外=ΔEk(动能定理) 重力的功 ②　　　　的变化  重力做正功,重力势能减少;重力做负功,重力势能增加:WG=-ΔEp 弹簧弹 力的功 ③　　　　的变化  弹力做正功,弹性势能减少;弹力做负功,弹性势能增加:WF=-ΔEp 除重力和弹簧弹力之外的力做的功 ④　　　　的变化  除重力和弹力之外的力做的功,如果为正功,机械能增加;如果为负功,机械能减少:W其他=ΔE 一对滑动摩 擦力的总功 ⑤　　　　的变化  作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功,系统内能增加:Wf=-ΔE内 电场力的功 ⑥　　　　的变化  电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加:W电=-ΔEp 答案：①动能　②重力势能　③弹性势能　④机械能　⑤内能　⑥电势能 二、 功能关系的理解与应用 1.对功能关系的理解 (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可以通过做功来实现。 (2)功是能量转化的量度,功和能的关系,一是体现在不同性质的力做功,对应不同形式的能的转化,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.应用功能关系解决问题的分析方法 (1)若只涉及动能的变化,用动能定理分析。 (2)若只涉及重力势能的变化,用重力做功与重力势能变化的关系分析。 (3)若只涉及机械能的变化,用除重力和弹簧的弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析。 (4)若只涉及电势能的变化,用电场力做功与电势能变化的关系分析。 3.运用功能关系解题时,应弄清楚重力做什么功,合力做什么功,除重力、弹力外的力做什么功,从而判断重力势能或弹性势能、动能、机械能的变化。做物理问题应该先弄清楚研究对象的运动过程,根据运动性质利用物理规律解决问题。物体沿一条直线运动,通常合力为零是物体取得最大速度的条件。 三、 摩擦力做功与能量转化的关系 两种摩擦力做功的比较 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 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 (1)解答本类问题的关键是明确物体与传送带速度相同后,仍然可能发生相对滑动。物体在传送带上发生相对运动时,物体受到的摩擦力可能发生突变,物体和传送带速度相同是临界点,物体和水平传送带达到共同速度时,二者一起运动,物体和倾斜传送带达到共同速度时,可能一起运动也可能相对滑动,需要根据动摩擦因数及倾角判断。 (2)传送带在输送物体过程中,系统克服摩擦力产生的内能等于滑动摩擦力与相对路程的乘积;电动机多消耗的电能等于物体增大的机械能与摩擦产生的热量之和。 四、 能量守恒定律的应用 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.某个物体的能量增加,一定存在其他物体的能量减少,且减少量和增加量一定相等。例1.如图所示,静止在光滑水平面上的长木板B,质量M=2 kg,长l1=4.5 m,与B等高的固定平台CD长l2=3 m,平台右侧有一竖直放置且半径R=1 m的光滑半圆轨道DEF。质量m=1 kg的小滑块A以初速度v0=6 m/s从B的左端水平滑上B,随后A、B向右运动,长木板B与平台CD碰撞前的瞬间,小滑块A的速度大小vA=4 m/s,此时A、B还未达到共同速度。设长木板B与平台碰撞后立即被锁定,小滑块A可视为质点,小滑块A与长木板B之间的动摩擦因数μ1=0.2,小滑块A与平台CD之间的动摩擦因数μ2=0.1,x=0.5 m,重力加速度g=10 m/s2,求: (1)长木板B与平台碰撞前的瞬间,B的速度大小。 (2)小滑块A最终停在离木板B左端多远处。 　 课堂练习 1. 轻质弹簧右端固定在墙上,左端与一质量m=0.5 kg的物块相连,如图甲所示。弹簧处于原长状态,物块静止且与水平