2021版物理导学大一轮人教广西专用课件：第五章 第4节 功能关系 能量守恒定律
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适用于新高考新教材广西专版2025届高考物理一轮总复习第5章机械能第4节功能关系能量守恒定律课件
后冲上小车。已知地面光滑,滑块与小车上表面间的动摩擦因数μ=0.3,当
小车运动了1.5 s时,小车被地面装置锁定。重力加速度g取10 m/s2,试求:
(1)滑块到达B端时,轨道对它支持力的大小;
(2)小车被锁定时,小车右端距轨道B点的距离;
(3)从小车开始运动到被锁定的过程中,滑块与
小车上表面由于摩擦而产生的内能大小。
再减小,B项错误;弹簧长度最短时,弹力方向与小球的速度方向垂直,这时
弹力对小球做功的功率为零,C项正确;由于在M、N两点处,弹簧的弹力大
小相等,即弹簧的形变量相等,根据动能定理可知,小球从M点到N点的过程
中,弹簧的弹力做功为零,重力做功等于动能的增量,即小球到达N点时的动
能等于其在M、N两点间的重力势能之差,D项正确。
(2)1 m
(3)6 J
解析 (1)由机械能守恒定律和牛顿第二定律得
2
FN-mg=m
解得 FN=30 N。
1
mgR=2 2
(2)设滑块滑上小车后经过时间t1与小车同速,共同速度大小为v,对滑块有
μmg=ma1,v=vB-a1t1
对小车有μmg=m0a2,v=a2t1
解得v=1 m/s,t1=1 s<1.5 s
W=Ek2-Ek1=ΔEk
重力做正功,重力势能
重力势能变化 重力做负功,重力势能
WG=-ΔEp= Ep1-Ep2
弹力做正功,弹性势能
弹性势能变化 弹力做负功,弹性势能
W弹=-ΔEp=Ep1-Ep2
只有重力或系统
机械能 不变
内的弹力做功
ΔE= 0
减少 ;
增加 ;
减少
增加
;
;
力做功
小车运动了1.5 s时,小车被地面装置锁定。重力加速度g取10 m/s2,试求:
(1)滑块到达B端时,轨道对它支持力的大小;
(2)小车被锁定时,小车右端距轨道B点的距离;
(3)从小车开始运动到被锁定的过程中,滑块与
小车上表面由于摩擦而产生的内能大小。
再减小,B项错误;弹簧长度最短时,弹力方向与小球的速度方向垂直,这时
弹力对小球做功的功率为零,C项正确;由于在M、N两点处,弹簧的弹力大
小相等,即弹簧的形变量相等,根据动能定理可知,小球从M点到N点的过程
中,弹簧的弹力做功为零,重力做功等于动能的增量,即小球到达N点时的动
能等于其在M、N两点间的重力势能之差,D项正确。
(2)1 m
(3)6 J
解析 (1)由机械能守恒定律和牛顿第二定律得
2
FN-mg=m
解得 FN=30 N。
1
mgR=2 2
(2)设滑块滑上小车后经过时间t1与小车同速,共同速度大小为v,对滑块有
μmg=ma1,v=vB-a1t1
对小车有μmg=m0a2,v=a2t1
解得v=1 m/s,t1=1 s<1.5 s
W=Ek2-Ek1=ΔEk
重力做正功,重力势能
重力势能变化 重力做负功,重力势能
WG=-ΔEp= Ep1-Ep2
弹力做正功,弹性势能
弹性势能变化 弹力做负功,弹性势能
W弹=-ΔEp=Ep1-Ep2
只有重力或系统
机械能 不变
内的弹力做功
ΔE= 0
减少 ;
增加 ;
减少
增加
;
;
力做功
高考物理一轮复习第五章第4讲功能关系能量守恒定律课件高三全册物理课件
第二十七页，共四十八页。
考向 2 传送带模型中摩擦力做功与能量守恒 (2019·江西新余四中检测)(多选)如图所示，水平传送带顺
时针匀速转动，一物块轻放在传送带左端，当物块运动到传送带右端 时恰与传送带速度相等．若传送带仍保持匀速运动，但速度加倍，仍 将物块轻放在传送带左端，则物块在传送带上的运动与传送带的速度
2021/12/13
第三十一页，共四十八页。
误；电动机多做的功转化成了物块的动能和摩擦产生的热量，速 度没变时：W 电＝Q＋m2v02＝mv20；速度加倍后：W 电′＝Q′＋m2v02 ＝2mv20，故 D 正确．所以 BD 正确，AC 错误．
2021/12/13
第三十二页，共四十八页。
