第6章 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考点精讲

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，依据高考评价体系梳理了机械能变化分析、能量转化守恒两大核心考点，通过广东卷改编题及教材典型题分析，明确动能定理应用、摩擦力做功计算等高频考点，归纳能量转化分析、功能关系应用等常考题型。 课件亮点在于“真题解析+模型建构+素养提升”的备考策略，如以传送带摩擦生热问题为例，运用科学推理构建“动能-内能转化模型”，培养学生能量观念和科学思维素养。特设“考点过关”和“考数衔接”模块，通过抽水蓄能电站能量计算等实例，帮助学生掌握功能关系应用技巧，教师可据此精准突破高频考点，实现高效复习。

第六章　机械能及其守恒定律 第4讲　功能关系　能量守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 1．知道功和能的关系。 2．理解能量守恒定律。 3．能用能量守恒定律解释(解决)相关问题。 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 40 N 800 J 5 000 J 700 J -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 BD -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 B -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 B -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 B -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 ABC -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 甲　　　 乙 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 谢谢观看 -- 第六章　机械能及其守恒定律 考点一　功能关系 【考点内化】 　做功与能量转化的关系。 (1)弄清楚对“谁”做功；对“谁”做功就对应“谁”的位移，引起“谁”的能量变化。如子弹打物块模型中，摩擦力对子弹的功必须用子弹的位移去求解，这个功引起子弹动能变化。 (2)弄清楚不同的力做功对应不同形式的能的改变。 说明：变化量统一定义为末量减去初量。另外，分子力做的功和分子势能的关系、电场力做的功和电势能的关系在形式上和上面相同。 【考点过关】 (广东卷改编)如图所示，载有货物的无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率200 W、速度5 m/s匀速行驶，在斜坡PQ段以恒定功率570 W、速度2 m/s匀速行驶。已知小车总质量为50 kg，MN＝PQ＝20 m，PQ段的倾角为30°，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。则： (1)从M到N，小车牵引力大小为________。 (2)从M到N小车克服摩擦力做功__________。 (3)从P到Q，小车重力势能增加_____________。 (4)从P到Q，小车克服摩擦力做功__________。 解析：(1)设小车的牵引力为F，小车从M到N，依题意有P1＝Fv1＝200 W，代入数据解得F＝40 N。 (2) 依题意，小车从M到N，因匀速运动，小车所受的摩擦力大小为f1＝F＝40 N，则摩擦力做功为W1＝－40×20 J＝－800 J，则小车克服摩擦力做功为800 J。 (3)依题意，从P到Q，重力势能增加量为ΔEp＝mg×Δh＝500 N×20 m×sin 30°＝5 000 J。 (4)依题意，小车从P到Q，设摩擦力为f2，有f2＋mg sin 30°＝，摩擦力做功为W2＝－f2s2，s2＝20 m，联立解得W2＝－700 J，则小车克服摩擦力做功为700 J。 【考教衔接】 　(教材改编)如图，电机带动足够长的传送带以速度v顺时针匀速转动，一质量为m的小木块由静止放在传送带上，若小木块与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，木块可视为质点，从小木块开始运动到双方相对静止时。求： (1)小木块获得的动能。 (2)双方摩擦过程中产生的热量。 (3)电机带动传送带匀速转动输出的总能量。 解答：小木块刚放上时速度为零，必然受到传送带的滑动摩擦力作用做匀加速直线运动，达到与传送带有共同速度后不再有相对运动，整个过程中木块获得一定的动能，系统要产生热量。 (1)小木块获得的动能Ek＝mv2。 (2)设传送带转过的路程为s2，小木块的位移为s1，双方摩擦过程中产生的热量Q＝fs＝f(s2－s1)＝μmg(s2－s1)＝mv2。 (3)电机带动传送带匀速转动输出的总能量E＝Ek＋Q＝mv2。 