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轮复习讲义（新教材，鲁科版）

小专题(五)　功能关系　能量守恒定律 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1] [对功能关系的理解与应用]如图所示,质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面,其减速运动的加速度大小为g。此物体在斜面上能够上升的最大高度为h,则在这个过程中物体重力势能增加了　　　　,动能损失了　　　　,机械能损失了　　　　。  [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(　　) 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 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”)  [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; (2)物块与木板之间摩擦产生的热量; (3)整个过程中,木板克服地面摩擦力做的功。 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相对为两接触物体间的相对位移,若物体相对接触面做往复运动时,则s相对为总的相对路程。 [例5] [传送带模型中的摩擦力做功与能量关系](2022·福建厦门一模)如图甲所示,一倾角为37°的传送带以恒定速度运行。现将一质量m=1 kg的小物体沿平行于传送带的方向抛上传送带,物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示,以沿传送带向上为正方向,g取10 m/s2,取 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求: (1)物体与传送带间的动摩擦因数; (2)0～8 s内摩擦力对物质做的功; (3)物体与传送带因摩擦产生的热量Q。 考点三　对能量守恒定律的理解与应用 1.能量守恒定律 能量既不会消失,也不会创生,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而能量的总值保持不变。 2.对能量守恒定律的两点理解 (1)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)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