2．如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角为 θ，传送带在 电动机的带动下，始终保持 v 的速率运行，现把一质量为 m 的工 件(可看做质点)轻轻放在传送带的底端，经过一段时间，工件与 传送带达到共同速度后继续传送到达 h 高处，工件与传送带间的 动摩擦因数为 μ，重力加速度为 g，则下列结论正确的是( B )
2021/12/13
第三十三页，共四十八页。
A．工件与传送带间摩擦生热为12mv2
B．传送带对工件做的功为12mv2＋mgh
C．传送带对工件做的功为
μmgh tanθ
D．电动机因传送工件多做的功为12mv2＋mgh
2021/12/13
第三十四页，共四十八页。
解析：工件与传送带的相对位移 s＝vt－v2t，对工件：v＝at ＝(μgcosθ－gsinθ)·t，代入可得 s＝2μgcosvθ－2 gsinθ，摩擦生热 Q ＝f·s＝2μμgcmogscθo－sθgvs2inθ，A 错误；传送带对工件做的功等于工件 增加的机械能，B 正确，C 错误；电动机因传送工件多做的功 W ＝12mv2＋mgh ＋Q，D 错误．
一轮复习导学物理课件第5章第4节功能关系能量守恒定律3
(1)摩擦系统内摩擦热的计算：依据 Q＝Ff·x ， 相对 找出摩擦力与相对路程大小即可．要注意的问题是公式 中的 x 相对并不是指相对位移大小．特别是相对往返运动 中，x 相对为多过程中各过程相对位移大小之和．
(2)由于传送物体而多消耗的电能：一般而言，有两 种思路：
①运用能量守恒，多消耗的电能等于系统能量的增 加的能量．以倾斜向上运动传送带传送物体为例，多消
[解析] 设竖直向上的恒力为 F，物体质量 m＝3 kg. 恒力 F 作用时间 t，在恒力 F 作用过程：上升高度 h，
根据牛顿第二定律得：运动加速度 a1＝F－mmg；h＝12 a1t2；撤去恒力瞬间速度为 v0，则 v0＝a1t，撤去恒力 后到物体落地时，取竖直向上方向为正方向，则－h
＝(a1t)t－12gt2；联立解得：a1＝g3，代入得 F＝40 N，
物块和小车之间的摩擦力为 Ff.小物块滑到小车的最 右端时，小车运动的距离为 x.在这个过程中，以下结 论正确的是( )
A．小物块到达小车最右端时具有的动能为(F－ Ff)(l＋x)
B．小物块到达小车最右端时，小车具有的动能 为 Ffx
C．小物块克服摩擦力所做的功为 Ff (l＋x) D．小物块和小车增加的机械能为 Fx
弹簧弹力 弹性势能变 少；弹簧弹力做负功，弹性势
做功
化
能增加.
W 弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 只有重力、
不引起机械 弹簧弹力 能变化 机械能守恒ΔE＝0
做功
除重力、弹簧弹力之外的力做
除重力和
多少正功，物体的机械能就增
弹簧弹力 机械能的变 加多少；除重力和弹簧弹力之
之外的力
化 外的力做多少负功，物体的机
耗的电能 E＝ΔE 重＋ΔEk＋Q 摩擦
(2)由于传送物体而多消耗的电能：一般而言，有两 种思路：
①运用能量守恒，多消耗的电能等于系统能量的增 加的能量．以倾斜向上运动传送带传送物体为例，多消
[解析] 设竖直向上的恒力为 F，物体质量 m＝3 kg. 恒力 F 作用时间 t，在恒力 F 作用过程：上升高度 h，
根据牛顿第二定律得：运动加速度 a1＝F－mmg；h＝12 a1t2；撤去恒力瞬间速度为 v0，则 v0＝a1t，撤去恒力 后到物体落地时，取竖直向上方向为正方向，则－h
＝(a1t)t－12gt2；联立解得：a1＝g3，代入得 F＝40 N，
物块和小车之间的摩擦力为 Ff.小物块滑到小车的最 右端时，小车运动的距离为 x.在这个过程中，以下结 论正确的是( )
A．小物块到达小车最右端时具有的动能为(F－ Ff)(l＋x)
B．小物块到达小车最右端时，小车具有的动能 为 Ffx
C．小物块克服摩擦力所做的功为 Ff (l＋x) D．小物块和小车增加的机械能为 Fx
弹簧弹力 弹性势能变 少；弹簧弹力做负功，弹性势
做功
化
能增加.
