6.6　功能关系　能量守恒定律 课件 -2027届高考物理一轮专题复习

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，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。依据高考评价体系分析考点权重，归纳基本理解、图像问题、综合应用等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题研析+方法提炼”，如以典题6能量守恒综合题为例，通过功能关系法与能量守恒法对比，培养科学思维中的科学推理和模型建构素养。提供三步求解摩擦生热等解题技巧及易错点分析，助力学生掌握答题方法，教师可据此高效指导复习。

第6讲　功能关系　能量守恒定律 考点一　功能关系的理解与应用 强基础•教考衔接 1.对功能关系的理解 (1)做功的过程就是　　　　　　的过程,不同形式的能量之间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 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减少量 W=Ep1-Ep2=-ΔEp 弹力做的功等于弹性势能减少量 静电力做的功等于电势能减少量 动能 合外力做的功等于物体动能变化量 W=Ek2-Ek1=mv2- 机械能 除重力和弹力之外的其他力做的功等于机械能变化量 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 研考点•精准突破 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外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簧弹力之外的力对物体做正功还是做负功。 考向一　基本功能关系的理解 典题1 (2025河南商丘月考)如图所示,质量为m的跳伞运动员在高空由静止下落,从静止下落到打开降落伞之前运动员一直做竖直方向的匀加速运动,此过程中,运动员减少的重力势能与增加的动能之比为9∶8,重力加速度为g,若此过程运动员下降的高度为h,则此过程中(　　) A.运动员的加速度大小为g B.合力对运动员做的功为mgh C.运动员的机械能减少量为mgh D.空气阻力对运动员做的功为mgh C 解析 下降h高度过程,减少的重力势能为mgh,根据题意可知,增加的动能为ΔEk=mgh,根据动能定理可知,合外力对运动员做的功为W=ΔEk=mgh,故B错误;根据动能定理,有mah=mgh,解得a=g,运动员机械能的变化量为ΔE=-mgh+mgh=-mgh,即运动员的机械能减少量为mgh,故A错误,C正确;根据功能关系,运动员机械能的减少量等于克服空气阻力做的功,即空气阻力对运动员做的功为-mgh,故D错误。 考向二　功能关系的应用 典题2 (2026广东东莞高三模拟)如图所示,质量均为m的A、B两小物块用轻质弹簧相连,A放置在光滑水平地面上,一轻绳通过光滑的定滑轮与物块B相连(连接物块B的绳子恰好伸直但不绷紧),弹簧的劲度系数为k。 现用一水平向右的拉力F作用在轻绳上,使物块B缓慢 向上运动,已知重力加速度为g,当A物块恰好离开地面时, F所做的功为(　　) A.F B.F C. D. D 解析 设开始时弹簧的压缩量为x1,根据平衡条件kx1=mg得x1=,同理可知当A物块恰好离开地面时弹簧伸长量为x2=,由于物块B缓慢向上运动,故速度始终为0,外力F做的功等于系统机械能的增加量,因为开始弹簧的压缩量和最后弹簧的伸长量相等,故弹簧的弹性势能不变,外力F做的功等于B重力势能的增加量,W=mg(x1+x2)=,D项正确。 考向三　功能关系的图像问题 典题3 (2026安徽高三模拟)如图甲所示,倾角为30°的斜面固定在水平地面上,一木块以一定的初速度从斜面底端开始上滑。若斜面足够长,取斜面底端为参考平面,已知上滑过程中木块的机械能和动能随位移变化的关系图线如图乙所示,则下列说法正确的是(　　) A.木块上滑过程中,重力势能增加了4E0 B.木块的重力大小为 C.木块与斜面间的动摩擦因数为 D.木块上滑过程中,重力势能和动能相等的位置坐标是x=x0 C 解析 由图乙可知,木块位移为x0时,动能为0,机械能为2E0,机械能等于动能和势能的总和,故木块上滑过程中,重力势能增加了2E0,A错误;由图乙可知,克服摩擦做功损失的机械能为ΔE=3E0-2E0=E0,木块受到的摩擦力大小为Ff=μmgcos θ=,由动能定理可得-(mgsin θ+μmgcos θ)x0=0-3E0,联立解得mg=,μ=,B错误,C正确;设上滑距离为x时,重力势能和动能相等,则根据功能关系可得3E0=Ek+mgxsin 30°+Ffx,即3E0=2mgsin 30°+Ffx,将上述mg和Ff代入,解得x=x0,D错误。 考点二　摩擦力做功与能量转化 研考点•精准突破 1.