高考物理一轮细复习基础知识夯实综合考点应用名师分步奏压轴题功能关系能量守恒定律含.docx

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1、功能关系 能量守恒定律根底学问夯实+综合考点应用+名师分步奏详解压轴题，含精细解析功能关系想一想如图541所示，质量为m的物体在力F的作用下由静止从地面运动到离地h高处，F，试分别求出在此过程中重力、力F和合力的功，以及物体的重力势能、动能和机械能的变更量，并分析这些量之间存在什么关系？图541提示：重力做功，力F做功，合力做功，重力势能增加，动能增加，机械能增加。关系：重力做功等于重力势能变更量的负值，合外力的功等于物体动能的变更量，力F的功等于物体机械能的变更量。记一记1功和能(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)做功的过程肯定伴随有能量的转化，而且能量的转

2、化必需通过做功来实现。2力学中常用的四种功能对应关系(1)合外力做功等于物体动能的变更：即W合21。(动能定理)(2)重力做功等于物体重力势能的削减：即12。(3)弹簧弹力做功等于弹性势能的削减：即W弹12。(4)除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功，等于物体机械能的变更，即W其他力E2E1E。(功能原理)试一试1对于功和能的关系，以下说法中正确的选项是()A功就是能，能就是功B功可以变为能，能可以变为功C做功的过程就是能量转化的过程D功是物体能量的量度解析：选C功和能是两个亲密相关的物理量，但功和能有本质的区分，功是反映物体在互相作用过程中能量变更多少的物理量，及详细的能量变更过程相联络

3、，是一个过程量；能是用来反映物体具有做功本事的物理量，物体处于肯定的状态(如速度和相对位置)就具有肯定的能量，功是反映能量变更的多少，而不是反映能量的多少。能量守恒定律想一想试说明以下现象中，分别是什么能向什么能的转化。(1)汽车由静止启动；(2)汽车刹车时由运动变为静止；(3)水力发电；(4)太阳能热水器工作时。提示：(1)化学能动能(2)动能内能(3)水的机械能电能(4)太阳能内能记一记1内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消逝，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。E减E增。试一试2某人掷铅球，出手时铅球的动能为150

4、J。关于人对铅球的做功状况和能量转化状况，以下说法正确的选项是()A此人对铅球做了150 J的功，将体内的化学能转化为铅球的动能B此人对铅球做的功无法计算C此人对铅球没有做功，因此没有能量的转化D此人对铅球做了150 J的功，将铅球的重力势能转化为铅球的动能解析：A此题要求的是人对铅球做的功，由于人对铅球的作用力是变力，且位移未知，不能运用功的计算公式来计算，可依据功能关系，人对铅球做功，使铅球动能增加，因此，此人对铅球所做的功等于铅球动能的增加，即150 J，将体内的化学能转化为铅球的动能。故只有A正确。功能关系的应用(1)做功的过程是能量转化的过程。不同形式的能量发生互相转化是通过做功来实

5、现的。(2)功是能量转化的量度，功和能的关系，一是表到达不同的力做功，对应不同形式的能转化，具有一一对应关系，二是做功的多少及能量转化的多少在数量上相等。2搞清不同的力做功对应不同形式的能的变更不同的力做功对应不同形式能的变更定量的关系合外力的功(全部外力的功)动能变更合外力对物体做功等于物体动能的增量W合21重力的功重力势能变更重力做正功，重力势能削减；重力做负功，重力势能增加12弹簧弹力的功弹性势能变更弹力做正功，弹性势能削减；弹力做负功，弹性势能增加W弹12只有重力、弹簧弹力的功不引起机械能变更机械能守恒E0除重力和弹力之外的力做的功机械能变更除重力和弹力之外的力做多少正功，物体的机械能

6、就增加多少；除重力和弹力之外的力做多少负功，物体的机械能就削减多少W除G、弹力外E电场力的功电势能变更电场力做正功，电势能削减；电场力做负功，电势能增加W电例1(2021安徽高考)如图542所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径程度、竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。2R，重力加速度为g，那么小球从P到B的运动过程中()图542A重力做功2B机械能削减C合外力做功D抑制摩擦力做功审题指导解答此题时应留意以下三点：(1)小球对B点恰好没有压力的含义。(2)摩擦力为变力，应从功能关系上求小球抑制摩擦力做功。(3)机械能的