W 弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 只有重力、
不引起机械 弹簧弹力 能变化 机械能守恒ΔE＝0
做功
除重力、弹簧弹力之外的力做
除重力和
多少正功，物体的机械能就增
弹簧弹力 机械能的变 加多少；除重力和弹簧弹力之
之外的力
化 外的力做多少负功，物体的机
耗的电能 E＝ΔE 重＋ΔEk＋Q 摩擦
第五章 第4讲 功能关系 能量守恒定律—2021届(新课标版)高考物理一轮复习课件(共23张PPT)
◎ 考点一 功能关系 1．对功能关系的理解 (1)做功的过程是能量转化的过程。不同形式的能量发 生相互转化是通过做功来实现的。 (2)功是能量转化的量度，功和能的关系，一是体现到 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量上相等。
2．不同的力做功对应不同形式的能的改变
◎ 考点一 功能关系 1．内容 (1)功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化。 (2)做功的过程一定伴随着能量的转化，而且能量的转化必须通过做 功来实现。 2．功与对应能量的变化关系 (1)合力做功等于物体动能的改变， 即 W 合＝Ek2－Ek1＝ΔEk(动能定理)。 (2)重力做功等于物体重力势能的减少， 即 WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。 (3)弹簧弹力做功等于弹性势能的减少， 即 W 弹＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。
【答案】 BC
一质量为 0.6 kg 的物体以 20 m/s 的初速度 竖直上抛，当物体上升到某一位置时，其动能减少了 18 J，机械 能减少了 3 J。整个运动过程中物体所受阻力大小不变，重力加速 度 g 取 10 m/s2，则下列说法正确的是( )
A．物体向上运动时加速度大小为 12 m/s2 B．物体向下运动时加速度大小为 9 m/s2 C．物体返回抛出点时的动能为 40 J D．物体返回抛出点时的动能为 114 J
【答案】 A
◎ 考点二 能量守恒定律的理解及应用 应用能量守恒定律解题的步骤 (1)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。 (3)列出能量守恒关系式：ΔE 减＝ΔE 增。
2021版高考物理大一轮复习通用版课件：第5章 第4节 功能关系 能量守恒定律
突
破
返
首
页
5
必
备
正功
电势能_减__少_
知 识 全
电场力 负功
电势能_增__加_
W 电＝－ΔEp
通
关
正功
动能_增__加_
课 后
合力
负功
动能_减__少_
W 合＝ΔEk
限 时
集
关 键
重力以外 正功
机械能_增__加_
训
能
力 全
的其他力 负功
机械能_减__少_
W 其＝ΔE
突
破
返
首
页
6
必
备
知
识
二、能量守恒定律
全
通 关
1．内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失。它只能从一 课
后
种形式_转__化_为另一种形式，或者从一个物体_转__移_到另一个物体，而 限
时
关 在转化和转移的过程中，能量的总量_保__持__不__变_。
集 训
键
能 力
2．表达式：ΔE 减＝_Δ_E_增___。
全
突
破
返 首 页
7
必
备
知
识
全
通 关
后 限
时
关 键
力所做的功为12mv20－μmg(s＋x)，故选项
A
正确。]
集 训
能
力
全
突
破
返 首 页
13
必
备
知
识 全 通
关
键
能
力
全
突
破
关
课
后
限
时
集
关
训
键
高考物理(人教版)一轮配套课件：第5章 第4讲 功能关系 能量守恒定律(60张PPT)
相．
名师提示
一对相互作用的滑动摩径长度， 如果两物体同向运动， x 相对为两物体对地位移大小之差；如果两物体反向运动，x 相对为两 物体对地位移大小之和； 如果一个物体相对另一物体做往复运动， 则 x 相对为两物体相对滑行路径的总长度．
A．重力做功 2mgR B．机械能减少 mgR C．合外力做功 mgR 1 D．克服摩擦力做功 mgR 2
解析
重力做功公式 WG＝mgh，h 为初、末位置的高度差，
与路径无关，所以由 P 到 B 重力做功为 WG＝mgR，A 项错误； v2 小球做圆周运动恰好经过 B 点时， 由牛顿第二定律可知 mg＝m R ， 即 v＝ gR，小球由 P 到 B 的过程，由动能定理可知 W 合＝WG＋ 1 2 1 mgR Wf＝ mv －0，解得 W 合＝ mgR，Wf＝－ ，C 项错误，D 项 2 2 2 正确；由功能关系可知，物体克服摩擦力做的功等于物体机械能 的减少量，B 项错误．
A．逐渐升高 C．先降低后升高
B．逐渐降低 D．始终不变
