第4讲　功能关系　能量守恒定律 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“功能关系 能量守恒定律”专题，依据课程标准覆盖功能关系理解与应用、摩擦力做功与能量转化、能量守恒定律三大核心考点，通过知识梳理表格化、易错点判断、教材改编题及典型例题，对接高考评价体系，明确高频考点分布与常考题型。 课件亮点在于“真题情境+模型建构+科学推理”的备考策略，如例1物体冲上斜面结合牛顿第二定律与动能定理分析机械能变化，培养科学思维素养。特设摩擦力生热计算、能量守恒综合应用等突破方法，帮助学生掌握解题技巧，教师可依托系统训练实现高效复习。

高考总复习 物理 人教版 第4讲　功能关系　能量守恒定律 索引 考点1 考点2 课时跟踪练 考点3 返回导航 第六章　机械能守恒定律 课程标准　1.熟练掌握几种常见的功能关系,并会用于解决实际问题。2.掌握一对摩擦力做功与能量转化的关系。3.会应用能量守恒观点解决综合问题。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 01 考点1　功能关系的理解和应用 返回导航 第六章　机械能守恒定律 1.对功能关系的理解 (1)做功的过程就是__________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______,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。 能量转化 量度 返回导航 第六章　机械能守恒定律 2.常见的功能关系 能量 功能关系 表达式 势能 重力做的功等于重力势能的减少量 W=Ep1-Ep2= -ΔEp 弹力做的功等于弹性势能的减少量 静电力做的功等于电势能的减少量 动能 合力做的功等于物体动能的变化量 W=Ek2-Ek1= m2-m 返回导航 第六章　机械能守恒定律 能量 功能关系 表达式 机械能 除重力和系统内弹力之外的其他力做的功等于机械能的变化量 W其他=E2-E1=ΔE 摩擦产生 的内能 一对相互作用的滑动摩擦力做功之和的绝对值等于产生的内能 Q=Ff·x相对 电能 克服安培力做的功等于电能增加量 W克安=E2-E1=ΔE电 返回导航 第六章　机械能守恒定律 3.功的正负与能量增减的对应关系 (1)物体动能的增加与减少要看合力对物体做正功还是做负功。 (2)势能的增加与减少要看对应的作用力(如重力、弹簧弹力、静电力等)做负功还是做正功。 (3)机械能的增加与减少要看重力和系统内弹力之外的力对物体做正功还是做负功。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 1.合力做的功等于物体机械能的改变量。( ) 2.克服与势能有关的力(重力、弹簧弹力、静电力等)做的功等于对应势能的增加量。( ) 3.滑动摩擦力做功时,一定会引起机械能的转化。( ) √ × √ 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (人教版必修第二册P92图8.4-4改编)(多选)一名滑雪运动员在雪道上下滑了一段路程,重力对他做功3 000 J,他克服阻力做功500 J,则在此过程中这名运动员(　　) A.重力势能增加了3 000 J B.动能增加了3 000 J C.动能增加了2 500 J D.机械能减少了500 J 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (2026·安徽阜阳期末)一质量为m的物体以某一速度冲上一个倾角为37°的固定斜面,其运动过程的加速度大小为0.8g,沿斜面上升的最大高度为H,重力加速度为g,则物体在向上运动的过程中(sin 37°=0.6,cos 37° =0.8)(　　) A.重力对物体做的功为mgH B.斜面对物体做的功为0 C.物体的动能减少了2mgH D.物体的机械能减少了mgH 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　重力对物体做的功为-mgH,故A错误;由牛顿第二定律有f+mg sin 37°=ma,解得斜面对物体的阻力大小f=0.2mg,斜面对物体的支持力不做功,斜面对物体的阻力做功为W阻=-f=-0.2mg=-,则斜面对物体做的功为-,故B错误;由动能定理有W合=ΔEk,动能的减少量等于合力做的功,合力做负功,物体的动能减少了mgH+=,故C错误;由功能关系有W阻=ΔE机,物体机械能的减少量等于克服阻力做的功,即ΔE机=,故D正确。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (多选)(2026·广东东莞期末)一小物块由静止开始沿倾角θ=37°的斜面向下滑动,最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接,物块经过连接处时速度大小不变,物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为0.25,取地面为零势能面,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。