28 第6章 第4讲 功能关系 能量守恒定律（PPT课件）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

第4讲　功能关系　能量守恒定律 第六章　机械能 考点一　 功能关系的理解及应用 考点二　能量守恒定律的理解及应用 考点三　摩擦力做功与能量转化 课时精练(二十八)　功能关系　能量守恒定律 内容索引 01 考点一　 功能关系的理解及应用 (重难共研类) 【重难诠释】 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力做功来实现的。 (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．力学中几种常见的功能关系如下 【典例精析】 √ √ 【针对训练】 1．【功能关系的理解】 在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项。质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，当地的重力加速度为g，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是 A．他的动能减少了Fh B．他的重力势能增加了mgh C．他的机械能减少了(F－mg)h D．他的机械能减少了Fh √ D　[运动员进入水中后，克服合力做的功等于动能的减少量，故动能减少(F－mg)h，A错误；运动员进入水中后，重力做功mgh，故重力势能减小mgh，B错误；运动员进入水中后，除重力外，克服阻力做功Fh，故机械能减少了Fh，C错误，D正确。] 2.【功能关系中的图像问题】 (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 √ √ 3．【含有弹簧系统的功能关系】 如图所示，弹簧的下端固定在光滑斜面底端，弹簧与 斜面平行。在通过弹簧中心的直线上，小球P从直线上 的N点由静止释放，在小球P与弹簧接触到速度变为零 的过程中，下列说法中正确的是 A．小球P的动能一定在减小 B．小球P的机械能一定在减少 C．小球P与弹簧系统的机械能一定在增加 D．小球P重力势能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量 √ B　[小球P与弹簧接触后，刚开始弹力小于重力沿斜面向下的分力，合力沿斜面向下，随着形变量增大，弹力大于重力沿斜面向下的分力，合力方向沿斜面向上，合力先做正功后做负功，小球P的动能先增大后减小，A错误；小球P与弹簧组成的系统的机械能守恒，弹簧的弹性势能不断增大，所以小球P的机械能不断减小，B正确，C错误；在此过程中，根据系统机械能守恒，可知小球P重力势能的减少量与动能减少量之和等于弹簧弹性势能的增加量，即小球P重力势能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量，D错误。] 返回 02 考点二　能量守恒定律的理解及应用 (重难共研类) 【重难诠释】 1．能量守恒定律的两点理解 (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)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。 2．应用能量守恒定律的解题思路 (1)当涉及摩擦力做功，机械能不守恒时，一般应用能量守恒定律。 (2)解题时，首先确定初、末状态，然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量总和ΔE减与增加的能量总和ΔE增，最后由ΔE减＝ΔE增列式求解。 【典例精析】 例2 (2021·全国甲卷)如图，一倾角为θ的光滑斜面上有50个减速带(图中未完全画出)，相邻减速带间的距离均为d，减速带的宽度远小于d；一质量为m的无动力小车(可视为质点)从距第一个减速带L处由静止释放。已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速度有关。观察发现，小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同。小车通过第50个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面，继续滑行距离s后停下。已知小车与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g。 (1)求小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能； (2)求小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能； (3)若小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械能，则L应满足什么条件？ 【题眼点拨】 (1)看到“相邻减速带间的距离均为d，减速带的宽度远小于d”，想到“减速带的宽度可以忽略不计，小车在相邻减速带间做匀加速运动，经过减速带后的速度突然减小”。 (2)看到“小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同”，想到“小车通过第30～50个减速带时，通过每个减速带前、后的瞬时速度大小分别相等”。 解析：(1)法一　根