解析
由题意知外力对绳索做正功，机械能增加，重心升高，
故选 A 项．
答案
A
题型归类
典型问题
深度剖析
模型化 重点突破 学方法
疑 难 辨 析 疑难点一 比较静摩擦力做功与滑动摩擦力做功的特点和两
种摩擦力做功与机械能、内能间转化的关系． 名师在线 (1)静摩擦力做功的特点． ①静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功； ②在静摩擦力做功的过程中，有机械能的相互转移，而没有 机械能转化为其他形式的能； ③相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做的总功为零．
解析
本题要求的是人对铅球做的功，由于人对铅球的作用
力是变力，且位移未知，不能运用功的计算公式来计算，可根据 功能关系，人对铅球做功，使铅球动能增加，因此，此人对铅球 所做的功等于铅球动能的增加，即 150 J，将体内的化学能转化为 铅球的动能．故只有 A 项正确．
名师提示
一对相互作用的滑动摩径长度， 如果两物体同向运动， x 相对为两物体对地位移大小之差；如果两物体反向运动，x 相对为两 物体对地位移大小之和； 如果一个物体相对另一物体做往复运动， 则 x 相对为两物体相对滑行路径的总长度．
A．重力做功 2mgR B．机械能减少 mgR C．合外力做功 mgR 1 D．克服摩擦力做功 mgR 2
解析
重力做功公式 WG＝mgh，h 为初、末位置的高度差，
与路径无关，所以由 P 到 B 重力做功为 WG＝mgR，A 项错误； v2 小球做圆周运动恰好经过 B 点时， 由牛顿第二定律可知 mg＝m R ， 即 v＝ gR，小球由 P 到 B 的过程，由动能定理可知 W 合＝WG＋ 1 2 1 mgR Wf＝ mv －0，解得 W 合＝ mgR，Wf＝－ ，C 项错误，D 项 2 2 2 正确；由功能关系可知，物体克服摩擦力做的功等于物体机械能 的减少量，B 项错误．
A．逐渐升高 C．先降低后升高
B．逐渐降低 D．始终不变
解析
由题意知外力对绳索做正功，机械能增加，重心升高，
故选 A 项．
答案
A
题型归类
典型问题
深度剖析
模型化 重点突破 学方法
疑 难 辨 析 疑难点一 比较静摩擦力做功与滑动摩擦力做功的特点和两
种摩擦力做功与机械能、内能间转化的关系． 名师在线 (1)静摩擦力做功的特点． ①静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功； ②在静摩擦力做功的过程中，有机械能的相互转移，而没有 机械能转化为其他形式的能； ③相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做的总功为零．
解析
本题要求的是人对铅球做的功，由于人对铅球的作用
力是变力，且位移未知，不能运用功的计算公式来计算，可根据 功能关系，人对铅球做功，使铅球动能增加，因此，此人对铅球 所做的功等于铅球动能的增加，即 150 J，将体内的化学能转化为 铅球的动能．故只有 A 项正确．
届高三物理人教版一轮课件：第五章 第4讲 功能关系 能量守恒定律
2.[传送带类摩擦力做功的计算] 如图所示， 传送带与水平面之间的夹角为 θ＝30°，其上 A、B 两点间的距离为 l＝5 m，传送带在电 动机的带动下以 v＝1 m/s 的速度匀速运 动．现将一质量为 m＝10 kg 的小物体(可视为质点)轻放在传送
带上的 A 点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数 μ＝ 23， 在传送带将小物体从 A 点传送到 B 点的过程中， 求：(g 取 10 m/s2) (1)传送带对小物体做的功； (2)电动机做的功．
核心要点突破
1．两种摩擦力做功的比较
静摩擦力做功
滑动摩擦力做功
只有能量的转移，没有能量的 既有能量的转移，又有能量的
转化
转化
互为作用力和反作用力的一对 互为作用力和反作用力的一对
静摩擦力所做功的代数和为 滑动摩擦力所做功的代数和为
零，即要么一正一负，要么都 负值，即至少有一个力做负功
不做功
2.求解相对滑动物体的能量问题的方法 (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．
[解析] (1)由机械能守恒定律和牛顿第二定律得 mgR＝12mvB 2
N－mg＝ 解得 N＝30 N. (2)设 m 滑上小车后经过时间 t1 与小车同速，共同速度大小为 v， 对滑块有 μmg＝ma1，v＝vB－a1t1
对于小车：μmg＝m0a2，v＝a2t1 解得 v＝1 m/s，t1＝1 s＜1.5 s 故滑块与小车同速后，小车继续向左匀速行驶了 0.5 s，则小车 右端距 B 点的距离为 x 车＝v2t1＋v(1.5－t1)＝1 m. (3)Q＝μmgx 相对＝μmg(vB＋2 vt1－v2t1)＝6 J.