两种摩擦力做功特点的比较 比较项 静摩擦力做功 滑动摩擦力做功 不同点 能量的 转化 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 (1)一部分机械能从一个物体转移到另一个物体 (2)一部分机械能转化为内能,此部分能量就是系统机械能的损失量 不同点 一对摩 擦力做 的总功 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=-Ffx相对,即发生相对滑动时产生的热量 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 2.三步求解相对滑动物体的摩擦生热问题 (1)正确分析物体的运动过程,做好受力分析。 (2)利用运动学公式,结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系,求出两个物体的相对位移。 (3)代入公式Q=Ff·x相对计算,若物体在传送带上做往复运动,则为相对路程 s相对。 典题4 (2026山东日照高三月考)如图甲所示,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,如图乙所示,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(　　) A.货车对箱子做的功为-μmgx B.箱子对货车做的功为-μmgx C.合力对箱子做的功为-μmgx D.箱子与车厢间因摩擦而产生的热量为μmgx D 解析 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错误;箱子对货车做的功为W箱车=-μmgs,B错误;合力对箱子做的功为W合力箱=-μmg(s+x),C错误;箱子与车厢间因摩擦而产生的热量为Q=μmgx,D正确。 考点三　能量守恒定律的理解与应用 强基础•教考衔接 1.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.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 √ √ × 研考点•精准突破 运用能量守恒定律解题的基本思路 特别提示　当涉及滑动摩擦力做功,机械能不守恒时,一般应用能量守恒定律求解。 考向一　涉及机械能与新能源之间转化过程的能量守恒 典题5 (2025山东卷)一辆电动小车上的光伏电池,将太阳能转换成的电能全部给电动机供电,刚好维持小车以速度v匀速运动,此时电动机的效率为50%。已知小车的质量为m,运动过程中受到的阻力Ff=kv(k为常量),该光伏电池的光电转换效率为η,则光伏电池单位时间内获得的太阳能为(　　) A. B. C. D. A 解析 设光伏电池单位时间内获得的太阳能为E,则转换产生的电能E'=ηE,单位时间内电动机所做的功W1=0.5E',当小车以速度v匀速行驶时,由动能定理可知,电动机所做的功与阻力所做的功大小相等,故W1=Ffvt=kv2,联立解得E=,故选A。 考向二　涉及机械能和内能之间转化过程的能量守恒 典题6 [一题多变](2026福建福州高三月考)如图所示,水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直四分之一圆弧轨道相切于B点,右端与一倾角为θ=30°的光滑斜面轨道在C点平滑连接,物体经过C点时速率不变。斜面顶端固定一轻质弹簧,一质量为m=2 kg的滑块从圆弧轨道的顶端A点由静止释放,经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧,第一次可将弹簧压缩至D点。已知光滑圆轨道的半径R=5.0 m,水平轨道BC长L=3.0 m,滑块与水平轨道之间的动摩擦因数μ=0.5,光滑斜面轨道上CD长s=3.0 m, g取10 m/s2,求: (1)滑块第一次经过B点时的速度大小; (2)整个过程中弹簧具有的最大弹性势能。 答案 (1)10 m/s　(2)40 J 解析 (1)滑块从A点到B点的运动过程只有重力做功, 由机械能守恒得mgR=,解得vB==10 m/s。 (2)滑块在BC上滑动摩擦力做负功,故滑块从A点到达D点时弹簧弹力最大 方法一(功能关系法):由动能定理得mgR-μmgL-mgssin 30°-W弹=0 由功能关系得W弹=Epm 联立并代入数据得Epm=40 J。 方法二(能量守恒法):由能量守恒定律得mg(R-ssin 30°)=μmgL+Epm 代入数据得Epm=40 J。 提示 分析滑块受力,由功能关系可知,滑块最终将停止在水平轨道BC上。 设滑块在BC上通过的总路程为s',从开始到最终停下来的全过程,由动能定理可得mgR-μmgs'=0 代入数据解得s'=10 m 因s'=10 m=3×3 m+1 m=3L+1 m 故滑块最后停下的位置在B点右侧,距离为L-1 m=2 m。 $