【练习1】　(多选)蹦床是儿童喜欢的一种体育活动。如图所示，蹦床的中心由弹性网面组成，若儿童从最高点落下直至最低点的过程中，空气阻力大小恒定，则儿童(　　) A．机械能守恒 B．机械能一直减小 C．刚接触网面时，动能最大 D．重力势能的减少量大于蹦床弹性势能的增加量 解析：儿童从最高点落下直至最低点的过程中，受到弹力、阻力、重力三个力的作用，从下落至最低点，阻力大小不变，一直做负功，儿童接触网面后弹力也做负功，所以儿童的机械能减小，故A错误，B正确；三个力的合力为零时加速度为零，动能最大，故C错误；全过程由功能关系知，mgh＝W阻＋Ep弹，故D正确。故选BD。 【练习2】　(单选)起跳摸高是学生经常进行的一项体育活动。一质量为m的同学弯曲两腿向下蹲，然后用力蹬地起跳，从该同学用力蹬地到刚离开地面的起跳过程中，他的重心上升了h，离地时他的速度大小为v。已知重力加速度大小为g，下列说法正确的是(　　) A．该同学机械能增加了mgh B．起跳过程中该同学机械能增量为mgh＋mv2 C．地面的支持力对该同学做功为mgh＋mv2 D．该同学所受的合外力对其做功为mv2＋mgh 解析：该同学重心升高了h，重力势能增加了mgh，又知离地时获得动能为mv2，则机械能增加了mgh＋mv2，故A错误，B正确；该同学在与地面作用过程中，支持力的作用点位移为零，支持力对该同学做功为零，故C错误；该同学所受合外力做的功等于动能的增加量，则 W合＝mv2，故D错误。故选B。 考点二　能量守恒定律 【考点内化】 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另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 2．能量守恒定律的理解。 (1)某种形式能量减少，一定存在其他形式能量增加，且减少量和增加量一定相等。 (2)某个物体能量减少，一定存在其他物体能量增加，且减少量和增加量一定相等。 【考点过关】 1．(单选)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦。在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中(　　) A．缓冲器的机械能守恒 B．摩擦力做功，机械能减小 C．垫板的动能全部转化为内能 D．弹簧的弹性势能全部转化为动能 解析：在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中，摩擦力做功，机械能减小，缓冲器的机械能不守恒，故A错误，B正确；在弹簧压缩的过程中，一部分动能转化成了弹簧的弹性势能，并没有全部转化为内能，故C错误；弹簧的弹性势能转化为动能和内能，故D错误。故选B。 2．神舟十号飞船返回舱进入地球大气层以后，由于它的高速降低，会与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达到 1 000 ℃。 (1)进入大气层很长一段时间，返回舱加速下落，返回舱表面温度逐渐升高。该过程动能和重力势能怎么变化？机械能守恒吗？ (2)返回舱表面温度越高，内能越大。该过程中什么能向什么能转化？ 解答：(1)加速下落过程中动能增大，重力势能减小。因有阻力做负功，故机械能不守恒。 (2)该过程机械能转化为返回舱的内能。 【考教衔接】 　(教材改编)核电站一旦工作，就不能随意停下来，而电网白天用电量多，深夜用电量少，为了使核电站稳定工作，建设了抽水蓄能电站，广州抽水蓄能电站是大亚湾核电站的配套工程。广州抽水蓄能电站总装机容量2.4×106 kW，山顶水库库容2.408×107 m3；山下水库库容2.348×107 m3，平均落差500 m，深夜，电动水泵将山下水库的水抽到山顶水库，如图甲所示，白天用电高峰时，再把山顶水库的水放下来推动水轮机发电，如图乙所示。 　　甲　　　　　乙 (1)请分析深夜和白天抽水蓄能电站工作过程中包含哪些能量的转化过程。 (2)设山顶水库能用于发电的水的体积为1.8×107 m3，水流出水轮发电机的速度为20 m/s，水能的70%可转化为电能，求该电站在用电高峰时满负荷工作的时间。(g取10 m/s2，水的密度为1×103 kg/m3) 解答：(1)深夜：电能转化为重力势能；白天：重力势能转化为电能。 (2)设用于发电的全部水质量为M， 即M＝ρV, ① 水能E＝Mgh－Mv2, ② 可转化为电能E1＝70%E, ③ 设该电站在用电高峰时满负荷工作的时间为t，则E1＝Pt, ④ 联立①②③④式，得t＝， ⑤ 代入数据解得t＝7.0 h。 点评：本题是探究利用水能发电的问题，体现生产物理化的思想，具有很好的现实意义。 【练习3】　(单选)你玩过“蹦极”运动吗？在一次“蹦极”运动 中，一个质量为m的游戏者，身上系一根长为L的弹性良好的轻质柔软橡皮绳，从高处由静止开始下落1.5L时到达最低点，若在下落过程中不计空气阻力，重力加速度大小为g，以下说法不正确的是(　　) A．游戏者速度先增加后减小 B．游戏者加速度先增加后减小 C．游戏者重力势能减小了1.5mgL D．