(1)滑块到达 B 端时，轨道对它支持力的大小； (2)车被锁定时，车右端距轨道 B 点的距离； (3)从车开始运动到被锁定的过程中，滑块与车面间由于摩擦而 产生的内能大小．
高考物理一轮总复习 第五章 机械能 第4讲 功能关系 能量守恒定律课件(必修2)
小车受到水平向右的摩擦力 f 作用，对地位移为 x，根据 动能定理同样有 fx＝E′k－0，选项 B 错误．在这一过程， 物块和小车增加的机械能等于增加的动能，即 Ek＋E′k＝ F(x＋L)－fL，选项 C 正确．此过程中系统产生的内能等于系 统克服滑动摩擦力做功，即 Q＝f(x＋L)－fx＝fL，选项 D 正 确．
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ； (2)弹簧的最大弹性势能Epm. [思维启迪] (1)判断物体到达C点时，原来在A点的动 能和重力势能转化成了何种能量． (2)分析物体由A到D的整个过程中，能量如何转化． [尝试解答] (1)物体从开始位置A点到最后D点的过程 中，弹性势能没有发生变化，动能和重力势能减少，机械能 的减少量为ΔE＝ΔEk＋ΔEp＝12mv20＋mglADsin37°①
[解析] 除重力、弹力以外的力做功时，物体的机械能 才会变化，一个系统的机械能增大，一定是除重力、弹力以 外的力对系统做正功．重力做功时物体的动能和重力势能之 间相互转化，不影响物体的机械能的总和．故 A 错误；除重 力以外的力做功时，物体的机械能才会变化．“合外力”“拉 力”没有说清楚(若是只有重力)．故 B、C 错误．如果摩擦力 对系统做正功，系统的机械能可以增大．故 D 正确．
[答案] D
2．(多选)如图所示，在升降机内固定一光滑的斜面体， 一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板 B 上，另一 端与质量为 m 的物块 A 相连，弹簧与斜面平行．整个系统由 静止开始加速上升高度 h 的过程中( )
A．物块 A 的重力势能增加量一定等于 mgh B．物块 A 的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉 力对其做功的代数和 C．物块 A 的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的 拉力对其做功的代数和 D．物块 A 和弹簧组成的系统的机械能增加量等于斜面 对物块的支持力和 B 对弹簧的拉力做功的代数和 [答案] CD
第5章 第4讲 功能关系 能的转化和守恒定律
例2：(2009·合肥模拟)如图5－4－2所示， 水 平 长 传 送 带 始 终 以 速 度 v ＝ 3m/s 匀 速 运 动．现将一质量为m＝1kg的物块放于左端(无 初速度)．最终物块与传送带一起以3m/s的速 度运动，在物块由速度为零增加至v＝3m/s的 过程中，求： (1)物块从速度为零增至3m/s的过程中，由 于摩擦而产生的热量； (2)由于放了物块，带动传送带的电动机多 消耗多少电能？
解析：准确把握功和对应能量变化之间的关系是 解答此类问题的关键，具体分析如下： 选 项
A B 内容指向、联系分析 结论
动能定理，货物动能的增加量等于货物合 错误 外力做的功mah 功能关系，货物机械能的增量等于除重力 错误 以外的力做的功而不等于合外力做的功
C
D
功能关系，重力势能的增量对应货物重力 错误 做的负功大小mgh
三、功能关系的综合应用
问题：运用能的转化和守恒定律解题时应注 意哪些问题？
解答：运用能的转化和守恒定律解题时首先 应弄清楚各种能量间的转化关系，这种转化关系 是靠做功实现的．因此，弄清物体运动过程中各 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．
例3：如图5－4－3所示，一物体质量m＝2kg. 在倾角为θ＝37°的斜面上的A点以初速度v0 ＝ 3m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB＝4m.当 物体到达B后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC ＝0.2m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最 高位置为D点，D点距A点AD＝3m.挡板及弹簧 质量不计，g取10m/s2，求：
功能关系，货物机械能的增量为起重机拉 正确 力做的功m(g＋a)h
点评：力学范围内，应掌握的几条功能关系：
(1)物体动能的增量由外力做的总功来量度：W 外＝ΔEk，这就是动能定理． (2)物体重力势能的增量由重力做的功来量度 (弹性势能的增量是由弹力做功来量度)：WG ＝－ ΔEp(WF＝－ΔEp)，这就是势能定理． (3)物体机械能的增量由重力、弹力以外的其 他力做的功来量度：W除G、F外＝ΔEk，(W除G、F外表 示除重力、弹力以外的其他力做的功)，这就是机 械能定理．
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