6.4 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，依据高考评价体系梳理了功能关系理解、摩擦力做功特点、能量守恒定律应用三大核心考点，通过判断题辨析易错点、表格归纳力与能量变化对应关系、典例分析（含2025南京盐城一模模拟题），明确高频考点分布，构建系统复习框架。 课件亮点在于“考点拆解+真题训练+素养融合”策略，如典例2通过分析重力功率与机械能随位移变化图像，培养科学推理能力；典例4结合弹簧压缩与摩擦力作用，训练模型建构思维。提供功能关系对应式速记表和摩擦生热计算模板，帮助学生掌握解题技巧，教师可据此精准定位学生薄弱环节，提升高考冲刺复习效率。

第29课时　功能关系　能量守恒定律 √ × √ √ 解析 1.√ 2.×　合力做的功等于物体动能的改变量(动能定理)。机械能的改变量等于除重力和系统内弹力外其他力做功的代数和。 3.√ 4.√　滑动摩擦力做功的过程,本质上是将机械能转化为内能的过程。 考点一　功能关系的理解与应用 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)　　　　是能量转化的量度,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。  2.几种常见的功能关系 能量转化 功 几种常见力做功 对应的能量变化 数量关系式 重力 正功 重力势能　   WG=-ΔEp 负功 重力势能　   弹簧 的弹力 正功 弹性势能　   W弹=-ΔEp 负功 弹性势能　 　  电场力 正功 电势能　　 　  W电=-ΔEp 负功 电势能　 　  合力 正功 　　　 增加  W合=ΔEk 负功 　　　 减少  除重力、系统内弹力以外的其他力 正功 　　　 　增加  W其=ΔE 负功 　　　　减少  安培力做功 正功 电能减少 W安=-ΔE电 负功 电能增加 减少 增加 减少 增加 减少 增加 动能 动能 机械能 机械能 考向1　功能关系的理解和简单应用 典例1　如图所示,竖直向下的拉力F通过定滑轮拉位于粗糙斜面上的木箱,使之沿斜面加速向上移动。在移动过程中,下列说法正确的是(　　) A.木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能 B.F做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和 C.F做的功等于木箱增加的动能和木箱克服摩擦力所做的功之和 D.F做的功等于木箱增加的重力势能与动能之和 A 考向2　功能关系中的图像问题分析 典例2　如图所示,坡道滑雪中运动员从斜面自由滑到水平面直至停止,运动员与斜面、水平面间的动摩擦因数相同,空气阻力不计,其运动过程中重力的瞬时功率P和动能Ek随时间t、重力势能Ep和机械能E随水平位移x变化的图像中,可能正确的是(　　) D 解析 运动员在坡道上做匀加速运动,速度越来越大,重力的瞬时功率P越来越大,滑到水平面后,重力方向与速度方向垂直,重力的瞬时功率P为0,故A错误;运动员在坡道上做匀加速度运动,速度越来越大,动能越来越大,故B错误;运动员在斜面上下滑过程中,重力势能随位移均匀减小,故C错误;运动员在运动过程中由于摩擦力做功导致机械能减少,在斜面上机械能减少量为ΔE1=μmgcos θ·=μmgx,在水平面上运动,机械能减少量为ΔE2=μmgx,两运动阶段E-x斜率相同,停止后,机械能不变,故D正确。 考点二　两种摩擦力做功的特点 1.静摩擦力做功 (1)静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。 (2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。 (3)静摩擦力做功时,只有机械能的相互转移,不会转化为内能。 2.滑动摩擦力做功的特点 (1)滑动摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。 (2)相互间存在滑动摩擦力的系统内,一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果: ①机械能全部转化为内能。 ②有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移,另外一部分转化为内能。 (3)摩擦生热的计算:Q=Ffx相对,其中x相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程。