2023版高考物理一轮总复习第五章第4节功能关系能量转化与守恒定律课件

这是一份2023版高考物理一轮总复习第五章第4节功能关系能量转化与守恒定律课件，共35页。PPT课件主要包含了功能关系，能量转化，必通过做功来实现，能量守恒定律，保持不变，要节约能源，答案AD，解加速度a＝，方法技巧，g的加速等内容，欢迎下载使用。
1.能的概念：一个物体能对外做功，这个物体就具有
2.功能关系：(1)功是__________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__________，而且能量转化
3.几种常见的功能关系.
功是反映物体间在相互作用的过程中能量变化多少的物理量，功是过程量，它与一段位移相联系；能是用来反映物体做功本领的物理量，它反映了物体的一种状态，故能是状态量，它与某个时刻(或某一位置)相对应.
1.内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式________为其他形式，或者从一个物体________到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量
的总量____________.
2.表达式：(1)E初＝________，初状态各种能量的总和
等于末状态各种能量的总和.
(2)ΔE增＝ΔE减，增加的那些能量的总和等于减少的那些能量的总和.
【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1) 能量在转移或转化过程中，其总量会不断减少.
)(2)在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大)(3)既然能量在转移或转化过程中是守恒的，故没有必
(4)节约可利用能源的目的是减少污染排放.(
(5) 滑动摩擦力做功时，一定会引起机械能的转化.
)答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
2.下列关于能量转化的现象的说法中，正确的是(
A.用太阳灶烧水是太阳能转化为电能B.电灯发光是电能转化为光能C.核电站发电是电能转化为内能D.生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能答案：B
3.(多选，2021 年重庆月考)用恒力 F 竖直向上拉一物体，使其由地面处开始加速上升到某一高度.若该过程空气
阻力不能忽略，则下列说法中正确的是(
A.力 F 做的功和阻力做的功之和等于物体动能的增量B.力 F 做的功和阻力做的功之和等于物体与地球系统机械能的增量C.力 F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物体动能的增量D.力 F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物体机械能的增量答案：BC
4.(多选)行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中
匀速下降.上述不同现象中所包含相同的物理过程是(A.物体克服阻力做功B.物体的动能转化为其他形式的能量C.物体的势能转化为其他形式的能量D.物体的机械能转化为其他形式的能量
解析：三个物体运动过程中都受到阻力，汽车主要是制动阻力，流星、降落伞是空气阻力，因而物体都克服阻力做功，故 A 正确；三个物体运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、降落伞是重力势能转化成其他形式的能，总之都是物体的机械能转化为其他形式的能量，故 D正确.
热点 1 功能关系的理解[热点归纳]
1.几种常见的功能关系.
2.对功能关系的理解和应用.
(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.
【典题 1】(2020 年湖北黄冈模拟)一质量为 m 的物体放在倾角为θ且足够长的光滑固定斜面上，初始位置如图5-4-1 甲所示，在平行于斜面的力 F 的作用下由静止开始沿斜面运动，运动过程中物体的机械能 E 随位置 x 的变化关系如图乙所示.其中 0～x1 过程的图线是曲线，x1～x2 过程的图线是平行于 x 轴的直线，x2～x3 过程的图线是倾斜的
直线，则下列说法正确的是(
图 5-4-1A.在 0～x1 的过程中，物体向上运动B.在 0～x1 的过程中，物体的加速度一直增大C.在 x1～x2 的过程中，物体的速度大小不变D.在 0～x3 的过程中，物体的速度方向先沿斜面向上再沿斜面向下
解析：拉力做功影响物块机械能的改变，即ΔE＝F·
ΔEΔx，则 F＝Δx
，所以图线的斜率表示拉力，在 0～x1 过
程中物体机械能在减小，则拉力在做负功，拉力方向沿斜面向上，所以物体的位移方向向下，即物体在沿斜面向下运动，故 A 错误；在 0～x1 过程中图线的斜率逐渐减小到零，可知物体的拉力逐渐减小到零，根据牛顿第二定律求
，可知加速度一直增大，故 B
正确；在 x1～x2 的过程中，拉力 F＝0，机械能守恒，物体向下运动，重力势能减小，速度增大，故 C 错误；在 0～x3 的过程中，拉力沿斜面向下，结合 B、C 选项分析可知物体一直沿斜面向下加速运动，故 D 错误.答案：B
本题解题的关键是根据重力以外的力做功
量度机械能的变化，因此机械能随位移变化图像的斜率为重力以外的力的大小.
