第8讲 功能关系　能量守恒定律-【划重点】2022-2023学年高一物理期末复习精细讲义（人教版2019必修第二册）

第8讲　功能关系　能量守恒定律 ——划重点之精细讲义系列 知识1：功能关系 1．内容 (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． 2．功与对应能量的变化关系 合外力做正功 动能增加 重力做正功 重力势能减少 弹簧弹力做正功 弹性势能减少 外力(除重力、弹力)做正功 机械能增加 滑动摩擦力做功 系统内能增加 电场力做正功 电势能减少 分子力做正功 分子势能减少 知识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，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变． 2．表达式：ΔE减＝ΔE增．　ΔE增为末状态的能量减去初状态的能量，而ΔE减为初状态的能量减去末状态的能量． (1)力对物体做了多少功，物体就有多少能．( ) (2)力对物体做功，物体的总能量一定增加．( ) (3)滑动摩擦力做功时，一定会引起能量的转化．( ) 【典例1】物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下，分别做了匀速上升、加速上升和减速上升三种运动．在这三种情况下物体机械能的变化情况是(　　) A．匀速上升机械能不变，加速上升机械能增加，减速上升机械能减小 B．匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能减小 C．由于该拉力与重力大小的关系不明确，所以不能确定物体机械能的变化情况 D．三种情况中，物体的机械能均增加 【典例2】(多选)如图所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点处，将小球拉至A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B点的速度为v，与A点的竖直高度差为h，则(　　) A．由A至B重力做功为mgh B．由A至B重力势能减少mv2 C．由A至B小球克服弹力做功为mgh D．小球到达位置B时弹簧的弹性势能为(mgh－mv2) 【典例3】下列说法正确的是(　　) A．随着科技的发展，第一类永动机是可以制成的 B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了 C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的 D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生 【典例4】(多选)下列关于功和机械能的说法，正确的是(　　) A．在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功 B．合力对物体所做的功等于物体动能的改变量 C．物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关 D．运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量 【典例5】(多选)目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小．若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是(　　) A．卫星的动能逐渐减小 B．由于地球引力做正功，引力势能一定减小 C．由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变 D．卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小 考点1：功能关系的理解及应用 1.常见的几种功能对应关系 各种力做功 对应能的变化 定量的关系 W合：合外力的功（所有外力的功） 动能的改变量（ΔEk） 合力对物体做功等于物体动能的增量W合＝ΔEk＝Ek2－Ek1 WG：重力的功 重力势能的改变量（ΔEp） 重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加，且WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 W弹：弹簧弹力做的功 弹性势能的改变量（ΔEp） 弹力做正功，弹性势能减少，弹力做负功，弹性势能增加，且W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 只有重力、弹簧弹力的功 不引起机 械能变化 机械能守恒ΔE＝0 W其他：除重力或系统内弹簧弹力以外的其他外力做的功 机械能的改变量（ΔE） 除重力和弹力之外的其他力做正功，物体的机械能增加，做负功，机械能减少，且W其他＝ΔE Ff·Δx：一对滑动摩擦力做功的代数和 因摩擦而产生的内能（Q） 滑动摩擦力做功引起系统内能增加ΔE内＝Ff Δx（Δx为物体间的相对位移） 2.功能关系的理解和应用原则 （1）牢记三条功能关系 ①重力做的功等于重力势能的变化，弹力做的功等于弹性势能的变化。 ②合外力做的功等于动能的变化。 ③除重力、弹力外，其他力做的功等于机械能的变化。 （2）功能关系的选用原则 ①在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能的变化用动能定理分析。 ②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只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功