第四章 小专题(五) 功能关系 能量守恒定律-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（新教材，鲁科版）

小专题(五)　功能关系　能量守恒定律 提升关键能力 突破考点 考点一　对功能关系的理解与应用 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.几种常见的功能关系 各种力做功 对应能的变化 定量关系 重力做的功 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 弹簧弹力做的功 弹性势能变化 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 合力做的功 动能变化 合力对物体做的功等于物体动能的增量 W合=Ek2-Ek1 重力和弹力以外的其他力做功 机械能变化 重力和弹力之外的力做正功,物体的机械能增加;做负功,机械能减少,且W其他=ΔE 一对相互作用的滑动摩擦力做的总功 内能变化 作用于系统内的一对滑动摩擦力一定做负功,系统内能增加,且Q=fs相对 [例2] [功能关系的综合问题] 极限跳伞是一种空中极限运动,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,忽略伞打开前所受的空气阻力,如果打开伞后空气阻力与速度平方成正比,以地面为零势能面,则下列图像可能符合事实的是(　 　) B 解析:假设人开始时距地面高度为H,则其重力势能Ep=mg(H-h),是线性变化 的,A错误;打开伞前人先做自由落体运动,Ek=mgh,即Ek与h成正比,打开降落伞后,由动能定理有 |ΔEk|=(F阻-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=-F阻Δh,则人的机械能在自由下落过程保持不变,打开伞后机械能逐渐减小,最后均匀减小,C错误。 考点二　摩擦力做功与能量关系 1.两种摩擦力的做功情况比较 项目 静摩擦力 滑动摩擦力 不同 点 能量的转化方面 不会引起系统机械能的变化。只使系统中物体间机械能发生转移 引起系统机械能的变化。一方面使系统中物体间机械能转移,另一方面使系统总机械能减少,减少的机械能转化为内能 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=-fs相对,即相对滑动时产生的热量 相同 点 做功的性质方面 两种摩擦力对物体可以做正功、负功,还可以不做功 9 2.三步求解相对滑动物体的能量问题 [例3] [摩擦力做功与能量关系] 如图所示,一小物块在粗糙程度相同的两个固定斜面上从A经B滑动到C。若不考虑物块在经过B点时机械能的损失,则物块从A到B减少的重力势能　　　　从B到C减少的重力势能;物块从A到B减少的机械能 　　　　从B到C减少的机械能;物块从A到B因摩擦而产生的热量　　　　从B到C因摩擦而产生的热量。(均选填“大于”“等于”或“小于”)  答案:等于　小于　小于 [例4] [“滑板—滑块”模型中摩擦力做功与能量的关系]如图甲所示,质量M= 5 kg的木板A在水平向右F=30 N的拉力作用下在粗糙水平地面上向右运动,t=0时刻在其右端无初速度地放上一质量为m=1 kg的小物块B。放上物块后A、B的图像如图乙所示。已知物块可看作质点,木板足够长,g取10 m/s2,求: (1)物块与木板之间的动摩擦因数μ1和木板与地面间的动摩擦因数μ2; 答案:(1)0.4　0.6　 [例4] [“滑板—滑块”模型中摩擦力做功与能量的关系]如图甲所示,质量M= 5 kg的木板A在水平向右F=30 N的拉力作用下在粗糙水平地面上向右运动,t=0时刻在其右端无初速度地放上一质量为m=1 kg的小物块B。放上物块后A、B的图像如图乙所示。已知物块可看作质点,木板足够长,g取10 m/s2,求: (2)物块与木板之间摩擦产生的热量; 答案:(2)108 J [例4] [“滑板—滑块”模型中摩擦力做功与能量的关系]如图甲所示,质量M= 5 kg的木板A在水平向右F=30 N的拉力作用下在粗糙水平地面上向右运动,t=0时刻在其右端无初速度地放上一质量为m=1 kg的小物块B。放上物块后A、B的图像如图乙所示。已知物块可看作质点,木板足够长,g取10 m/s2,求: (3)整个过程中,木板克服地面摩擦力做的功。 答案:(3)4212 J 摩擦力做功的分析方法 (1)无论是滑动摩擦力,还是静摩擦力,计算做功时都是用力与对地位移的乘积。 (2)摩擦生热的计算式Q=fs相对,其中s