【迁移拓展】(多选，2021 年吉林通化月考)一质量 m
的小球，竖直方向受一恒定的外力 F，小球以
度加速下落，空气阻力不计，关于小球在下落 h 的过程中
能量的变化，以下说法中正确的是(
热点 2 摩擦力做功[热点归纳]
两种摩擦力做功的比较.
考向 1 传送带模型中能量的转化问题
1.求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解.
(1)功能关系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q.(2)对 W 和 Q 的理解：
①传送带克服摩擦力做的功：W＝Ff x传.②产生的内能：Q＝Ff x相对.
【典题 2】(2021 年广东汕头模拟)如图 5-4-2 所示，传送带在电动机带动下，始终以速度 v 做匀速运动，现将质量为 m 的某物块由静止释放在传送带的左端，设传送带足够长，设物块与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为
g，对于物块从静止释放到相对静止这一过程(图 5-4-2
A.物块做匀速直线运动v μgC.摩擦产生的热量为 mv2
D.电动机多做的功等于
解析：物块由静止释放在传送带上时，传送带会给物体一个向前的摩擦力，促使物体向前做匀加速运动，加速度大小为 f＝ma＝μmg，解得 a＝μg，A 错误；物块最终和传送带相对静止，即和传动带达到共速，所用时间为 t＝
，B 正确；期间传送带运动的位移为 s＝vt，则可知摩
擦力所做的功为 Wf＝fs＝μmgvt＝mv2，物块获得的动能为 C 错误；电动机多做的功转化为物块的动能和系统内能答案：B
考点 2 滑块—滑板模型中能量的转化问题【典题 3】如图 5-4-3 所示，一足够长的木板在光滑水平面上以速度 v 向右匀速运动，现将质量为 m 的物体竖直向下轻轻地放置在木板上的右端，已知物体和木板之间的动摩擦因数为μ.为保持木板的速度不变，须对木板施加一水平向右的作用力 F.从物体放到木板上到它相对木板静止
的过程中，木块与物体组成的系统产生的热量为(图 5-4-3
热点 3 能量守恒定律的应用[热点归纳]
运用能量守恒定律解题的基本思路：
【典题 4】(2020 年浙江杭州期末)如图 5-4-4 所示，是一个简化后的娱乐项目示意图，游客被安全地固定在球形装备(看成质点，图中未画出)内，被弹射系统水平贴地弹出后即刻进入长为 L＝5 m 的水平轨道 SO.O 点既是水平路面的末端，也是半圆轨道 OA 的起点，以 O 点为坐标原点建立水平向右的 x 轴.竖直半圆轨道 OA 与 AB(O、A、B 在同一条竖直线上，B 点为半圆轨道的最高点，该处切线水平)的半径均为 R＝2 m，它们在 A 点衔接，不计衔接处的缝隙大小和装备运行到此处的能量损失.半圆轨道 OA 的右
侧是一片水域，比水面略低的半径 r＝2 m 的水平圆盘，MN 是圆盘的竖直支架(它与半圆轨道在同一竖直面内)，N点是圆盘的圆心，M 点可以左右移动，水平圆盘不能和半圆轨道 OA 重叠.若球形装备与 SO 之间的动摩擦因数μ＝0.2，与两半圆轨道的摩擦不计，圆盘转轴 NM 的高度 H＝2 m，不计空气阻力，球形装备的质量为 50 kg，在某次设备测试中，让球形装备空载运行，求：
(1)为了能让装备安全到达 B 点，则弹射系统应至少给
(2)若装备恰好能安全到达 B 点，此后为让装备能落到
水平圆盘上，求 M 点的坐标范围.
(3)若 M 点的坐标为 x＝6 m，为让装备能落到水平圆
盘上，求弹射系统提供给装备的能量.
解：(1)装备恰好能安全到达 B 点，在最高点 B 根据牛
顿第二定律可得 mg＝
解得 E1＝5000 J.(2)根据平抛运动的知识可得，竖直方向上
水平方向上有 x＝vBt
由于水平圆盘不能和半圆轨道 OA 重叠，水平圆盘的半径为 2 m，所以 M 点的坐标范围为
(3)M 点的坐标为 x＝6 m 时，圆盘在坐标上的范围为
m