2025年高中物理试卷(带答案)第4讲　功能关系　能量守恒定律.docx

第4讲功能关系能量守恒定律

课程标准

素养目标

1.了解自然界中存在多种形式的能量．知道不同形式的能量可以相互转化，在转化过程中能量总量保持不变，能量转化是有方向性的．

2.知道利用能量是人类生存和社会发展的必要条件之一．

3.知道合理使用能源的重要性，具有可持续发展观念，养成节能的习惯．

物理观念：了解常见的几种功能关系，知道能量守恒定律的内容．

科学思维：掌握应用功能关系或能量守恒定律解决问题的能力．

科学态度与责任：应用能量观念分析生产、生活中的实际问题．

考点一功能关系的理解和应用

【必备知识·自主落实】

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，体现在：①不同的力做功，对应不同形式的能转化；具有一一对应关系

②做功的多少与能量转化的多少在数值上相等．

2．常见的功能关系

能量

功能关系

表达式

势能

重力做功等于重力势能减少量

W＝Ep1－Ep2＝－ΔEp

弹力做功等于弹性势能减少量

静电力做功等于电势能减少量

分子力做功等于分子势能减少量

动能

合外力做功等于物体动能变化量

W＝Ek2－Ek1＝1

机械能

除重力和弹力之外的其他力做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

指相对路程不是相对位移

电能

克服安培力做功等于电能增加量

W电能＝Ep2－Ep1＝ΔE

【关键能力·思维进阶】

1．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弹簧弹力之外的力对物体做正功还是做负功．

2．摩擦力做功的特点

(1)一对静摩擦力所做功的代数和总等于零；

(2)一对滑动摩擦力做功的代数和总是负值，差值为机械能转化为内能的部分，也就是系统机械能的损失量．

考向1功能关系的理解

例1如图所示，用轻绳拴一物体，使物体以恒定加速度向下做减速运动，不计空气阻力，下列说法正确的是()

A．物体所受合力对其做正功

B．物体的机械能增加

C．重力对物体做的功小于物体克服拉力做的功

D．物体减少的重力势能一定等于其减少的动能

[教你解决问题]

例2(多选)跳台滑雪是以滑雪板为工具，在专设的跳台上通过助滑坡获得速度，比跳跃距离和动作姿势的一种雪上竞技项目．在滑雪比赛中，一质量为60kg的滑雪运动员从半径为18m的四分之一圆弧轨道AB的顶端A由静止滑下，进入与圆弧轨道相切的水平轨道BC，切点为B.运动员经过B点时对轨道的压力为其所受重力的2.8倍，取重力加速度大小g＝10m/s2，则运动员在圆弧轨道下滑的过程中()

A．机械能增加了1080J

B．动能增加了1.08×104J

C．重力势能减小了1.08×104J

D．由于摩擦损失的机械能为1080J

考向2功能关系与图像的结合

例3[2024·江西南昌模拟]如图甲所示，将物块从倾角为θ＝30°的斜面顶端由静止释放，取地面为零势能面，物块在下滑过程中的动能Ek、重力势能Ep与下滑位移x间的关系如图乙所示，取g＝10m/s2，下列说法正确的是()

A．物块的质量是0.1kg

B．物块与斜面间的动摩擦因数为3

C．当下滑的距离为4.8m时，物块动能与势能相等

D．当物体的势能为8J时，动能为83

思维提升

求解功能关系与图像的综合问题的关键

求解功能关系与图像的综合问题时，不但要熟记常用的功能关系，而且要在“数形结合”思想的引导下，抓住图像“轴、线、斜率、截距、面积、点”六个要素的物理意义．

考向3摩擦力做功与能量转化

例4(多选)如图所示，质量为M＝2kg、长为L＝2m的木板静止放置在光滑水平面上，在其左端放置一质量为m＝1kg的小木块(可视为质点)，小木块与长木板之间的动摩擦因数μ＝0.2，先相对静止，后用一水平向右的力F＝4N作用在小木块上，经过一段时间小木块从木板另一端滑下，g取10m/s2，则()

A．小木块在长木板上滑行的时间t＝2s

B．在整个运动过程中由于摩擦产生的热量为8J

C．小木块脱离长木板的瞬间，拉力F的瞬时功率为16W

D．小木块在运动过程中获得的动能为12J

例5如图所示，质量m＝1kg的物体从高h＝0.2m的光滑轨道上P点由静止开始下滑，滑到水平传送带上的A点，物体和传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2，传送带上A、B之间的距离L＝5m，传送带一直以v＝4m/s的速度顺时针转动，取g＝10