7.7能量守恒定律和功能关系-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲 第7章 机械能 第7.7 讲 能量守恒定律和功能关系 【知识点精讲】 1．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。 2．能源 人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期。自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。 3．自然界中自动地能量转化和转移具有方向性 (1)机械能可以自发地全部转化为内能，但内能不能自发地全部转化为机械能而不引起其他变化。 (2)内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，而不能自动地从低温物体向高温物体转移。 4．能量耗散 (1) 燃料燃烧时，一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动能聚集起来供人类重新利用。电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散。 (2)能量耗散带来的问题：一是可利用能源越来越少，造成能源危机；二是使环境吸收的耗散能量越来越多，造成环境污染，温度升高。 （3）．能源短缺和环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题。 5. 功和能的关系 （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，而且能量的转化必通过做功来实现。 （3）．功和能量变化关系如下： 6. 能量守恒定律 内容：能量既不会消灭，也不会创生。它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 表达式：ΔE减＝ΔE增。 【方法归纳】 1.　能量守恒定律解题思路 2. 对能量守恒定律的理解 (1)转化：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)转移：某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量相等． 3．多过程问题的解题技巧 (1)“合”——初步了解全过程，构建大致的运动图景． (2)“分”——将全过程进行分解，分析每个过程的规律． (3)“合”——找到子过程的联系，寻找解题方法． 4.　摩擦力做功与能量转化 （1）．两种摩擦力的做功情况比较 类别 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，而没有能量的转化 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不为零，总功W＝－Ff·x相对，即摩擦时产生的热量 相同点 正功、负功、不做功方面 两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做功 （2）.求解相对滑动物体的能量问题的方法 (i)正确分析物体的运动过程，做好受力情况分析． (ii)利用运动学公式，结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系． (iii)公式Q＝Ff·x相对中x相对为两接触物体间的相对位移，若物体在传送带上做往复运动时，则x相对为总的相对路程． 【最新高考题精练】 1.(12分) （2021年1月浙江选考）如图所示，竖直平面内由倾角a＝60°的斜面轨道AB、半径均为R的半圆形细圆管轨道BCDE和圆周细圆管轨道EFG构成一游戏装置固定于地面，B、E两处轨道平滑连接，轨道所在平面与竖直墙面垂直。轨道出口处G和圆心O2的连线，以及O2、E、O1和B等四点连成的直线与水平线间的夹角均为θ＝30°，G点与竖直墙面的距离。现将质量为m的小球从斜面的某高度h处静止释放。小球只有与竖直墙面间的碰撞可视为弹性碰撞，不计小球大小和所受阻力。 (1)若释放处高度h＝h0，当小球第一次运动到圆管最低点C时，求速度大小vc及在此过程中所受合力的冲量的大小和方向; (2)求小球在圆管内与圆心O1点等高的D点所受弹力FN与h的关系式; (3)若小球释放后能从原路返回到出发点，高度h应该满足什么条件? 2.（16分）（2020高考江苏物理）如图所示，鼓形轮的半径为R，可绕固定的光滑水平轴O转动.在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为m的小球，球与O的距离均为.在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为M的重物.重物由静止下落，带动鼓形轮转动.重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为.绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为g.求： （1）重物落地后，小球线速度的大小v； （2）重物落地后一小球转到水平位置A，此时该球受到杆的作用力的大小F； （3）重物下落的高度h. 3．（12分）（2020年7月浙江选考）小明将如图所示的装置放在水平地面上，该装置由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道和倾角的斜轨道平