第6章 专题提升十一 功能关系 能量守恒定律(课件PPT) -【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

专题提升十一 第六章 机械能守恒定律 功能关系　能量守恒定律 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 题型1　功能关系的理解和应用 题型2　摩擦力做功与能量变化 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 题型3　能量守恒定律的理解和应用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 功能关系的理解和应用 赢在微点 物理 大一轮 题型1 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 4 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，对应不同形式的能量转化，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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.力学中常见的功能关系。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向1 功能关系的理解 【典例1】　如图所示，某段滑雪雪道倾角为30°，总质量为m的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为g，g为重力加速度。运动员从上向下滑到底端的过程中( ) A.减少的机械能为mgh B.增加的动能为mgh C.克服摩擦力做功为mgh D.合外力做功为mgh 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 合外力做功为W总=ma·=m·g·=mgh，D项错误；对滑雪运动员由动能定理可知，增加的动能为ΔEk=W总=mgh，B项错误；对滑雪运动员由牛顿第二定律得mgsin 30°-Ff=ma，解得运动员受到的摩擦力Ff=mg，所以运动员克服摩擦力做的功为W克=Ff=mgh，运动员减少的机械能为mgh，A项正确，C项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向2 功能关系与图像的综合应用 【典例2】　(多选)如图甲所示，质量为m=1 kg的小物块自倾角为37°固定粗糙斜面底端以E0=200 J的初动能沿斜面向上滑动(斜面足够长)。规定斜面底端为零势能面，物体向上滑动的过程中动能和机械能与上升高度h的关系分别如图乙所示。已知sin 37°=0.6， cos 37°=0.8，重力加速度大小为g=10 m/s2。则( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 A.物体向上滑动的最大距离为6 m B.物体与斜面间的动摩擦因数为0.5 C.物体到达斜面底端时的动能为40 J D.物体在斜面运动的全过程中因摩擦产生的热量为80 J 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 设物体上升的最大高度为h0，则根据图像可得mgh0=E0，解得h0=12 m，物体向上滑动的最大距离为s m=，解得s m=20 m，A项错误；设物体与斜面间的动摩擦因数为μ，则由动能定理有-mgh0-μmgs mcos 37°=0-E0，解得μ=0.5，B项正确；设物体上滑过程中克服摩擦力所做的功为W克，根据题图，结合能量守恒定律可得E0=mgh0+W克，解得W克=80 J，物体到达斜面底端时，根据动能定理有mgh0-W克=Ek，解得物体到达斜面底端时的动能为Ek=40 J，C项正确；根据以上分析可知，物体在斜面运动的全过程中克服摩擦力做功为Wf=2W克=160 J，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 摩擦力做功与能量变化 赢在微点 物理 大一轮 题型2 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 12 1.两种摩擦力的做功情况比较。 　　　 类别 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，而没有能量的转化 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不为零，总功W=-Ffl相对，即相对滑动时产生的热量 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 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.相对滑动物体的能量问题的解题流程。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例3】　(2025·佛山模拟)如图所示，一辆货车在水平公路上做匀速直线运动，车厢内放置一质量为m的箱子，与车厢保持相对静 止。货车突然遇到紧急情况刹车，当货车和箱子均停止时，箱子相对车厢向前滑行的距离为x。已知箱子与车厢间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，下列说法正确的是( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 A.货车对箱子做的功为-μmgx B.箱子对货车做的功为-μmgx C.合外力对箱子做的功为-μmgx D.箱子与车厢间因摩擦而产生的热量为μmgx 设货车的位移为s，则箱子的位移为s+x，货车对箱子做的功为 W车箱=-μmg(s+x)，A项错误；箱子对货车做的功为W箱车=μmgs，B项错误；合外力对箱子的功为W合力箱=-μmg(s+x)，C项错误；箱子与车厢间因摩擦而产生的热量为Q=μmgx ，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例4】　如图甲，倾角为37°的传送带顺时针匀速运行，在传送带上某位置轻放一质量为m=1 kg的小木块，木块的速度v随时间t变化的图像如图乙所示。