第6章 第四讲 功能关系 能量守恒定律（学案）-【新高考方案】2026年高考物理一轮总复习（普高基础版）

第四讲　功能关系　能量守恒定律 课前 (1)力对物体做正功，物体的机械能一定增加。 (　　) (2)能量在转移或转化过程中，其总量会不断减少。 (　　) (3)(2024·北京高考T8B)将小球竖直向上抛出，小球从抛出到落回原处的过程中，若所受空气阻力大小与速度大小成正比，则上升和下落两过程损失的机械能相等。 (　　) (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)静摩擦力做功时，一定会引起能量的转化。 (　　) (6)滑动摩擦力做功时，一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减少。 (　　) 逐点清(一)　功能关系的理解和应用 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 题点1　对功能关系的理解 1.(多选)热气球能给人以独特的视角享受风景的机会。假设某热气球总质量为m，竖直上升过程中受到浮力恒为F，空气阻力恒为f，热气球从地面由静止上升高度h，速度变为v，已知重力加速度为g。在上述过程中，热气球的 (　　) A.重力势能增加了mgh B.动能增加了(F-mg-f)h C.机械能增加了Fh D.机械能增加了mgh+mv2 2.(2025·贵州贵阳质检)(多选)游泳馆中一质量为m的跳水爱好者(可视为质点)由静止从跳台下落，已知下落点距水面的高度为H，该跳水爱好者入水后到达的最大深度为h，入水后受到的平均阻力大小为f，重力加速度为g，不计空气阻力。则该跳水爱好者 (　　) A.从静止下落到入水前的运动过程处于失重状态 B.落到水面时的动能为mgH C.入水后下降至最大深度过程，克服水的阻力做功为fh D.从开始下落到水中最大深度过程，该人机械能的损失量为mgH 题点2　弹性势能的定量计算 3.(2025·河南三门峡质检)蹦极是一项非常刺激的户外运动。如图所示，某景区蹦极所用的橡皮绳原长为L=80 m、劲度系数为k=25 N/m，橡皮绳一端固定在跳台上，另一端拴接在游客脚踝处。已知游客的质量m=50 kg，重力加速度g取10 m/s2，不计橡皮绳的重力和空气阻力，橡皮绳始终在弹性限度内，假设游客始终在同一竖直线上运动，已知橡皮绳的弹性势能为Ep=kx2(x为橡皮绳的伸长量)，则游客无初速度的从跳台跳下后，橡皮绳的最大伸长量为 (　　) A.20 m　　　　B.40 m　　　　C.60 m　　　　D.80 m 题点3　功能关系与图像的综合 4.一定质量的物块静止在水平面上，给物块施加竖直向上的拉力F，选取地面为重力势能的零势能面，物块在一定时间内机械能随路程变化的图像如图所示。已知物块加速度为零的位置出现在路程大于s1的位置。下列说法正确的是 (　　) A.0~s2过程中物块的加速度逐渐减小 B.0~s1过程中物块的动能逐渐增大 C.0~s2过程中物块先向上运动后向下运动 D.s2~s3过程中物块一定向上运动 点睛与自悟 1.四种常见的功能关系及其表达式 何种力做功 对应能的变化 定量关系 合力做功 动能变化 合力对物体做功等于物体动能的增量，W合=Ek2-Ek1 重力做功 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 弹簧弹力做功 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 非重力和系统 内弹力做功 机械能变化 除重力和系统内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=ΔE 2.(链接T3)弹簧和橡皮绳的弹性势能表达式Ep=kx2，题中给出表达式时可以直接应用。 逐点清(二)　摩擦力做功与能量转化 |必|备|知|能| 1.静摩擦力做功的特点 (1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。 (2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。 (3)静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为内能。 2.滑动摩擦力做功的特点 (1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。 (2)相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果: ①机械能全部转化为内能; ②有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另外一部分转化为内能。 (3)摩擦生热的计算:Q=Ff·x相对。其中x相对为相互摩擦的两个物体间的相对位移。 类型1　摩擦力做功与摩擦生热 1.