第5章 第4讲 功能关系 能量守恒定律 (课件PPT)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

机械能 第五章 第4讲　功能关系　能量守恒定律 知识整合·基础落实 点拨学法·素养提升 第4讲 目 录 Contents 知识整合·基础落实 减少 增加 Ep1－Ep2 返回目录 高考总复习·物理 　 减少 增加 不变化 0 返回目录 高考总复习·物理 　 变化 增加 减少 减少 增加 增加 Ffx相对 返回目录 高考总复习·物理 　 机械 返回目录 高考总复习·物理 　 等于零 负值 返回目录 高考总复习·物理 　 产生 转化 转移 保持不变 ΔE增 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 √ × × √ 返回目录 高考总复习·物理 　 AD 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 点拨学法·素养提升 返回目录 高考总复习·物理 　 B 返回目录 高考总复习·物理 　 B 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 CD 返回目录 高考总复习·物理 　 AD 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 B 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 A 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 CD 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 第4讲 返回目录 高考总复习·物理 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2003、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 几种常见的功能关系及其表达式 功 能的变化 定量关系 合力的功 动能变化 W＝Ek2－Ek1＝ΔEk 重力的功 重力势能变化 (1)重力做正功，重力势能________ (2)重力做负功，重力势能________ (3)WG＝－ΔEp＝_______________ 功 能的变化 定量关系 弹簧弹力的功 弹性势能变化 (1)弹力做正功，弹性势能________ (2)弹力做负功，弹性势能________ (3)W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 只有重力、弹簧弹力做功 机械能_______ 机械能守恒，ΔE＝______ 功 能的变化 定量关系 除重力和弹簧弹力之外的其他力做的功 机械能________ (1)其他力做多少正功，物体的机械能就________多少 (2)其他力做多少负功，物体的机械能就________多少 (3)W其他＝ΔE 一对相互作用的滑动摩擦力的总功 机械能_______，内能________ (1)作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统内能________ (2)摩擦生热Q＝______________ 两种摩擦力做功特点的比较 类型 静摩擦力做功 滑动摩擦力做功 不 同 点 能量的转 化方面 只有机械能从一个物体转移到另一个物体，而没有机械能转化为其他形式的能 (1)将部分机械能从一个物体转移到另一个物体 (2)一部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统________能的损失量 类型 静摩擦力做功 滑动摩擦力做功 不 同 点 一对摩擦力的总功方面 一对静摩擦力所做功的代数和总__________ 一对滑动摩擦力做功的代数和总是________ 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，也可以做负功，还可以不做功 能量守恒定律 1．内容 能量既不会凭空________，也不会凭空消失，它只能从一种形式________为另一种形式，或者从一个物体________到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量____________. 2．表达式 ΔE减＝__________. 3．基本思路 (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，且减少量和增加量一定相等． 1．判断下列说法的正误． (1)能量转化是通过做功来实现的．(　 　) (2)能量在转化和转移的过程中，其总量会不断减少．(　 　) (3)能量在转化和转移的过程中总量保持不变，因此能源取之不尽，用之不竭，故无需节约能源．(　 　) (4)滑动摩擦力做功时，一定会引起能量的转化．(　 　) 2．(多选)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(　　　) A．重力势能增加了mgh B．克服摩擦力做功mgh C．动能损失了mgh D．机械能损失了mgh 3．如图所示，小明同学水平拉伸一个弹弓，放手后将弹珠射出，则橡皮筋的弹性势能(　 　) A．在释放过程中增加 B．在拉伸过程中减小 C．在释放过程中转化为弹珠动能 D．在拉伸过程中由弹珠动能转化得到 命题点一　功能关系的理解和应用(师生共研) 1．只涉及动能的变化用动能定理分析． 2．只涉及重力势能的变化，用重力做功与重力势能变化的关系分析． 3．只涉及机械能的变化，用除重力和弹簧的弹力之外的其他力做功与机械能变化的关系分析． 质量为2 kg的物体以10 m/s的初速度，从起点A出发竖直向上抛出，在它上升到某一点的过程中，物体的动能损失了50 J，机械能损失了10 J，设物体在上升、下降过程空气阻力大小恒定，则该物体再落回到A点时的动能为(g取10 m/s2)(　 　) A．40 J B．60 J C．80 J D．100 J (2024·山东)如图所示，质量均为m的甲、乙两同学， 分别坐在水平放置的轻木板上，木板通过一根原长为l的轻质弹性绳连接，连接点等高且间距为d(d<l)．两木板与地面间动摩擦因数均为μ，弹性绳劲度系数为k，被拉伸时弹性势能E＝kx2(x为绳的伸长量)．