【物理教案】2021江苏高考物理：第五章第4讲功能关系　能量守恒定律

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第4讲　功能关系　能量守恒定律
一、几种常见的功能关系及其表达式
力做功 能的变化 定量关系
合力的功 动能变化 W＝Ek2－Ek1＝ΔEk
重力的功 重力势能变化
(1)重力做正功，重力势能减少
(2)重力做负功，重力势能增加
(3)WG＝－ΔEp＝Ep1－ E p2
弹簧弹力的功 弹性势能变化
(1)弹力做正功，弹性势能减少
(2)弹力做负功，弹性势能增加
(3)W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2
只有重力、弹
簧弹力做功 机械能不变化 机械能守恒，ΔE＝0
除重力和弹簧
弹力之外的其
他力做的功
机械能变化
(1)其他力做多少正功，物体的机械能就增加多少
(2)其他力做多少负功，物体的机械能就减少多少
(3)W其他＝ΔE
一对相互作用
的滑动摩擦力
的总功
机械能减少内
能增加
(1)作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系
统内能增加
(2)摩擦生热 Q＝Ff· x
相对
自测 1　(多选)(2020·广东佛山市模拟)如图 1所示，质量为 m的物体(可视为质点)以某一速
度从 A点冲上倾角为 30°的固定斜面，其减速运动的加速度为 g，此物体在斜面上能够上升
的最大高度为 h，则在这个过程中物体(　　)
图1
A．重力势能增加了 mgh B．机械能损失了 mgh
C．动能损失了 mgh D．克服摩擦力做功 mgh
答案　AB
二、两种摩擦力做功特点的比较
类型
比较 静摩擦力做功 滑动摩擦力做功
不
同
点
能量的转化
方面
只有机械能从一个物
体转移到另一个物
体，而没有机械能转
化为其他形式的能
(1)将部分机械能从一个物体转移到
另一个物体
(2)一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
的代数和总等于零
一对滑动摩擦力做功的代数和总是
负值
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，也可以做负功，还可以不做
功
判断正误 　(1)只有一对相互作用的静摩擦力，做功不改变系统的机械能，系统机械能守恒．
(　√　)
(2)只有一对相互作用的滑动摩擦力，做的总功为负功，使系统机械能减少，转化为内能．
(　√　)
三、能量守恒定律
1．内容
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个
物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．
2．表达式
ΔE减＝Δ E
增．
3．基本思路
(1)某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等；
(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．
自测 2　如图 2所示，小车静止在光滑的水平轨道上，一个小球用细绳悬挂在小车上，现
由图中位置无初速度释放，在小球下摆到最低点的过程中，下列说法正确的是(　　)
图2
A．细绳对小球的拉力不做功
B．小球克服细绳拉力做的功等于小球减少的机械能
C．细绳对小车做的功等于小球减少的重力势能
D．小球减少的重力势能等于小球增加的动能
答案　B
解析　小球下摆的过程中，小车的机械能增加，小球的机械能减少，小球克服细绳拉力做的
功等于小球减少的机械能，选项 A错误，B正确；细绳对小车做的功等于小球减少的机械能，
选项 C错误；小球减少的重力势能等于小球增加的动能与小车增加的机械能之和，选项 D错
误．
1．只涉及动能的变化用动能定理分析．
2．只涉及重力势能的变化，用重力做功与重力势能变化的关系分析．
3．只涉及机械能的变化，用除重力和弹簧的弹力之外的其他力做功与机械能变化的关系分
析．
例1　(2019·吉林吉林市友好学校联合体期末)从地面竖直上抛一个质量为 m的小球，小球
上升的最大高度为 h，设上升和下降过程中空气阻力大小恒为 Ff.重力加速度为 g，下列说法
正确的是(　　)
A．小球上升的过程中动能减少了 mgh
B．小球上升和下降的整个过程中机械能减少了 Ffh
C．小球上升的过程中重力势能增加了 mgh
D．小球上升和下降的整个过程中动能减少了 Ffh
答案　C
解析　小球上升的过程中，重力和阻力都做负功，其中克服重力做功等于 mgh，故总功大于
mgh；根据动能定理，动能的减小量大于 mgh，故 A错误；除重力外其余力做的功等于机械
能的变化量，除重力外，克服阻力做功 2Ffh，机械能减小 2Ffh，故 B错误；小球上升 h，故
重力势能增加 mgh，故 C正确；小球上升和下降的整个过程中，重力做功等于零，阻力做功
等于－2Ffh，故根据动能定理，动能减小 2Ffh，故 D错误．
变式 1　(多选)(2019·四川德阳市第三次诊断)如图 3所示，离水平地面一定高度处水平固定
一内壁光滑的圆筒，筒内固定一轻质弹簧，弹簧处于自然长度．现将一小球从地面以某一初
速度斜向上抛出，刚好能水平进入圆筒中，不计空气阻力．下列说法中正确的是(　　)
图3
A．小球向上运动的过程中处于失重状态
B．小球压缩弹簧的过程中小球减小的动能等于弹簧增加的势能
C．弹簧获得的最大弹性势能等于小球抛出时的动能
D．小球从抛出到将弹簧压缩到最短的过程中小球的机械能守恒
答案　AB
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