高考物理一轮复习第5章专题突破5功能关系能量守恒定律课件

这是一份高考物理一轮复习第5章专题突破5功能关系能量守恒定律课件，共47页。PPT课件主要包含了细研考点·突破题型，常见的功能关系，答案6J，答案05，答案72J等内容，欢迎下载使用。

突破一 功能关系的理解及其应用　题组通关
海南卷 2022·T11
2．对功能关系的理解 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。 注意：功不是能，功也不能变为能，只是能量转化的途径，转化多少能量，就需要做多少功。
3．功能关系的应用 (1)物体动能增加与减少要看合外力对物体做正功还是做负功。 (2)势能的增加与减少要看对应的作用力(如重力、弹簧弹力、电场力等)做负功还是做正功。 (3)机械能增加与减少要看重力之外的力对物体做正功还是做负功。
[题组突破] 1．(功能关系的理解和应用)(多选)蹦床是少年儿童喜欢的一种体育运动，蹦床的中心由弹性网组成，若少年儿童从最高点落下至最低点的过程中，空气阻力大小恒定，则少年儿童(　　) A．机械能一直减小 B．刚接触网面时，动能最大 C．重力势能的减少量大于克服空气阻力做的功 D．重力势能的减少量等于弹性势能的增加量
AC　[儿童从最高点落下直至最低点的过程中，弹簧弹力以及空气阻力一直做负功，因此其机械能一直减小，故A正确；儿童和弹性网接触的过程中先加速然后减速，故刚接触网面时，动能并非最大，故B错误；根据功能关系可知，重力势能的减少量等于克服空气阻力和克服弹簧弹力做的功以及儿童动能的增加量之和，则重力势能的减少量大于弹性势能的增加量，重力做的功大于克服空气阻力做功，故C正确，故D错误。]
2．(功能关系的计算)(多选)(2022·广东卷)如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率200 W、速度5 m/s匀速行驶，在斜坡PQ段以恒定功率570 W、速度2 m/s匀速行驶。已知小车总质量为50 kg，MN＝PQ＝20 m，PQ段的倾角为30°，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的有(　　) A．从M到N，小车牵引力大小为40 N B．从M到N，小车克服摩擦力做功800 J C．从P到Q，小车重力势能增加1×104 J D．从P到Q，小车克服摩擦力做功700 J
ABD　[小车从M到N，依题意有P1＝Fv1＝200 W，代入数据解得F＝40 N，故A正确；依题意，小车从M到N，因匀速行驶，小车所受的摩擦力大小为f1＝F＝40 N，则摩擦力做功为W1＝－40×20 J ＝－800 J，则小车克服摩擦力做功为800 J，故B正确；依题意，从P到Q，重力势能增加量为ΔEp＝mg×Δh＝500×20×sin 30° J＝5 000 J，故C错误；依题意，小车从P到Q，摩擦力为f2，有f2＋mgsin 30°＝ ，摩擦力做功为W2＝－f2×s2，s2＝20 m，联立解得W2＝－700 J，则小车克服摩擦力做功为700 J，故D正确。故选ABD。]
3．(功能关系与图像的结合)(多选)(2020·全国卷Ⅰ)一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2。则(　　) A．物块下滑过程中机械能不守恒 B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C．物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2 D．当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J
1．内容 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 2．表达式 ΔE减＝ΔE增。
突破二 能量守恒定律的理解与应用　师生共研
浙江1月卷 2022·T12
3．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。
4．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]　(2023·山东烟台月考)弹跳杆运动是一项广受青少年欢迎的运动，弹跳杆的结构如图甲所示，一根弹簧的下端固定在跳杆的底部，上端固定在一个套在跳杆上的脚踏板底部，质量为5m的小兰站在脚踏板上，当他和跳杆处于竖直静止状态时，弹簧的压缩量为x0，小兰先保持稳定姿态竖直弹跳。某次弹跳中，从弹簧处于最大压缩量为5x0开始计时，如图乙(a)所示；上升到弹簧恢复原长时，小兰抓住跳杆，使得他和弹跳杆瞬间达到共同速度，如图乙(b)所示；
甲　　　　　　　　　乙
(1)弹跳杆中弹簧的劲度系数k；
(2)从开始计时至竖直上升到最大高度过程中小兰的最大速度vm。
规律方法　运用能量守恒定律解题的基本思路