该过程中,物块的机械能E、重力势能Ep、动能Ek、摩擦产生的热量Q与水平位移x的关系图像可能正确的是(　　) 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　机械能减少量等于克服阻力做功,则在斜面上时的位移为L,则E=E0-μmgcos θ·L=E0-μmgx,在水平地面上时E=E1-μmgx,因此在斜面与水平地面上的E-x图像一致,A图中斜率不同,摩擦产生的热量与机械能变化量相同,即Q=μmgx,故A错误,D正确;重力势能与水平位移之间的关系为Ep= Ep0-mgxtan θ,Ep与x成线性关系,故B正确;动能的变化量为合力做的功,在斜面上则有Ek=(mgsin θ-μmgcos θ),在水平面上则有Ek=Ek0-μmgx,两部分的斜率都是μmg,故C错误。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 02 考点2　摩擦力做功与能量转化 返回导航 第六章　机械能守恒定律 1.两种摩擦力做功特点的比较   静摩擦力做功 滑动摩擦力做功 不同点 能量的转移和转化方面 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 两种可能效果: (1)机械能全部转化为内能 (2)一部分机械能从一个物体转移到另一个物体;一部分机械能转化为内能 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,总功W=-Ff·x相对,即发生相对滑动时产生的热量 返回导航 第六章　机械能守恒定律   静摩擦力做功 滑动摩擦力做功 相同点 做功情况 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 返回导航 第六章　机械能守恒定律 2.摩擦力做功的分析方法 (1)无论是滑动摩擦力,还是静摩擦力,计算做功时都是用力与对地位移的乘积。 (2)摩擦生热的计算:公式Q=Ff·x相对中x相对为两接触物体间的相对位移,若物体在传送带上做往复运动时,则x相对为总的相对路程。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (多选)如图所示,一个长为L、质量为M的木板,静止在光滑水平面上,一个质量为m的物块(可视为质点)以水平初速度v0从木板的左端滑向另一端,设物块与木板间的动摩擦因数为μ,当物块与木板相对静止时,物块仍在长木板上,物块相对木板的位移为d,木板相对地面的位移为s,重力加速度为g。在此过程中(　　) A.摩擦力对物块做的功为-μmg(s+d) B.摩擦力对木板做的功为μmgs C.木板动能的增量为μmgd D.由于摩擦而产生的热量为μmgs 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　根据功的定义W=Flcos θ,其中l指物体的对地位移,而θ指力与位移之间的夹角,可知摩擦力对物块做的功W1=-μmg(s+d),摩擦力对木板做的功W2=μmgs,A、B正确;根据动能定理可知,木板动能的增量ΔEk=W2= μmgs,C错误;由于摩擦而产生的热量Q=Ff·Δx=μmgd,D错误。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (2026·贵州贵阳期末)某机场的地勤人员利用如图甲所示的传送带将行李箱从飞机上运送到地面,传送带以恒定速率沿逆时针方向运行。在t=0时,将质量m=10 kg的小行李箱轻放在传送带上A点,t=1.5 s时小行李箱从B点离开传送带,其v-t图像如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2,求: 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (1)请判断小行李箱刚放上A点时受到的摩擦力方向是沿斜面向上还是沿斜面向下，并从图乙中判断出传送带运行的恒定速率是多少； (2)传送带的倾角θ和小行李箱与传送带之间的动摩擦因数μ; (3)0~1.5 s内摩擦力对小行李箱所做的功及摩擦产生的热量。 [答案]　(1)沿斜面向下　5 m/s　 (2) 37°　0.5　(3)-190 J　90 J 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　(1)小行李箱刚放上A点时,相对于传送带向上运动,小行李箱受到的摩擦力方向沿斜面向下;由题图乙得,传送带运行的恒定速率是5 m/s。 (2)由题图乙可知,0~0.5 s摩擦力方向沿传送带向下,加速度a1= m/s2= 10 m/s2 0.5~1.5 s内摩擦力方向沿传送带向上,加速度a2= m/s2=2 m/s2 设传送带的倾角为θ,根据牛顿第二定律,0~0.5 s内有 mgsin θ+μmgcos θ=ma1 0.5~1.5 s内有mgsin θ-μmgcos θ=ma2 联立解得θ=37°,μ=0.5。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (3)在0~1.5 s内小行李箱运动的位移为x=s1+s2=7.25 m,设0~1.5 s内摩擦力对小行李箱做功为W,由动能定理可得 mgxsin θ+W=m 解得W=-190 J 0~0.5 s内传送带的位移s传1=vt1= m 所以小行李箱与传送带的相对位移Δs1=(-) m=1.25 m 0.5~1.5 s内传送带的位移s传2=vt2=5 m 所以相对位移Δs2=6 m-5 m=1 m 故Q=f·Δs相=f(Δs1+Δs2)=40×(1+1.25) J=90 J。