从功的角度看,一对滑动摩擦力对系统做的功等于系统内能的增加量;从能量的角度看,其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量。 典例3　如图所示,平直木板AB倾斜放置,板上的P点距A端较近,小物块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小,先让物块从A由静止开始滑到B。然后,将A着地,抬高B,使木板的倾角与前一过程相同,再让物块从B由静止开始滑到A。上述两过程相比较,下列说法中一定正确的是(　　) A.物块滑到底端的速度,前一过程较大 B.物块从顶端滑到底端的时间,前一过程较长 C.物块从顶端滑到P点的过程中因摩擦产生 的热量,前一过程较少 D.物块经过P点的动能,后一过程较小 B 对点演练1　如图所示,轻质弹簧的左端固定,并处于自然状态。小物块的质量为m,从A点向左沿水平地面运动,压缩弹簧后被弹回,运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s,与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,弹簧未超出弹性限度。在上述过程中(　　) A.弹簧的最大弹力为μmg B.弹簧的最大弹性势能为μmgs C.物块克服摩擦力做的功大于2μmgs D.物块在A点的初速度为 B 考点三　能量守恒定律的综合应用 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　　　　为另一种形式,或者从一个物体　　　到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量　　　　　。  2.表达式 (1)E初=　　　,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=　　　,某种形式能量的增加量等于其他形式能量的减少量。  3.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。 产生 转化 转移 保持不变 E末 ΔE减 典例4　(2025南京、盐城一模)如图所示,竖直轻质弹簧与竖直轻质杆相连,轻质杆可在固定的“凹”形槽内沿竖直方向向下移动。轻质杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且滑动摩擦力大小不变。将小球由距轻弹簧上端h处静止释放,弹簧压缩至最短时,弹性势能为Ep1。若增大h,重复此前过程,小球再次将弹簧压缩至最短时,弹簧的弹性势能为Ep2。 (弹簧始终处于弹性限度内,轻质杆底部与槽不发生碰撞) 则(　　) A.Ep2可能等于Ep1 B.Ep2可能小于Ep1 C.Ep2一定小于Ep1 D.Ep2一定大于Ep1 A 解析 若弹簧压缩至最短时,弹簧对轻质杆的弹力小于轻质杆与槽间的最大静摩擦力,则轻质杆不会滑动,小球的重力势能转化为弹簧的弹性势能,则Ep1=mg(h+x),可知h越大,弹簧的压缩量x越大,弹簧的弹性势能越大,即h增大,Ep2>Ep1。若弹簧压缩至最短时,弹簧对轻质杆的弹力大于轻质杆与槽间的最大静摩擦力,轻质杆会向下滑动,当小球和轻质杆速度相等时,弹簧的弹性势能达到最大,此时小球的重力等于弹簧的弹力,即mg=kx,不管h如何增大,当弹性势能最大时,弹簧的形变量不变,弹簧的弹性势能不变,即Ep2=Ep1。故选A。 对点演练2　如图所示,足够长的竖直固定杆上套一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧下端悬挂质量为m的物块B,上端连接一轻质小球,物块B与杆间无摩擦,小球A与杆之间的最大静摩擦力为1.2mg,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,忽略空气阻力。 弹簧的弹性势能公式为Ep=kx2,求: (1)B静止时,弹簧伸长量x; (2)若将物块B拉至弹簧原长处由静止释放: ①物块的最大速度vm; ②整个过程中,因摩擦产生的内能Q。 答案 (1)　(2)①g　② 解析 (1)B静止时,根据平衡条件有 mg=kx 解得 x=。 (2)①当B的加速度为零时,速度有最大值,此时B下落x, 此时的弹力为F弹=kx=mg<fmax=1.2mg 所以A不动,B与弹簧构成的系统机械能守恒,即 mgx=kx2 联立可得vm=g。 ②设B向下运动速度减为零时,小球A下滑的距离为L,此时弹簧伸长量为x',根据能量守恒定律可得mg(L+x')=kx'2+Q 其中Q=1.2mgL,kx'=1.2mg 联立解得Q=。 $