[跟进训练] 1．(与图像结合的能量守恒问题)(多选)某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的。某次测试中，汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机，测出了汽车动能Ek与位移x的关系图像如图所示，其中①是关闭储能装置时的关系图线，②是开启储能装置时的关系图线。已知汽车的质量为1 000 kg，设汽车运动过程中所受地面阻力恒定，空气阻力不计。根据图像所给的信息可求出(　　)
A．汽车行驶过程中所受地面的阻力为1 000 N B．汽车的额定功率为80 kW C．汽车加速运动的时间为22.5 s D．汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为5×105 J
(1)物体A向下运动刚到C点时的速度大小；
[答案]　2 m/s　
(2)弹簧的最大压缩量；
[答案]　0.4 m　
(3)弹簧的最大弹性势能。
1．两种摩擦力做功的比较
突破三 摩擦力做功与能量关系　多维探究
2．三步求解相对滑动物体的能量问题 (1)正确分析物体的运动过程，做好受力分析。 (2)利用运动学公式，结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系，求出两个物体的相对位移。 (3)代入公式Q＝Ff·x相对计算，若物体在传送带上做往复运动，则为相对路程s相对。
角度1　传送带问题中的摩擦力做功分析 [典例2]　如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角θ＝30°，传送带在电动机的带动下始终保持v0＝2 m/s的速率运行。现把一质量为m＝10 kg的工件(可看作质点)轻轻放在传送带的底端，经过1.9 s，工件被传送到h＝1.5 m的高处。g取10 m/s2，求：
(1)工件与传送带间的动摩擦因数； (2)电动机由于传送工件多消耗的电能。
思路点拨：解此题按以下思路：
(2)在时间t1内，传送带运动的位移x传送带＝v0t1＝1.6 m 在时间t1内，工件相对传送带的位移x相对＝x传送带－x1＝0.8 m 在时间t1内，摩擦生热Q＝μmgcs θ·x相对＝60 J 工件获得的动能Ek＝ mv02＝20 J 工件增加的势能Ep＝mgh＝150 J 故电动机多消耗的电能W＝Q＋Ek＋Ep＝230 J。
角度2　“滑块—木板”问题中的摩擦力做功分析 [典例3]　(2022·天津和平区一模)如图甲所示，一长木板静止在水平地面上，在t＝0时刻，一小物块以一定速度从左端滑上长木板，之后长木板运动的v-t图像如图乙所示，已知小物块与长木板的质量均为m＝1 kg，已知木板足够长，g取10 m/s2，求：
(1)小物块与长木板间动摩擦因数的值；
[解析]　设小物块与长木板间的动摩擦因数为μ1，长木板与地面间的动摩擦因数为μ2，长木板达到的最大速度为vm，长木板加速过程中，由牛顿第二定律得μ1mg－2μ2mg＝ma1vm＝a1t1
木板和物块相对静止，共同减速过程中，由牛顿第二定律得 μ2·2mg＝2ma2 vm＝a2t2 由图像可知，vm＝2 m/s，t1＝2 s，t2＝1 s 联立解得μ1＝0.5。
[解析]　设小物块初速度为v0，刚滑上长木板时的加速度大小为a0，则有 μ1mg＝ma0 vm＝v0－a0t1
(2)在整个运动过程中，系统所产生的热量。
[跟进训练] 1．(“滑块—木板”问题中的摩擦力做功分析)(多选)(2023·福建省名校联考)如图所示，一个质量为M、长为L的木板B静止在光滑水平面上，其右端放有可视为质点的质量为m的滑块A，现用一水平恒力F作用在滑块上，使滑块从静止开始做匀加速直线运动。滑块和木板之间的摩擦力为Ff，滑块滑到木板的最左端时，木板运动的距离为x，此过程中下列说法正确的是(　　)
  A．滑块A到达木板B最左端时，具有的动能为(F－Ff)(L＋x) B．滑块A到达木板B最左端时，木板B具有的动能为Ffx C．滑块A克服摩擦力所做的功为FfL D．滑块A和木板B增加的机械能为F(L＋x)－FfL
木板B具有的动能为Ffx，选项B正确；滑块A克服摩擦力所做的功为Ff(L＋x)，故选项C错误；根据能量守恒定律得，外力F做的功等于木板B和滑块A的机械能和摩擦产生的内能，则有F(L＋x)＝ΔE＋Q，其中Q＝FfL，则滑块A和木板B增加的机械能为ΔE＝F(L＋x)－FfL，选项D正确。]
2．(传送带问题中的摩擦力做功分析)(多选)如图所示，水平传送带两端A、B间的距离为L，传送带以速度v沿顺时针方向转动，一个质量为m的小物块以一定的初速度从A端滑上传送带，运动到B端，此过程中物块先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动，物块做匀加速直线运动的时间与做匀速直线运动的时间相等，两过程中物块运动的位移之比为2∶3，重力加速度为g，传送带速度大小不变。下列说法正确的是(　　)