第一章 功和机械能 专题：功能关系及其应用 课件-2025-2026学年高一下学期物理鲁科版必修第二册

该高中物理课件聚焦“功能关系及其应用”，涵盖典型功能关系及系统内摩擦力做功与内能转化，通过物块受力运动实例导入，从基础功和能概念过渡到功能关系归纳，再延伸至系统问题，搭建递进式学习支架。 其亮点在于结合低空跳伞、子弹木块等实例，通过表格归纳功能关系表达式及物理意义，渗透能量观念与科学推理，助力学生建构物理模型。学生能深化对功能关系的理解，提升问题分析能力，教师可依托结构化内容高效开展教学。

专题：功能关系及其应用 第 1 章 1.掌握常见的功能关系，理解功与能的关系(重点)。 2.能够灵活运用功能关系，分析实际问题(重难点)。 学习目标 内容索引 一、几种典型的功能关系 二、系统内摩擦力做功与内能转化的关系 < 一 > 几种典型的功能关系 如图，质量为m的物块在恒定外力F的作用下由静止向上加速运动了h，此过程外力做功多少？物块重力势能变化了多少？物块动能变化了多少？物块机械能变化了多少？(空气阻力不计，重力加速度为g) 答案　由功的定义，知此过程外力做功Fh，物块重力势能增加了mgh 对物块在此过程中，由动能定理有Fh-mgh=mv2-0 则ΔEk=(F-mg)h 物块机械能变化量ΔE=mv2+mgh 故ΔE=Fh。 功能关系 表达式 物理意义 做功与能量变化的关系 重力做功等于重力势能 _______ WG=_____ 重力做功是重力势能变化的原因 WG>0 重力势能_____ WG<0 重力势能_____ WG=0 重力势能_____ 弹簧弹力做功等于弹性势能_______ W弹=_____ 弹力做功是弹性势能变化的原因 W弹>0 弹性势能_____ W弹<0 弹性势能_____ W弹=0 弹性势能_____ 减少量 -ΔEp 减少 增加 不变 减少量 -ΔEp 减少 增加 不变 要点归纳 合外力做功等于 变化 W合=_____ 合外力做功是物体动能变化的原因 W合>0 动能_____ W合<0 动能_____ W合=0 动能_____ 机械能的变化 W其他=_____ 除重力或系统内弹力外其他力做功是机械能变化的原因 W其他>0 机械能_____ W其他<0 机械能_____ W其他=0 机械能_____ 动能 ΔEk 增加 减少 不变 ΔE机 增加 减少 不变 一对滑动摩擦力做功与内能增加量 fs相对=Q(s相对指相对路程) 滑动摩擦力与 的乘积等于产生的热量 一对滑动摩擦力做功的代数和总为负值，系统机械能减少，内能增加 相对路程 (2024·厦门市高一检测)低空跳伞极限运动表演中，运动员从离地数百米高的桥面一跃而下，实现了自然奇观与极限运动的完美结合。质量为m的跳伞运动员，由静止开始竖直下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度为g。重力加速度的大小为g，在运动员打开伞前下落h的过程中 A.运动员所受重力做功为mgh B.运动员克服阻力做功为mgh C.运动员的动能增加了mgh D.运动员的机械能减少mgh 例1 √ 在打开伞前运动员下落h的过程中，重力做功为WG=mgh，故A错误； 根据牛顿第二定律有mg-f=m·g，可得f=mg，则运动员克服阻力做功为W克f=mgh，故B错误； 合外力做正功，由动能定理有ΔEk=W合=mgh，故C正确； 下落过程中空气阻力做负功，导致机械能减少，有ΔE机=W克f=mgh，故D错误。 (多选)(2025·漳州市高一期中)如图所示，用一水平向左的力将质量为0.4 kg的滑块(视为质点)压在竖直墙面上，滑块从离地面的高度为5 m处由静止开始滑下，当采用国际单位制时，力的大小F与滑块下滑的距离x之间的函数关系式为F=4x+2。已知滑块与墙面间的动摩擦因数μ=0.1，重力加速度g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是 A.滑块下滑过程中克服摩擦力做的功为8 J B.滑块下滑过程中机械能的减少量为6 J C.滑块下滑过程中动能的增加量为14 J D.滑块滑到地面前瞬间的速度大小为10 m/s 例2 √ √ 返回 根据滑动摩擦力的公式可得f=μN=μF，已知F=4x+2 (N)， 联立整理得f=0.4x+0.2 (N) 根据f-x图像可得摩擦力做功为Wf=- J=-6 J，滑块下滑过程中克服摩擦力做的功为6 J，由功能关系可知，滑块下滑过程中机械能的减少量等于克服摩擦力做的功，即滑块下滑过程中机械能的减少量为6 J，故A错误，B正确； 由动能定理有mgx+Wf=ΔEk=Ek-0，其中x=5 m， 联立解得ΔEk=Ek=14 J，故C正确； 因为Ek=mv2，代入题中数据，联立解得v= m/s，故D错误。 < 二 > 系统内摩擦力做功与内能转化的关系 如图，质量为M、长为l0的木板静止放置于光滑地面上，一质量为m的物块以速度v0从左端冲上木板，物块和木板间的滑动摩擦力大小为f。当物块滑至木板最右端时，两者恰好达到共同速度v。 答案　物块位移s=l+l0，对物块全过程，由动能定理-f(l+l0)=mv2-m (1)对物块列出动能定理表达式。 (2)对木板列出动能定理的表达式。 答案　对木板全过程，由动能定理fl=Mv2-0 (3)一对滑动摩擦力对系统做的功怎样表示(用f、l、l0表示)？系统动能变化量为多少(用M、m、v0、v表示)？系统摩擦力做功的过程中产生的热量是多少(用M、m、v0、v表示)？摩擦产生的热量与一对滑动摩擦力对系统做功的大小相等吗？这说明什么？ 答案　由(1)(2)问表达式相加 -f(l+l0)+fl=mv2+Mv2-m 即-fl0=mv2+Mv2-m 摩擦力对系统做功代数和为-fl0 系统动能变化量为mv2+Mv2-m 系统摩擦力做功的过程中产生的热量Q=m-(mv2+Mv2) 摩擦产生的热量与一对滑动摩擦力对系统做功的大小相等，故有fl相对=Q(l相对指相对路程)。 (2025·福九联盟高一期中)如图所示，一子弹以一定初速度水平射入静置在光滑水平面上的木块并留在木块当中，在此过程中子弹钻入木块的深度为d，木块的位移为s，木块与子弹间的摩擦力大小为f，则此过程中子弹克服阻力做的功为　　　　　；子弹与木块间因摩擦产生的热量为Q，木块增加的动能为ΔEk，则=　　　。 例3 f(s+d) 此过程中子弹克服阻力做的功为W克f=f(d+s)； 子弹与木块间因摩擦产生的热量Q=fd 根据动能定理，可得木块增加的动能ΔEk=fs，则=。 (2024·厦门市高一期中)如图所示，一足够长水平传送带始终以速度v顺时针运行，一质量为m的物块以水平速度从左端冲上传送带，则物块在传送带上运动的过程中，求： (1)与传送带间因摩擦产生的热量Q； 例4 答案　mv2　 设物块与传送带间的动摩擦因数为μ，则共速前物块的加速度大小为a==μg 物块从滑上传送带到与传送带共速所用时间为t== 发生的相对位移为Δx=x传-x物=vt-t= 与传送带间因摩擦产生的热量为Q=μmg·Δx=mv2 (2)传送带因传送该物体额外多做的功W。 答案　mv2 根据能量守恒定律可知，传送带因传送该物体额外多做的功为W=Q+mv2-m()2=mv2 返回 本课结束 第 1 章 $