(2025·黑龙江哈尔滨质检)如图所示，B点是斜面与水平地面的连接处，质量为0.4 kg的物块(可视为质点)从斜面上的A点由静止释放，最后停在C点。物块与斜面、地面之间的动摩擦因数均为μ，不计物块经过B点时的能量损失。已知xAB=9 m，物块在斜面上做匀加速直线运动过程的总时间的正中间1 s内的位移为3 m，A、C两点的连线与地面的夹角β=37°，重力加速度g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，下列说法正确的是 (　　) A.物块沿斜面下滑的加速度大小为0.5 m/s2 B.物块与接触面间的动摩擦因数为0.8 C.物块的重力势能的减少量小于7.2 J D.物块从B运动到C，因摩擦产生的热量为7.2 J 类型2　传送带模型中的能量转化 2.(2025·湖南邵阳模拟)如图，机场中长度为L=2 m的水平传送带以v=1 m/s的速度沿顺时针匀速传动，现将质量为5 kg 的行李箱轻放在传送带的左端，行李箱与传送带间的动摩擦因数为μ=0.5。行李箱可视为质点，重力加速度大小取g=10 m/s2，则在行李箱被输送到传送带右端的过程中，下列说法错误的是 (　　) A.行李箱在传送带上运动的时间为2.1 s B.传送带对行李箱做了2.5 J的功 C.传送带和行李箱间因摩擦产生的热量为5 J D.因输送行李箱，传送带电动机额外消耗的电能为5 J 类型3　“滑块—木板”模型中的能量转化 3.(2025·河北邢台调研)如图所示，长为L的小车置于光滑的水平面上，小车前端放一小物块。用大小为F的水平力将小车向右拉动一段距离s，物块刚好滑到小车的左端。物块与小车间的摩擦力为Ff，在此过程中 (　　) A.小物块的机械能增加量为Ffs B.小物块与小车系统的机械能增加量为Fs C.小车的机械能增加量为(F-Ff)s D.木块与小车组成的系统产生的内能为Ffs 点睛与自悟 1.传送带问题涉及的功能关系 (1)传送带克服摩擦力做的功:W=Ffx传。 (2)系统产生的内能:Q=Ffx相对。 (3)功能关系分析:W=ΔEk+ΔEp+Q。 2.滑块与木板相对滑动问题分析 对滑块和木板应用动能定理或者能量守恒定律时，要注意区分三个位移。 (1)求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移x滑。 (2)求摩擦力对木板做功时用木板对地的位移x板。 (3)求摩擦生热时用相对位移Δx。 逐点清(三)　能量守恒定律的理解及应用 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2025·湖南长沙检测)一种新型节能路灯如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于该节能路灯的设计解释合理的是 (　　) A.小风扇是用来给太阳能电池板散热的 B.小风扇是小型电动机，将电能转化为风能 C.太阳能电池板将太阳能转化为电能 D.蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 2.(2025·湖南张家界模拟)喷泉经常出现在广场和公园等公共场所，它给人们的生活增添了无穷乐趣。某城市广场喷泉可看作竖直向上喷出，且上升和下降水流不发生碰撞，已知喷出的水柱高达125 m，喷管的半径为 m，重力加速度g取10 m/s2，不计水柱运动过程中受到的空气阻力。请你据此估算用于给喷管喷水的电动机输出功率至少为 (　　) A.1.25×106 W　B.1.50×106 W　C.2.50×106 W　D.5.00×106 W 3.(2024·江苏高考)某重力储能系统的简化模型如图所示，长度为L、倾角为θ的斜坡ABCD上，有一质量为m的重物通过绳索与电动机连接。在电动机牵引下，重物从斜坡底端A点由静止开始运动，到达B点时速度达到最大值v，然后重物被匀速拉到C点，此时关闭电动机，重物恰好能滑至顶端D点，系统储存机械能。已知绳索与斜坡平行，重物与斜坡间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，不计空气阻力和滑轮摩擦。 (1)求CD的长度x; (2)求重物从B到C过程中，电动机的输出功率P; (3)若不计电动机的损耗，求在整个上升过程中，系统储存的机械能E1与消耗电能E2的比值。 点睛与自悟 1.对能量守恒定律的两点理解 (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。 2.能量转化问题的解题思路 (1)当涉及摩擦力做功，机械能不守恒时，一般应用能量守恒定律。 (2)解题时，首先确定初、末状态，然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量总和ΔE减与增加的能量总和ΔE增，最后由ΔE减=ΔE增列式求解。 课下作业:请完成“课时跟踪检测(二十一)” 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $$