第五章 第4讲 功能关系、能量守恒定律-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（老教材，人教版）

第4讲　功能关系、能量守恒定律 [必备知识·填一填] [知识点1]　功能关系　 1．能的概念：一个物体能对外做功，这个物体就具有能量． 2．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　能量转化　必通过做功来实现． [思维诊断]► 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”． (1)能量转化是通过做功来实现的．( √ ) (2)力对物体做了多少功，物体就有多少能．( × ) (3)力对物体做正功，物体的总能量一定增加．( × ) (4)滑动摩擦力做功时，一定会引起能量的转化．( √ ) (5)合外力做功等于物体动能的改变量．( √ ) [知识点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　到另一个物体，在　转化和转移　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，增加的能量总和等于减少的能量总和． [思维诊断]► 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”． 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，对此现象下列说法是否正确． (1)摆球机械能守恒. ( × ) (2)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. ( √ ) (3)能量正在消失. ( × ) (4)只有动能和重力势能的相互转化．( × ) [教材挖掘·做一做] 1.(人教版必修2 P80第1题改编)如图所示，一小球自A点由静止自由下落，到B点时与弹簧接触，到C点时弹簧被压缩到最短．若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由A→B→C的过程中，且取地面为零势能面，则(　　) A．小球从A→B的过程中机械能守恒；小球从B→C的过程中只有重力和弹力做功，所以机械能也守恒 B．小球在B点时动能最大 C．小球减少的机械能，等于弹簧弹性势能的增量 D．小球到达C点时动能为零，重力势能为零，弹簧的弹性势能最大 答案：C 2．(人教版必修2 P80第2题改编)游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来(图甲)．我们把这种情形抽象为图乙的模型：弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接，使小球从弧形轨道上端滚下，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动．实验发现，只要h大于一定值，小球就可以顺利通过圆轨道的最高点．如果已知圆轨道的半径为R，h至少要等于多大？不考虑摩擦等阻力． 解析：小球恰能通过最高点，则： mg＝m 小球由静止运动到最高点的过程中，满足机械能守恒 mgh＝mv2＋mg·2R 联立解得：h＝2.5R. 答案：2.5R 考点一　功能关系的理解和应用 [考点解读] 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．功是能量转化的量度，力学中几种常见的功能关系如下 [典题例析] [典例1]　(2020·新课标Ⅰ卷，20)(多选)一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2.则(　　) A．物块下滑过程中机械能不守恒 B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C．物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2 D．当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J [审题指导]　由能量转化、功能原理及E－s图象逐项分析． 解析：AB　[A.下滑5 m的过程中，重力势能减少30 J，动能增加10 J，减小的重力势能并不等于增加的动能，所以机械能不守恒，A正确；B.斜面高3 m、长5 m，则斜面倾角为θ＝37°.令斜面底端为零势面，则物块在斜面顶端时的重力势能mgh＝30 J，可得质量m＝1 kg，下滑5 m过程中，由功能原理，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功μmg cos θ·s＝20 J，求得μ＝0.5，B正确；C.由牛顿第二定律mg sin θ－μmgcos θ＝ma，求得a＝2 m/s2，C错误；D.物块下滑2.0 m时，重力势能减少12 J，动能增加4 J，所以机械能损失了8 J，D选项错误．故选A、B.] [跟进题组] 1．(多选)质量为m的物体，在距地面h高处以初速度v竖直向下抛出．其加速度大小为0.5g，方向竖直向下．则在其下落到地面的过程中，下列说法中正确的是(　　)