橡皮绳的弹性势能增加了1.5mgL 解析：下落过程中，橡皮绳还没有达到自然长度前，游戏者做自由落体运动，游戏者速度随时间均匀增加；开始拉橡皮绳时，由于向上的弹力小于向下的重力，加速度方向向下，游戏者速度继续增加，但速度增加变慢；在弹力等于重力时，速度达到最大，加速度为零；继续向下运动，向上的弹力大于向下的重力，加速度方向向上，游戏者速度开始减小，但速度减小变快；到最低点速度为零，加速度最大。整个过程中，重力做功为1.5mgL，即游戏者的重力势能减小了1.5mgL；而减小的重力势能全部转化为橡皮绳的弹性势能，故橡皮绳的弹性势能增加了1.5mgL。故选B。 考点三　能量守恒定律的应用 【考点内化】 用能量守恒定律解决问题的一般步骤。 (1)首先确定初、末状态，分清有几种形式的能在变化，如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能等。 (2)明确哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少，并且列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式。 【考点过关】 (多选)如图为采用蹲踞式起跑分解图，在发令枪响后，运动员左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。质量为m的运动员，在起跑时前进的距离s内，重心升高h，获得的速度为v，克服阻力做功为W阻，重力加速度大小为g，则在此过程中运动员(　 　) A．动能增加了mv2 B．重力势能增加了mgh C．机械能增加了mv2＋mgh D．人对自己做功为W阻 解析：运动员重心升高了h，重力势能增加了mgh，又获得动能mv2，则机械能增加了mv2＋mgh，故ABC正确；人对自己做功包括自身增加的机械能和克服阻力做的功，为mv2＋mgh＋W阻，故D错误。故选ABC。 【考教衔接】 　(教材改编)如图甲为玩具弹弓，轻质橡皮筋连接在把手上相距12 cm的A、B两点。握住把手不动，使A、B连线水平，竖直向下拉橡皮筋的中点，刚好拉直时中点位于C，如图乙；再在毛皮中夹一颗质量为10 g的弹珠，由静止竖直向下从C拉到D停下，松手后弹珠竖直向上射出。测得∠ACB＝44°，∠ADB＝23°，弹珠上升的最高点与D相距20.15 m。取tan 22°＝0.4，tan 11.5°＝0.2，g取10 m/s2。不计空气阻力。 (1)求从C到D的过程中弹珠重力做的功和手拉橡皮筋做的功。 (2)求弹珠上升经过C时的速度大小。 (3)写出使用弹弓时要注意的问题。 解答：(1)从C到D，弹珠重力做正功WG＝mghCD, ① 由题图得hCD＝－＝0.15 m, ② 联立①②式，代入数据解得WG＝1.5×10-2 J。 求手拉橡皮筋做的功W手有如下解法： 解法一：从C到D，再到最高点的过程，根据功能关系，有W手＝mgH－mghCD, ③ 代入数据解得W手＝2 J。 解法二：从C到D，有W手＋mghCD＝Ep弹，从D到最高点， 有Ep弹＝mgH，联立解得W手＝2 J。 (2)从D到最高点，根据功能关系，有Ep弹＝mgH, ④ 从D到C，根据系统机械能守恒定律，有Ep弹＝mghCD＋mv2, ⑤ 联立④⑤式，代入数据解得v＝20 m/s。 (3)首先，由于被弹出的弹珠速度大，动能大，对人会造成伤害，所以要注意不能对着人发射；其次，弹弓不能超出橡皮筋的弹性限度，防止橡皮筋拉断伤害到自己。 本题既可全段采用功能关系解答，也可分段采用功能关系解答，具有很好的开放性，而把儿童的玩具弹弓设计成试题，并提出教育性问题，具有很好的创新性。 【练习4】　如图所示是荡秋千的示意图，以直立站在踏板上的位置(A点)为初位置，绳与竖直方向成θ角，人的重心到悬点O的距离为L1；从A点向最低点B运动过程中，人由直立状态自然下蹲，在B点人的重心到悬点O的距离为L2；在最低点处，人突然由下蹲变成直立状态(人的重心到悬点O的距离恢复为L1)且保持该状态到最高点C。设人的质量为m，踏板和绳的质量不计，空气阻力不计。求： (1)人刚到最低点B还处于下蹲状态时，两根绳中的总拉力F为多大？ (2)人到达左端最高点C时，绳与竖直方向的夹角α为多大？(用反三角函数表示) 解答：(1)如图所示，以悬点为参考平面，人从A→B点的自然下蹲过程中机械能守恒，所以EA＝EB，即－mgL1cos θ＝mvB2－mgL2， 解得vB＝。 在最低点B处，有F－mg＝m， 解得F＝mg。 (2)人在最低点处，由下蹲突然变成直立状态，人对系统做正功，机械能增加ΔE＝mg(L2－L1)，之后，人从B→C点的上摆过程中机械能守恒，所以EB＋ΔE＝EC或EA＋ΔE＝EC， 即－mgL1cos θ＋mg(L2－L1)＝－mgL1cos α， 解得α＝arccos 。 点评：本题既应用机械能守恒定律，也应用功能关系，以及牛顿第二定律等。还明确人由下蹲突然变成直立状态，人对系统做正功，机械能增加，体现了问题的综合性。 运用能的转化与守恒定律解题时，应首先弄清楚各种能量间的转化关系，这种转化是靠做功实现的。因此，求出物体运动过程中各个力的功是解题的关键。抓住能量转化和各个力的功是解决这种问题的基础。 $