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 03 考点3　能量守恒定律的理解和应用 返回导航 第六章　机械能守恒定律 1.能量守恒定律的内容 能量既不会凭空______,也不会凭空消失,它只能从一种形式______为其他形式,或者从一个物体______到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的______保持不变。 2.能量守恒定律的表达式 (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。 产生 转化 转移 总量 返回导航 第六章　机械能守恒定律 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。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 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。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 3.涉及弹簧的能量问题 两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统相互作用的过程,具有以下特点: (1)能量转化方面,如果只有重力和系统内(弹簧)弹力做功,系统机械能守恒。 (2)如果系统内每个物体除(弹簧)弹力外所受合力为零,则当弹簧伸长或压缩到最大程度时,两物体速度相同。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 1.一个物体的能量增加,必定有别的物体能量减少。( ) 2.节约可利用能源是为了减少污染排放。( ) 3.自然界物质的运动有许多不同的形式,每种运动形式都有对应的能量。( ) 4.能量耗散说明自然界的能量正在不断减少。( ) √ × √ × 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (2025·云南卷)如图所示,质量为m的滑块(视为质点)与水平面上MN段的动摩擦因数为μ1,与其余部分的动摩擦因数为μ2,且μ1>μ2。第一次,滑块从Ⅰ位置以速度v0向右滑动,通过MN段后停在水平面上的某一位置,整个运动过程中,滑块的位移大小为x1,所用时间为t1;第二次,滑块从Ⅱ位置以相同速度v0向右滑动,通过MN段后停在水平面上的另一位置,整个运动过程中,滑块的位移大小为x2,所用时间为t2。忽略空气阻力,则(　　) A.t1<t2　　　　　　 B.t1>t2 C.x1>x2 D.x1<x2 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　对两次运动的整个过程,根据能量守恒定律分别有m= μ1mgxMN+μ2mg(x1-xMN),m=μ1mgxMN+μ2mg(x2-xMN),可得x1=x2,故C、D错误;根据牛顿第二定律有μmg=ma,可得a=μg,由于μ1>μ2,故滑块在MN上时的加速度大,根据前面分析可知两次运动的总位移相等,即两次运动过程中v-t图像与横轴围成的面积相等,由于第二次时滑块距离M点的距离较近,根据公式-v2=2μ2gx,可知第二次到达M点时速度较大,作出整个过程中两种运动状态的v-t图像如图所示,可得t2>t1, 故A正确,B错误。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 如图所示,将原长为L的轻质弹簧放置在倾角为37°的轨道AB上,弹簧的一端固定在A点,另一端与质量为m的滑块接触但不连接(滑块可视为质点)。AB长为2L,B端与半径为L的光滑圆轨道BCD相切,D点在圆心O的正上方,C点与O点等高。滑块与AB间的动摩擦因数μ=0.5。用外力推动滑块至P点,使得AP=,然后放开,滑块由静止开始沿轨道 AB运动,之后刚好能到达圆轨道的最高点D。已知重力 加速度大小为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求: 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (1)滑块初始位于P点时,弹簧的弹性势能Ep; (2)若更换另一个质量为m1的滑块,仍将滑块从P点由静止释放,滑块能滑上圆轨道且能沿着圆轨道滑下时,m1的可能取值范围。 [答案]　(1)3.8mgL　(2)m≤m1<m 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　(1)对滑块在D点,由牛顿第二定律得mg= 对滑块从P点到D点,由能量守恒定律得Ep=μmgcos 37°·+mgsin 37°· L+mgL(1+cos 37°)+mv2 解得v=,Ep=3.8mgL。 (2)若滑块质量较大,恰好运动到B点,由能量守恒定律得 Ep=μm2gcos 37°·+m2gsin 37°· 返回导航 第六章　机械能守恒定律 若滑块质量较小,恰好运动到C点,由能量守恒定律可得 Ep=μm3gcos 37°·+m3gsin 37°·+m3gcos 37°·L 解得m2=m,m3=m 所以m1的可能取值范围为m≤m1<m。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 课时跟踪练 温馨提示 返回导航 第六章　机械能守恒定律 $