第5章 第4讲 第1课时 功能关系、能量守恒定律的理解及应用（Word教参）-【创新方案】2024高考物理一轮复习（新教材 新高考）

第四讲　功能关系　能量守恒定律 第1课时　功能关系、能量守恒定律的理解及应用(系统知能课) |纲举目张|·|精要回顾|　 [微点判断] (1)力对物体做了多少功，物体就具有多少能。(×) (2)力对物体做正功，物体的机械能一定增加。(×) (3)能量在转移或转化过程中，其总量会不断减少。(×) (4)物体的机械能减少，动能有可能是增加的。(√) (5)既然能量在转移或转化过程中是守恒的，故没有必要节约能源。(×) (6)节约可利用能源是为了减少污染排放。(×) (7)静摩擦力做功时，一定会引起能量的转化。(×) (8)滑动摩擦力做功时，一定会引起机械能的转化。(√) (9)一个物体的能量增加，必定有别的物体能量减少。(√) |关键知能|·|升维学习|　 逐点清(一)　功能关系的理解和应用(基础点速过) 功能关系的理解和应用 1.极限跳伞是世界上最流行的空中极限运动，伞打开前可看作是自由落体运动，打开伞后减速下降，最后匀速下落。如果用h表示人下落的高度，t表示下落的时间，Ep表示人的重力势能，Ek表示人的动能，E表示人的机械能，v表示人下落的速度，在整个过程中，忽略伞打开前空气阻力，如果打开伞后空气阻力与速度平方成正比，则下列图像可能符合事实的是(　 ) 解析：选B　运动员先做自由落体运动，由机械能守恒定律可得Ek＝ΔEp＝mgh，动能与下落的高度成正比，则重力势能是线性变化的，A错误；打开降落伞后做加速度逐渐减小的减速运动，由动能定理有ΔEk＝(f－mg)Δh，随速度的减小，阻力减小，由牛顿第二定律可知，人做加速度减小的减速运动，最后当阻力等于重力时，人做匀速直线运动，所以动能的变化减慢，最后当阻力等于重力时，动能不再发生变化，B正确，D错误；根据功能关系可知ΔE＝－fΔh，则人的机械能在自由下落过程中保持不变，打开伞后机械能逐渐减小，最后均匀减小，C错误。 重力、摩擦力做功时的功能关系 2.(2023·广州模拟)高速公路在长下坡路段通常会设置避险车道，刹车失灵的载重货车可驶入避险(如图所示)，若刹车失灵且失去动力的货车以初速度v0经A点冲上避险车道，前进一段距离到B点减速为零，货车所受摩擦阻力恒定，A、B两点高度差为h，货车质量为m。已知重力加速度为g。下列关于该货车从A运动到B的过程说法正确的是(　 ) A．货车的重力势能增加了mv02－mgh B．摩擦阻力做的功大于机械能的变化量 C．动能的变化量等于重力做的功 D．摩擦产生的热量为mv02－mgh 解析：选D　货车重力势能的增加量ΔEp＝－WG＝mgh，故A错误；货车上升过程中，只有重力和阻力做功，根据能量守恒定律可知，摩擦阻力做的功等于机械能的减少量，故B错误；根据动能定理可知，重力和阻力做功代数和等于动能的变化，故C错误；根据能量守恒定律可知，摩擦产生的热量为Q＝mv02－mgh，故D正确。 弹簧弹力做功时的功能关系 3．如图所示，重力均为G的两小球用等长的细绳a、b悬挂在O点，两小球之间用一根轻弹簧连接，两小球均处于静止状态，两细绳a、b与轻弹簧c恰好构成正三角形。现用水平力F缓慢拉动右侧小球，使细绳a最终竖直，并保持两小球处于静止状态。下列说法正确的是(　 ) A．最终状态时，水平拉力F等于G B．最终状态与初态相比，轻弹簧c的弹性势能保持不变 C．最终状态与初态相比，右侧小球机械能的增加量等于弹簧弹性势能的减少量加上力F做的功 D．最终状态与初态相比，弹簧与两球组成的系统机械能增加 解析：选D　最终状态时，左边小球在最低点，细绳处于竖直方向，受到重力和绳子拉力而平衡，此时弹簧的弹力为零，对右侧小球进行受力分析，如图所示，根据平衡条件可得F＝Gtan α，由于弹簧的长度发生变化，最终状态时三边构成的三角形不是等边三角形，故α≠60°，则F≠G，故A错误；开始时弹簧处于压缩状态，细绳a最终竖直，弹簧处于原长，轻弹簧的弹性势能减小，故B错误；在整个过程中，根据能量守恒可知，右侧小球机械能的增加量等于拉力做的功加上弹簧弹性势能的减少量和左侧小球机械能的减少量，故C错误；对弹簧与两小球组成的系统，外力F做正功，系统的机械能增加，故D正确。 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．几种常见的功能关系及其表达式 何种力做功 对应能的变化 定量的关系 合力做功 动能变化 合力对物体做功等于物体动能的增量W合＝Ek2－Ek1 重力做功 重力势能变化 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