江苏专版2025版高考物理一轮复习第五章第4节功能关系能量守恒定律讲义含解析.docVIP

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功能关系能量守恒定律

(1)力对物体做了多少功，物体就具有多少能。(×)

(2)能量在转移或转化过程中，其总量会不断削减。(×)

(3)在物体的机械能削减的过程中，动能有可能是增大的。(√)

(4)既然能量在转移或转化过程中是守恒的，故没有必要节约能源。(×)

(5)节约可利用能源的目的是为了削减污染排放。(×)

(6)滑动摩擦力做功时，肯定会引起机械能的转化。(√)

(7)一个物体的能量增加，必定有别的物体能量削减。(√)

突破点(一)功能关系的理解和应用

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

几种常见力做功

对应的能量变更

数量关系式

重力

正功

重力势能削减

WG＝－ΔEp

负功

重力势能增加

弹簧等的弹力

正功

弹性势能削减

W弹＝－ΔEp

负功

弹性势能增加

电场力

正功

电势能削减

W电＝－ΔEp

负功

电势能增加

合力

正功

动能增加

W合＝ΔEk

负功

动能削减

重力以外的其他力

正功

机械能增加

W其＝ΔE

负功

机械能削减

3．两个特别的功能关系

(1)滑动摩擦力与两物体间相对位移的乘积等于产生的内能，即Ffx相对＝ΔQ。

(2)感应电流克服安培力做的功等于产生的电能，即W克安＝ΔE电。

[题点全练]

1.(2024·镇江一模)风洞飞行体验是运用先进的科技手段实现高速风力将人吹起并悬浮于空中，如图所示。若在人处于悬浮状态时增加风力，则体验者在加速上升过程中()

A．处于失重状态，机械能增加

B．处于失重状态，机械能削减

C．处于超重状态，机械能增加

D．处于超重状态，机械能削减

解析：选C由题意可知，人加速向上运动，故人的加速度向上，处于超重状态；由于风力对人做正功，故人的机械能增加；故C正确，A、B、D错误。

2.如图所示，将一质量为m的小球以初速度v0，斜向上抛出，小球落地时的速度为v。已知小球抛出点离地面高度为h，运动过程中小球克服阻力做功为Wf，则()

A．小球的机械能削减了mgh＋eq\f(1,2)m(v－v0)2

B．小球的重力势能削减了eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02

C．合力做的功为mgh－Wf

D．小球克服阻力做功Wf等于eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02

解析：选C依据动能定理可知：mgh－Wf＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02，故Wf＝mgh＋eq\f(1,2)mv02－eq\f(1,2)mv2，故克服阻力做功为该小球的机械能削减量mgh＋eq\f(1,2)mv02－eq\f(1,2)mv2，故A、D错误；重力做功W＝mgh，故重力势能减小mgh，故B错误；合外力做功W合＝mgh－Wf，故C正确。

3．(2024·无锡模拟)质量为m的物体从静止动身以eq\f(g,2)的加速度竖直下降h，下列说法中正确的是()

A．物体的机械能增加eq\f(1,2)mgh

B．物体的重力势能削减eq\f(1,2)mgh

C．物体的动能增加eq\f(1,2)mgh

D．重力做功eq\f(1,2)mgh

解析：选C由牛顿其次定律可知，mg－f＝ma，解得f＝eq\f(1,2)mg，阻力做功Wf＝－fh＝－eq\f(1,2)mgh，所以物体的机械能削减eq\f(1,2)mgh，故A错误；重力做功WG＝mgh，所以物体的重力势能削减mgh，故B、D错误；由动能定理可得动能的变更量ΔEk＝W合＝mah＝eq\f(1,2)mgh，所以物体的动能增加eq\f(1,2)mgh，故C正确。

突破点(二)摩擦力做功与能量的关系

1．两种摩擦力做功的比较

静摩擦力做功

滑动摩擦力做功

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

互为作用力和反作用力的一对静摩擦力所做功的代数和为零，即要么一正一负，要么都不做功

互为作用力和反作用力的一对滑动摩擦力所做功的代数和为负值，即至少有一个力做负功

两种摩擦力都可以对物体做正功或者负功，还可以不做功

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，结合牛顿其次定律分析物体的速度关系及位移关系。

(3)公式W＝Ff·l相对中l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l相对为总的相对路程。

[典例](2024·苏州一模)如图所示，一质量为m＝1.5kg的滑块从倾角为θ＝37°的斜面上自静止起先滑