7、削减量及哪个力做功相对应。尝试解题小球在A点正上方由静止释放，通过B点时恰好对轨道没有压力，此时小球的重力供给向心力，即：2，得v2，小球从P到B的过程中，重力做功W，A错误；减小的机械能E2，B错误；合外力做功W合2，C错误；由动能定理得：20，所以，D项正确。答案D功能关系的选用技巧(1)在应用功能关系解决详细问题的过程中，假设只涉及动能的变更用动能定理分析。(2)只涉及重力势能的变更用重力做功及重力势能变更的关系分析。(3)只涉及机械能变更用除重力和弹力之外的力做功及机械能变更的关系分析。(4)只涉及电势能的变更用电场力做功及电势能变更的关系分析。能量守恒定律的应用(1)某种形式的能量削

8、减，肯定有另外形式的能量增加，且削减量和增加量相等。(2)某个物体的能量削减，肯定有别的物体的能量增加，且削减量和增加量相等。2应用定律的一般步骤(1)分清有多少种形式的能(如动能、势能、内能、电能等)在变更。(2)分别列出削减的能量E减和增加的能量E增的表达式。(3)列恒等式：E减E增。例2节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车。有一质量m1 000 的混合动力轿车，在平直马路上以v190 匀速行驶，发动机的输出功率为P50 。当驾驶员看到前方有80 的限速标记时，保持发动机功率不变，马上启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动，运动L72 m后，

9、速度变为v272 。此过程中发动机功率的用于轿车的牵引，用于供给发电机工作，发动机输送给发电机的能量最终有50%转化为电池的电能。假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。求：(1)轿车以90 在平直马路上匀速行驶时，所受阻力F阻的大小；(2)轿车从90 减速到72 过程中，获得的电能E电；(3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电维持72 匀速运动的间隔 L。审题指导第一步：抓关键点关键点获得信息以v190 匀速行驶轿车的牵引力等于轿车阻力F阻发动机功率的用于轿车的牵引牵引轿车的功率恒定，轿车的运动不是匀减速直线运动50%转化为电池的电能电能的转化是有效率的，要求转化的电能需先求输送给发

10、电机的总能量第二步：找打破口要求电池获得的电能利用动能定理求动身动机输出的总能量求出输送给发电机的总能量。尝试解题(1)轿车牵引力及输出功率关系PF牵v，将P50 ，v190 25 m代入得F牵2103 N当轿车匀速行驶时，牵引力及阻力大小相等，有F阻2103 N(2)在减速过程中，留意到发动机只有P用于轿车的牵引。依据动能定理有F阻L代入数据得1.575105 J电源获得的电能为E电0.56.3104 J(3)依据题设，轿车在平直马路上匀速行驶时受到的阻力仍为F阻2103 N。在此过程中，由能量转化及守恒定律可知，仅有电能用于抑制阻力做功E电F阻L代入数据得L31.5 m。答案(1)2103

11、 N(2)6.3104 J(3)31.5 m涉及能量转化问题的解题方法(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，然后分析状态变更过程中哪种形式的能量削减，哪种形式的能量增加，求出削减的能量总和E减和增加的能量总和E增，最终由E减E增列式求解。相对滑动物体的能量分析静摩擦力及滑动摩擦力做功特点比较类别比较静摩擦力滑动摩擦力不同点能量的转化方面在静摩擦力做功的过程中，只有机械能从一个物体转移到另一个物体(静摩擦力起着传递机械能的作用)，而没有机械能转化为其他形式的能量(1)互相摩擦的物体通过滑动摩擦力做功，将部分机械能从一个物体转移到另一个

12、物体(2)部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机械能的损失量一对摩擦力的总功方面一对静摩擦力所做功的代数总和等于零一对互相作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功，等于摩擦力及两个物体相对路程的乘积，即L相对，表示物体抑制摩擦力做功，系统损失的机械能转化成内能一样点正功、负功、不做功方面两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做功例3如图543所示，为半径R0.8 m的光滑圆弧轨道，下端B恰及小车右端平滑对接。小车质量M 3 ，车长L2.06 m，车上外表距地面的高度h0.2 m，现有一质量m1 的滑块，由轨道顶端无初速释放，滑到B端后冲上小车。地面光滑，滑块及小车上外表间的动摩擦因数0.3

