专题：功能关系与能量守恒定律 课件 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理课件以“功能关系与机械能守恒”为核心，从功是能量转化量度的本质出发，系统梳理重力、弹力等五种力做功与能量变化的关系，结合应用典例过渡到能量守恒定律及解题步骤，构建从概念到应用的递进式学习支架。 其亮点在于通过滑动摩擦生热、轻绳连接体运动等典型情境，引导学生用模型建构和科学推理分析能量转化，体现科学思维；设置铁块木板相对运动等探究问题，培养科学探究能力。采用“概念+推导+典例”模式，助学生深化能量观念、提升解题能力，也为教师提供系统教学案例与清晰知识脉络。

专题 功能关系与机械能守恒 01 功能关系 02 几种重要的功能关系 03 功能关系的应用 本课要点 04 能量守恒定律 05 能量守恒定律的解题步骤 06 能量守恒定律的应用 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 01. 功能关系 （3）功是和物体的运动过程有关的物理量，是一个过程量。能是 和物体的运动状态有关的物理量，是一个状态量。 功能关系 （2）做功的过程一定伴随着能量的转化，而且能量的转化必通过 做功来实现。 （1）功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化。 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 02. 几种重要的功能关系 （1）重力做功 重力势能的变化 重力做多少正功，重力势能减少多少； 重力做多少负功，重力势能增加多少。 （2）弹力做功 弹性势能的变化 弹力做多少正功，弹性势能减少多少； 弹力做多少负功，弹性势能增加多少。 （3）合外力做功 动能变化（动能定理） 合外力做多少正功，动能增加多少； 合外力做多少负功，动能减少多少。 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． （4）除重力和系统内的弹力之外的“其他力”做功 机械能的变化 “其他力”做多少正功,物体的机械能就增加多少； “其他力”做多少负功,物体的机械能就减少多少； “其他力”不做功,物体的机械能守恒。 （5）一对滑动摩擦力做功代数和的绝对值就是摩擦生热 02. 几种重要的功能关系 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 探究：光滑地面上有一静止长木板，上表面粗糙，一小铁块以速度v0从木板左端冲上木板，铁块与木板间摩擦力为f，当两者相对静止时，木板位移为s，铁块相对木板位移为d，分析这个过程中摩擦生热的情况？ 这个过程中摩擦生热情况 滑动摩擦力对铁块做的功 滑动摩擦力对木板做的功 一对滑动摩擦力做功代数和的绝对值就是摩擦生热 02. 几种重要的功能关系 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 绳对B做负功 ，B的能量减少TL 绳对A做正功 ，A的能量增加TˊL L A B A T Tˊ B 连接体内绳、杆的弹力做功实现连接体内能量的转移 B下落过程中 T=T ˊ，这一对作用力与反作用力做功代数和为零，通过绳对A、B做功实现了B的能量转移给A。 02. 几种重要的功能关系 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 典例.如图，质量相同的两物体a、b，用不可伸长的轻绳跨接在同一光滑的轻质定滑轮两侧，a在水平桌面的上方，b在水平粗糙桌面上。初始时用力压住b使a、b静止，撤去此压力后，a开始运动，在a下降的过程中，b始终未离开桌面。在此过程中（ ） A．a的动能小于b的动能 B．两物体机械能的变化量相等 C．a的重力势能的减小量等于两物体总动能的增加量 D．绳的拉力对a所做的功与对b所做的功的代数和为零 【解析】由于 ，为b的拉绳与水平面的夹角，质量相同，动能 ，可知选项A正确。 03. 功能关系的应用 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． A．a的动能小于b的动能 B．两物体机械能的变化量相等 C．a的重力势能的减小量等于两物体总动能的增加量 D．绳的拉力对a所做的功与对b所做的功的代数和为零 【解析】绳子的拉力是a、b系统的内力，做功代数和为零，故D正确。 a、b系统除重力做功外，还有地面摩擦力做功，机械能不守恒， 故BC错误。 AD 03. 功能关系的应用 典例.如图，质量相同的两物体a、b，用不可伸长的轻绳跨接在同一光滑的轻质定滑轮两侧，a在水平桌面的上方，b在水平粗糙桌面上。初始时用力压住b使a、b静止，撤去此压力后，a开始运动，在a下降的过程中，b始终未离开桌面。在此过程中（ ） 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 04. 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另一个物体，而在转化或转移过程中，能量的总量保持不变。 （2）对能量守恒定律从两方面理解 ①某种形式的能量减少，一定存在其他形式能量的增加，且增加量等于减少量。 ②某个物体的能量减少，一定存在其他物体能量的增加，且增加量等于减少量。 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． （3） 能量守恒定律的三个表达式 04. 能量守恒定律 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 可看成质点的小球A、B质量分别为2m和m，用不计质量的不可伸长的细线相连，跨在固定的半径为R的光滑圆柱两侧，开始时A球和B球与圆柱轴心等高，然后释放A、B两球，当B球到达最高点时，分析A球的速度？ 由能量守恒定律第一种表达式： 分析可知，当B球到达最高点时，A下落高度 ，B上升高度R 05. 能量守恒定律的解题步骤 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 可看成质点的小球A、B质量分别为2m和m，用不计质量的不可伸长的细线相连，跨在固定的半径为R的光滑圆柱两侧，开始时A球和B球与圆柱轴心等高，然后释放A、B两球，当B球到达最高点时，分析A球的速度？ 由能量守恒定律第三种表达式： 分析可知，当B球到达最高点时，A下落高度 ，B上升高度R 05. 能量守恒定律的解题步骤 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 选定系统 过程分析 根据能量守恒列方程 确定初末状态 分析状态变化过程中能量种类。 哪种能量增加？ 哪种能量减少？ 能量减少量与增加量相等， 即ΔE增=ΔE减 05. 能量守恒定律的解题步骤 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 06. 能量守恒定律的应用 典例.如图所示，A、B、C质量分别为mA＝0.7kg，mB＝0.2kg，mC＝0.1kg，B为套在细绳上的 圆环，A与水平桌面的动摩擦因 数μ＝0.2，另一圆环D固定在桌边，离地面高h2＝0.3m，当B、C从静止下降h1＝0.3m，C穿环而过，B被D挡住，不计绳子质量和滑轮的摩擦，取g＝10m/s2，若开始时A离桌边足够远．试求： (1)物体C穿环瞬间的速度？ (2)物体C能否到达地面？如果能到达地面，其速度多大？ 【解析】：（1）选取ABC从静止到C穿环瞬间的过程，由能量守恒得： 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． (1)物体C穿环瞬间的速度？ (2)物体C能否到达地面？如果能到达地面，其速度多大？ 【解析】（2）设物体C能到达地面，选取AC为研究对象，研究从 C穿环瞬间到C到达地面的过程，由能量守恒可得： v2有解，说明物体C能到达地面。 06. 能量守恒定律的应用 典例.如图所示，A、B、C质量分别为mA＝0.7kg，mB＝0.2kg，mC＝0.1kg，B为套在细绳上的 圆环，A与水平桌面的动摩擦因 数μ＝0.2，另一圆环D固定在桌边，离地面高h2＝0.3m，当B、C从静止下降h1＝0.3m，C穿环而过，B被D挡住，不计绳子质量和滑轮的摩擦，取g＝10m/s2，若开始时A离桌边足够远．试求： WELCOME! 三多物理 多练习★多积累★多纠错 $