第5章 专题突破6 功能关系 能量守恒定律(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)广东专版

　功能关系　能量守恒定律 功能关系的理解及应用　 1．常见的功能关系 2．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。 [题组突破] 1．(2023·广东东莞市高三月考)如图所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹簧上端向上移动H，将物体缓缓提高h，拉力F做功WF，不计弹簧的质量，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A．重力做功－mgh，重力势能减少mgh B．弹力做功－WF，弹性势能增加WF C．重力势能增加mgh，弹性势能增加FH D．重力势能增加mgh，弹性势能增加WF－mgh D　[由题知重物缓慢上升h，则重力做功为WG＝－mgh，重力势能增加mgh，整个过程，根据功能关系有WF＋W弹＋WG＝0，解得W弹＝mgh－WF，故弹性势能增加ΔEp＝－W弹＝WF－mgh，故选项D正确。] 2．(多选)(2022·广东深圳市一模)我国风洞技术世界领先。如图所示，在模拟风洞管中的光滑斜面上，一个小物块受到沿斜面方向的恒定风力作用，沿斜面加速向上运动，则从物块接触弹簧至到达最高点的过程中(　　) A．物块的速度先增大后减小 B．物块加速度一直减小到零 C．弹簧弹性势能先增大后减小 D．物块和弹簧组成的系统机械能一直增大 AD　[接触弹簧之前，物块受的合力F＝F风－mgsin θ，接触弹簧后，开始时弹力F弹小于合力F，物块仍加速向上运动，随着弹力增加，加速度减小，当加速度减小到零时速度最大，此后当弹力F弹大于合力F时，加速度反向，物块做减速运动直到停止，此时加速度反向最大，则此过程中，物块的速度先增加后减小，加速度先减小后增加，弹簧的弹性势能一直变大，因风力做正功，则物块和弹簧组成的系统机械能一直增大。 故选AD。] 3．(多选)如图所示，质量为m的物体以某一速度冲上一个倾角为37°的斜面，其运动的加速度的大小为0.9g，这个物体沿斜面上升的最大高度为H，重力加速度为g，则在这一过程中(　　) A．物体的重力势能增加了0.9mgH B．物体的重力势能增加了mgH C．物体的动能损失了0.5mgH D．物体的机械能损失了0.5mgH BD　[在物体上滑到最大高度的过程中，重力对物体做负功，故物体的重力势能增加了mgH，故A错误，B正确；物体所受的合力沿斜面向下，其合力做的功为W＝－F·＝－ma·＝－1.5mgH，故物体的动能损失了1.5mgH，故C错误；设物体受到的摩擦力为Ff，由牛顿第二定律得mgsin 37°＋Ff＝ma，解得Ff＝0.3mg，摩擦力对物体做的功为Wf＝－Ff·＝－0.5mgH，因此物体的机械能损失了0.5mgH，故D正确。] 能量守恒定律的理解与应用　 1．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，且减少量和增加量一定相等。 2．涉及弹簧的能量问题应注意 两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统相互作用的过程，具有以下特点： (1)如果只有重力和系统内弹簧弹力做功，系统机械能守恒。 (2)如果系统每个物体除弹簧弹力外所受合外力为零，则当弹簧伸长或压缩到最大程度时两物体速度相同。 [典例1]　(多选)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，AC＝h。圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A处。弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g。则圆环(　　) A．下滑过程中，加速度一直减小 B．下滑过程中，克服摩擦力做的功为mv2 C．在C处，弹簧的弹性势能为mv2－mgh D．上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度 思路点拨：解此题的关键是根据“B处速度最大”“C处速度为零”分析圆环的运动过程及能量转化规律。 BD　[圆环从A处由静止开始下滑，则说明圆环具有向下的加速度，经过B处的速度最大，说明在B处的加速度为零，到达C处的速度为零，说明圆环从B处开始减速、具有与速度相反方向的加速度，即下滑过程中，加速度先减小，后反向增大，选项A错误；圆环从A处到C处的过程中，设圆环在C点时弹簧的弹性势能为Ep，该过程中圆环克服摩擦力做功为Wf，由能量守恒定律得mgh＝Ep＋Wf，圆环从C处到A处的过程中，由能量守恒定律得mgh＋Wf＝Ep＋mv2，由以上两式解得Wf＝mv2，Ep＝mgh－mv2，选项B正确，C错误；由能量守恒定律得，圆环从A