取g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求： 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)木块与传送带间的动摩擦因数μ； 由题图乙知，0~1 s内物块做匀加速直线运动， 加速度为a==1 m/s2， 由牛顿第二定律得μmgcos 37°-mgsin 37°=ma， 解得μ=0.875。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)0~2.0 s时间内，传送带对木块做的功； 由题图乙知，0~1 s内物块与传送带有相对运动， 摩擦力为Ff1=μmgcos 37°=7 N， 1~2 s内，物块与传送带相对静止， 则摩擦力为Ff2=mgsin 37°=6 N， 则0~2 s时间内，传送带对木块做的功为W=Ff1x1+Ff2x2， 由题图乙可得x1=0.5 m，x2=1 m， 解得W=9.5 J。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)传送木块过程中摩擦产生的热量Q。 由题意可知，0~1 s过程中，物块与传送带之间有相对运动，产生热量为Q=Ff1Δx， 其中Δx=x带-x1=0.5 m， 解得Q=3.5 J。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 摩擦生热公式Q=F·x相对中x相对的理解 (1)没有往复滑动的物体间，x相对等于相对位移大小。 (2)有往复滑动的物体间，x相对等于相对路程。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 能量守恒定律的理解和应用 赢在微点 物理 大一轮 题型3 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 22 1.能量守恒定律。 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其他形式，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。 (1)E初=E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。 (2)ΔE增=ΔE减，增加的能量总和等于减少的能量总和。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 3.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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向1 能量守恒定律的理解和应用 【典例5】　如图所示，轻弹簧放置在倾角为30°的斜面上，弹簧下端与斜面底端的挡板相连，可看作质点的小物块A、B叠放在一起，在斜面的顶端由静止释放一起沿斜面下滑。弹簧被压缩到最短时，将物块A从B上轻轻取走(对B的速度不产生影响)，此后弹簧将物块B弹出，B刚好又能滑到斜面顶端，已知重力加速度为g，B物块与斜面间动摩擦因数为，则关于A、B的质量m和M之间的关系，下列说法正确的是( ) A.M=2m B.M=m C.M=2m D.M=3m 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 弹簧被压缩到最短时，小物块A、B的速度刚好为0，从开始运动到弹簧压缩到最短的过程中，设运动距离为L，根据能量守恒定律得(m+M)gLsin 30°-μ(m+M)gcos 30°·L=Ep；弹簧将物块B弹 出，B刚好又能滑到斜面顶端的过程中，由能量守恒定律得Ep= MgLsin 30°+μMgcos 30°·L，两式联立解得M=2m，A项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向2 能量守恒定律在生活、生产中的应用 【典例6】　(2022·浙江卷)风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为9 m/s时，输出电功率为405 kW，风速在5~10 m/s范围内，转 化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为A，空气密度为ρ，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是 ( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 A.该风力发电机的输出电功率与风速成正比 B.单位时间流过面积A的流动空气动能为ρAv2 C.若每天平均有1.0×108 kW的风能资源，则每天发电量为2.4× 109 kW·h D.若风场每年有5 000 h风速在6~10 m/s范围内，则该发电机年发电量至少为6.0×105 kW·h 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 单位时间流过面积A的流动空气体积为V0=Av，单位时间流过面积A的流动空气质量为m0=ρV0=ρAv，单位时间流过面积A的流动空气动能为m0v2=ρAv3，风速在5~10 m/s范围内，转化效率可视为不变，可知该风力发电机的输出电功率与风速的三次方成正比， A、B两项错误；由于风力发电存在转化效率，若每天平均有1.0×108 kW的风能资源，则每天发电量应满足E<1.0×108× 24 kW·h=2.4×109 kW·h，C项错误；若风场每年有5 000 h风速 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 在6~10 m/s的风能资源，当风速取最小值6 m/s时，该发电机年发电量具有最小值，根据题意，风速为9 m/s时，输出电功率为 405 kW，风速在5~10 m/s范围内，转化效率可视为不变，可知风速为6 m/s时，输出电功率为P=63× kW=120 kW，则该发电机年发电量至少为E=Pt=120×5 000 kW·h=6.0×105 kW·h，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 命题特点：试题来源于教材，与人教版必修第二册第八章复习与提高B组3题所给条件类似，求解问题类似，均考查能量守恒观点，同时还考查了“柱体模型”和转化效率问题。 复习建议：在全球提倡节能减排的大背景下，新型能源的开发和利用成为高考命题的热点，重视有关能源、低碳等信息题的训练。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 把握高考微点，实现素能提升 完成——专题提升练11 本部分内容讲解结束 $$