现用水平力F缓慢拉动乙所坐木板，直至甲所坐木板刚要离开原位置，此过程中两人与所坐木板保持相对静止，k保持不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，则F所做的功等于(　 　) A．＋μmg(l－d) B．＋μmg(l－d) C．＋2μmg(l－d) D．＋2μmg(l－d) (多选)如图所示，一长木板B放在粗糙的水平地面上，在B的左端放一物块A，现以恒定的外力F拉A，经一段时间物块A从长木板B的右端拉出，且在此过程中以地面为参考系， 长木板B也向右移动一段距离．则在此过程中(　　　) A．外力F对A做的功等于A和B动能的增量 B．A对B摩擦力做的功与B对A摩擦力做的功绝对值相等 C．外力F做的功等于A、B动能的增量与系统由于摩擦而产生的热量之和 D．A对B摩擦力做的功等于B动能的增量和B与地面之间摩擦产生的热量之和 (多选)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和．取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示．重力加速度取10 m/s2.由图中数据可得(　　　) A．物体的质量为2 kg B．h＝0时，物体的速率为20 m/s C．h＝2 m时，物体的动能Ek＝40 J D．从地面至h＝4 m，物体的动能减少100 J 命题点二　功能关系　能量守恒定律 1．摩擦生热的计算：Q＝Ffx相对，其中x相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程． 从功的角度看，一对滑动摩擦力对系统做的总功等于系统内能的增加量；从能量的角度看，其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量． (2024·安徽)在某地区的干旱季节，人们常用水泵从深水井中抽水灌溉农田，简化模型如图所示．水井中的水面距离水平地面的高度为H.出水口距水平地面的高度为h，与落地点的水平距离约为l.假设抽水过程中H保持不变，水泵输出能量的η倍转化为水被抽到出水口处增加的机械能．已知水的密度为ρ，水管内径的横截面积为S，重力加速度大小为g，不计空气阻力．则水泵的输出功率约为(　 　) A． B． C． D． 质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动，起始点A与一轻弹簧O端相距s，如图所示．已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x，重力加速度为g，则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧弹力所做的功为(　 　) A．mv－μmg(s＋x) B．mv－μmgx C．μmgs D．μmg(s＋x) 如图所示，木块放在光滑的水平面上，一颗子弹水平射入木块中，子弹受到的平均作用力大小为Ff，射入木块的深度为d，此过程中木块移动了s，则(　 　) A．子弹损失的动能为Ffs B．木块增加的动能为Ff(s＋d) C．子弹、木块系统总机械能的损失为Ffd D．子弹动能的减少量等于木块动能的增加量 命题点三　能量守恒定律的理解和应用 1．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，且减少量和增加量一定相等． 2．能量转化问题的解题思路 (1)当涉及摩擦力做功，机械能不守恒时，一般应用能的转化和守恒定律． (2)解题时，首先确定初、末状态，然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量总和ΔE减与增加的能量总和ΔE增，最后由ΔE减＝ΔE增列式求解． (2024·江苏)如图所示，粗糙斜面与物块间的动摩擦因数为μ，倾角为θ，斜面长为L.一个质量为m的物块，在电动机作用下，从A点由静止加速至B点时达到最大速度v，之后做匀速运动至C点，此时关闭电动机，从C点又恰好到达最高点D.求： (1)CD段长x； (2)BC段电动机的输出功率P； (3)全过程物块增加的机械能E1和电动机消耗的总电能E2的比值． 解析　(1)物块在CD段运动过程中，由牛顿第二定律得 mgsin θ＋μmgcos θ＝ma， 由运动学公式0－v2＝－2ax， 联立解得x＝. (2)物块在BC段匀速运动，得电动机的牵引力F＝mgsin θ＋μmgcos θ， 由P＝Fv得P＝mgv(sin θ＋μcos θ)． (3)全过程物块增加的机械能E1＝mgLsin θ， 整个过程由能量守恒定律得电动机消耗的总电能转化为物块增加的机械能和摩擦产生的内能，故E2＝E1＋μmgLcos θ， ＝＝. 答案　(1)　(2)mgv(sin θ＋μcos θ)　 (3) (多选)如图所示，光滑水平面OB与足够长粗糙斜面BC交于B点．轻弹簧左端固定于竖直墙面，现将质量为m1的滑块压缩弹簧至D点，然后由静止释放，滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面，上升到最大高度，并静止在斜面上．不计滑块在B点的机械能损失；换用相同材料质量为m2的滑块(m2＞m1)压缩弹簧至同一点D后，重复上述过程，下列说法正确的是(　　　) A．两滑块到达B点的速度相同 B．两滑块沿斜面上升的最大高度相同 C．两滑块上升到最高点过程克服重力做的功相同 D．两滑块上升到最高点过程机械能损失相同 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形轨道在B点相切，半圆形轨道的半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入轨道的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能到达最高点C(不计空气阻力)．求： (1)物体在A点时弹簧的弹性势能； (2)物体从B点运动至C点的过程中产生的内能． 解析　(1)设物体在B点的速度为vB，所受弹力为FNB， 则有FNB－mg＝m， 又FNB＝FNB′＝8mg， 由能量守恒定律可知物体在A点时弹簧的弹性势能Ep＝　　mv＝mgR. (2)设物体在C点的速度为vC，由题意可知mg＝m， 物体由B点运动到C点的过程中，由能量守恒定律得 Q＝mv－， 解得Q＝mgR. 答案　(1)mgR　(2)mgR $$