高考物理一轮复习 第五章 机械能 4 功能关系 能量守恒定律课件

1 第4课时 功能关系 能量守恒定律

考纲解读1.知道功是能量转化的量度，掌握重力的功、弹力的功、合力的功与对应的能量转化关系.2.知道自然界中的能量转化，理解能量守恒定律，并能用来分析有关问题．

1．[功能关系的理解]用恒力F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．重力所做的功等于物体重力势能的增量

C．力F做的功和阻力做的功之和等于物体机械能的增量

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 C

2．[能的转化与守恒定律的理解]如图1所示，美国空军X－37B无人航天飞机于2010年4月首飞，在X－37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中 (

)

图1

A．X－37B中燃料的化学能转化为X－37B的机械能

B．X－37B的机械能要减少

C．自然界中的总能量要变大

D．如果X－37B在较高轨道绕地球做圆周运动，则在此轨道上其机械能不变

答案 AD

解析 在X－37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中，必须启动助推器，对X－37B做正功，X－37B的机械能增大，A对，B错．根据能量守恒定律，C错．X－37B在确定轨道上绕地球做圆周运动，其动能和重力势能都不会发生变化，所以机械能不变，D对．

3．[能量守恒定律的应用]如图2所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，B、C在水平线上，其距离d＝0.5 m．盆边缘的高度为h＝0.3 m．在A处放一个质量为m的小物块并让其由静止下滑．已知盆内侧壁是光滑

2 的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ＝0.1.小物块在盆内来回滑动，最后停

下来，则停下的位置到B的距离为 (

)

图2

A．0.5 m B．0.25 m C．0.1 m D．0

第四章 功和能 机械能守恒定律

【知识建构】

第一节 功 功率

【考情分析】

考试大纲 大纲解读

.功和功率 II

.功、功率是高考的必考内容，其知识覆盖面广，题型全，从选择题到解答题无不触及，题目难度较大，未来高考中与其他知识点结合命题的可能性较大

机械能 功 功 做功的两个必要因素

恒力做功：cosFsW

变力做功

功率 平均功率：tWP或cosvFP

瞬时功率：cosFvP

机车的两种启动方式 以恒定的功率启动

以恒定的加速度启动

机械能 动能：2k21mvE

重力势能：mghEp

弹性势能：)(212仅适用于弹簧kxEp

机械能：pkEEE

基本规律 功能关系：EW

动能定理：12kkEEW

机械能守恒定律：p2k2p1k1EEEE

能量转化和守恒定律 【考点知识梳理】

一．功

1.概念：一个物体

，如果在力的方向上

，物理学中就说这个力对物体做了功．

2. 做功的两个必要因素： 和物体在力的方向上发生的

3. 公式：

，仅适用于__________做功，其中α是F和l的夹角．

4. 功是标量但有正负：

（1）当0≤＜90°时，0＜cos≤1，则力对物体做 ，即外界给物体 能量，力是动力；

（2）当090时，cos0，0W，则力对物体 ，即外界和物体间无能量交换．

（3）当90o＜α≤180o时，-1≤cos＜0，则力对物体做 ，即物体向外界 能量，力是阻力．

5.合力的功：各个力分别对物体所做功的

二．功率

1. 定义：功跟完成这些功所用时间的 ，叫做功率．单位： ，符号： ．

2. 物理意义：功率是描述力对物体做功 的物理量.

课时跟踪训练(六)

一、选择题(1～5题为单项选择题，6～9题为多项选择题)

1．(2018·山东省淄博市高三三模)如图所示，质量均为m的木块A和B，用一个劲度系数为k的竖直轻质弹簧连接，最初系统静止，现在用力F缓慢拉A直到B刚好离开地面，则这一过程中力F做的功至少为(

)

A.m2g2k

B.2m2g2k C.3m2g2k D.4m2g2k

B [最初系统静止时，弹力等于A的重力，由胡克定律得，弹簧被压缩的长度x1＝mgk，最后B刚好离开地面时，弹力等于B的重力，此时弹簧伸长的长度x2＝mgk，此过程缓慢进行，所以力F做的功等于系统内增加的重力势能，根据功能关系可知：W＝mgh＝mg×2×mgk＝2m2g2k，故B正确； 故选B]

2．(2018·山东省湖北省重点学校协作体冲刺模拟)如图所示，水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，一带电金属滑块以Ek0＝30 J的初动能从斜面底端A冲上斜面，到顶端B时返回，已知滑块从A滑到B的过程中克服摩擦力做功10 J，克服重力做功24 J，则( )

A．滑块带正电，上滑过程中电势能减小4 J

B．滑块上滑过程中机械能增加4 J

C．滑块上滑到斜面中点时重力势能增加14 J

D．滑块返回到斜面底端时动能为15 J

A [动能定理知上滑过程中W电－WG－Wf＝ΔEk，代入数值得W电＝4 J，电场力做正功，滑块带正电，电势能减小4 J，A正确；由功能关系知滑块上滑过程中机械能的变化量为ΔE＝W电－Wf＝－6 J，即机械能减小6 J，B错误；由题意知滑块上滑到斜面中点时克服重力做功为12 J，即重力势能增加12 J，C错误；由动能定理知Wf＝Ek0－Ek，所以滑块返回到斜面底端时动能为10 J，D错误．]

3．(2018·福州一中高三冲刺)如图所示，圆柱形的容器内有若干个长度不同、粗糙程度相同的直轨道，它们的下端均固定于容器底部圆心O，上端固定在容器侧壁．若相同的小球以同样的速率，从点O沿各轨道同时向上运动．对它们向上运动过程．下列说法正确的是(

金戈出品 学 习 资 料 汇编

第四节 机械能守恒定律

知识目标

核心素养

1.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化.

2.能够根据动能定理、重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律.

3.会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题. 1.通过应用机械能守恒定律的实例分析，进一步理解机械能守恒的条件.

2.体会物理学中的“守恒”思想，加强物理规律在实际中的应用.

一、动能与势能的相互转化

1．机械能：重力势能、弹性势能与动能统称为机械能．

2．重力势能与动能的转化

只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能减少，动能增加，物体的重力势能转化为动能，若重力对物体做负功，则物体的重力势能增加，动能减少，物体的动能转化为重力势能．

3．弹性势能与动能的转化

只有弹簧弹力做功时，若弹力对物体做正功，则弹簧的弹性势能减少，物体的动能增加，弹簧的弹性势能转化为物体的动能；若弹力对物体做负功，则弹簧的弹性势能增加，物体的动能减少，物体的动能转化为弹簧的弹性势能．

二、机械能守恒定律

1．内容：在只有重力或弹力做功的情形下，动能与势能可以相互转化，而机械能的总量保持不变．

2．表达式：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，即E1＝E2.

1．判断下列说法的正误．

(1)机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用．(×) 金戈出品 (2)合力为零，物体的机械能一定守恒．(×)

(3)合力做功为零，物体的机械能保持不变．(×)

(4)只有重力做功时，物体的机械能一定守恒．(√)

2．如图1所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高为H处自由落下，不计空气阻力，重力加速度为g，假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能为________．

图1

答案

mgH

一、机械能守恒定律

如图2所示，质量为m的物体自由下落的过程中，下落到高度为h1的A处时速度为v1，下落到高度为h2的B处时速度为v2，不计空气阻力，选择地面为参考平面．