高考物理专题复习：功能关系能量守恒定律

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1、专题5.4功能关系能量守恒定律【高频考点解读】1.掌握功和能的对应关系，特别是合力功、重力功、弹力功分别对应的能量转化关系2.理解能量守恒定律，并能分析解决有关问题．【热点题型】题型一功能关系的理解与应用例1、自然现象中蕴藏着许多物理知识，如图541所示为一个盛水袋，某人从侧面缓慢推袋壁使它变形，则水的势能(　　)图541A．增大　　　　　　　B．变小C．不变D．不能确定解析：选A　人缓慢推水袋，对水袋做正功，由功能关系可知，水的重力势能一定增加，A正确。【提分秘籍】1．对功能关系的理解(1)做功的过程就是能量转化的过程。不同形式的

2、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。2．几种常见的功能关系及其表达式各种力做功对应能的变化定量的关系合力的功动能变化合力对物体做功等于物体动能的增量W合＝Ek2－Ek1重力的功重力势能变化重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加，且WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2弹簧弹力的功弹性势能变化弹力做正功，弹性势能减少，弹力做负功，弹性势能增加，且W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2只有重力、

3、弹簧弹力的功不引起机械能变化机械能守恒ΔE＝0非重力和弹力的功机械能变化除重力和弹力之外的其他力做正功，物体的机械能增加，做负功，机械能减少，且W其他＝ΔE20电场力的功电势能变化电场力做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加，且W电＝－ΔEp【举一反三】轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m＝0.5kg的物块相连，如图542甲所示。弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2。以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴。现对物块施加水平向右的外力F，F随x轴坐标变化的情况如图乙所示。物块运动至x＝0.4m处时

4、速度为零。则此时弹簧的弹性势能为(g取10m/s2)(　　)图542A．3.1JB．3.5JC．1.8JD．2.0J题型二摩擦力做功与能量的关系例2、如图544所示，有一个可视为质点的质量为m＝1kg的小物块。从光滑平台上的A点以v0＝2m/s的初速度水平抛出，到达C点时，恰好沿C点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的质量为M＝3kg的长木板。已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，木板下表面与水平地面之间光滑，小物块与长木板间的动摩擦因数μ＝0.3，圆弧轨道的半径为R＝0.4m，C点和圆弧的

5、圆心连线与竖直方向的夹角θ＝60°，不计空气阻力，g取10m/s2。求：(1)小物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力；(2)要使小物块不滑出长木板，木板的长度L至少多大？图544【解析】(1)小物块在C点时的速度大小为vC＝①20小物块由C到D的过程中，由机械能守恒定律得：mgR(1－cos60°)＝mvD2－mvC2②代入数据解得vD＝2m/s小球在D点时由牛顿第二定律得：FN－mg＝m③代入数据解得FN＝60N④由牛顿第三定律得FN′＝FN＝60N，方向竖直向下。【答案】(1)60N　方向竖直向下　(2)2.5m【方法规律

6、】(1)小物块刚要到达D点时具有竖直向上的加速度，支持力大于重力，区别于小物块刚过C点的情况。(2)木板的最小长度对应小物块与长木板相对滑动的最大位移。【提分秘籍】1．两种摩擦力做功的比较静摩擦力滑动摩擦力不　同　点能量的转化方面只有能量的转移，没有能量的转化既有能量的转移，又有能量的转化一对摩擦力的总功方面一对静摩擦力所做功的代数和等于零一对滑动摩擦力所做功的代数和为负值，总功W＝－Ff·s相对，即摩擦时产生的热量相同点正功、负功、不做功方面两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做功；20静摩擦力做正功时，它的反作用力一定做负

7、功；滑动摩擦力做负功时，它的反作用力可能做正功，可能做负功，还可能不做功；但滑动摩擦力做正功或不做功时，它的反作用力一定做负功2．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Q＝Ff·s相对中s相对为两接触物体间的相对位移，若物体在传送带上做往复运动时，则s相对为总的相对路程。【举一反三】某电视娱乐节目装置可简化为如图546所示模型。倾角θ＝37°的斜面底端与水平传送带平滑接触，传送带BC长L＝6m，始终以v0＝6m/s的速

8、度顺时针运动。将一个质量m＝1kg的物块由距斜面底端高度h1＝5.4m的A点静止滑下，物块通过B点时速度的大小不变。物块与斜面、物块与传送带间动摩擦因数分别为μ1＝0.5、μ2＝0.2，传送带上表面距地面的高度H＝5m，g取10m/s