13、，当车运动了1.5 s时，车被地面装置锁定。(g10 m2)试求：图543(1)滑块到达B端时，轨道对它支持力的大小；(2)车被锁定时，车右端距轨道B端的间隔 ；(3)从车开始运动到被锁定的过程中，滑块及车面间由于摩擦而产生的内能大小。审题指导(1)推断车被锁定时滑块及小车间是否还在相对滑动。(2)摩擦产生内能的过程发生在滑块及小车相对滑动的过程。尝试解题(1)由机械能守恒定律和牛顿第二定律得，那么：30 N。(2)设m滑上小车后经过时间t1及小车同速，共同速度大小为v，对滑块有：1，va1t1对于小车：2，va2t1解得：v1 m，t11 s1.5 s故滑块及小车同速后，小车接着向左匀速行驶

14、了0.5 s，那么小车右端距B端的间隔 为l车t1v(1.5t1)1 m。(3)Q相对(t1t1)6 J。答案(1)30 N(2)1 m(3)6 J求解相对滑动物体的能量问题的方法(1)正确分析物体的运动过程，做好受力状况分析。(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。(3)公式Ql相对中l相对为两接触物体间的相对位移，假设物体在传送带上往复运动时，那么l相对为总的相对路程。功能关系和能量守恒定律是高考的必考内容，具有特别强的综合性，题目类型以计算题为主，大部分试题都及牛顿运动定律、圆周运动、平抛运动学问及电磁学学问相联络，试题过程困难、敏捷性强、难度较大。典例(16

15、分)如图544所示，质量为m1 的可视为质点的小物块轻轻放在程度匀速运动的传送带上的P点，随传送带运动到A点后程度抛出，小物块 ，圆弧轨道及质量为M2 的足够长的小车左端在最低点O点相切，并在O点滑上小车，程度地面光滑，当物块运动到障碍物Q处时及Q发生。碰撞前物块和小车已经相对静止，而小车可接着向右运动(物块始终在小车上)，小车运动过程中和圆弧无互相作用。圆弧半径R1.0 m，圆弧对应的圆心角为53，A点距程度面的高度h0.8 m，物块及小车间的动摩擦因数为0.1，重力加速度g10 m2。试求：图544(1)小物块分开A点的程度初速度v1；(2)小物块经过O点时对轨道的压力；(3)第一次碰撞后

16、直至静止，物块相对小车的位移和小车做匀减速运动的总时间。第一步：审题干，抓关键信息关键点获得信息小物块平抛运动到B点的速度方向恰好沿圆弧轨道在B点的切线方向小物块及Q碰撞后以碰前的速度大小被弹回第二步：审设问，找问题的打破口第三步：三定位，将解题过程步骤化第四步：求标准，步骤严谨不失分解(1)对小物块由A到B有：2(2分)在B点： (2分)解得v13 m(1分)(2)由A到O，依据动能定理有：(hR )(2分)在O点：(1分)解得： ，43 N(1分)由牛顿第三定律知，小物块对轨道的压力43 N(1分)(3)摩擦力1 N，物块滑上小车后经过时间t到达的共同速度为，那么，2，得 (2分)由于碰撞

17、不损失能量，物块在小车上重复做匀减速和匀加速运动，相对小车始终向左运动，物块及小车最终静止，摩擦力做功使动能全部转化为内能，故有：l相(Mm)得l相5.5 m(2分)小车从物块碰撞后开始匀减速运动，(每个减速阶段)加速度a不变0.5 m2，得t s(2分)考生易犯错误(1)在中，不留意受力分析，将关系式写成，得出33 N，将丢2分。(2)在中，遗忘应用牛顿第三定律，丢1分。(3)在中，分析不清小车的运动规律，此关系式无法列出，将丢2分。名师嘱咐(1)多种运动组合的多运动过程问题是近几年高考试题中的热点题型，往往应用动能定理或机械能守恒定律、能量守恒定律等规律，须要在解题时冷静思索，弄清运动过程，留意不同过程连接点速度的关系，对不同过程运用不同规律分析解决。(2)高考试题中常有功、能及电场、磁场联络的综合问题，这类问题常以能量守恒为核心考察重力、摩擦力、电场力、磁场力的做功特点，以及动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律的应用。分析时应抓住能量核心和各种力做功的不同特点，运用动能定理和能量守恒定律进展分析。