2026年高考物理一轮讲义+练习(四川专用)第20讲功能关系能量守恒定律(复习讲义)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮讲义+练习(四川专用)第20讲功能关系能量守恒定律(复习讲义)(学生版+解析)，共24页。
02 \l "_Tc7022" 体系构建·思维可视2
03 \l "_Tc306" 核心突破·靶向攻坚3
\l "_Tc23645" 考点一 功能关系3
\l "_Tc8741" 知识点1 功能关系3
\l "_Tc8741" 知识点2 功能关系的理解3
\l "_Tc8741" 知识点3 两种摩擦力做功特点的比较4
知识点4 功能关系中的图像问题5
考向1 功能关系的理解与应用5
考向2 摩擦力做功与能量转换10
\l "_Tc28902" 考向3 功能关系中的图像问题17
\l "_Tc818" 考点二 能量守恒定律19
\l "_Tc27137" 知识点1 能量守恒定律的理解及应用19
考向1 能量守恒定律的理解及应用20
04 \l "_Tc306" 真题溯源·考向感知29

考点一 功能关系
\l "_Tc25045" 知识点1 功能关系
1.能的概念：一个物体 ，这个物体就具有能量。
2.功能关系
（1）功是 的量度，即做了多少功就有 发生了转化。
（2）做功的过程一定伴随着 ，而且 必通过做功来实现。
\l "_Tc16775" 知识点2 功能关系的理解
1.对功能关系的进一步理解
（1）做功的过程就是能量转化的过程。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及其表达式
功能关系的选用原则
（1）总的原则是根据做功与能量转化的一一对应关系，确定所选用的定理或规律，若只涉及动能的变化，用动能定理分析。
（2）只涉及重力势能的变化，用重力做功与重力势能变化的关系分析。
（3）只涉及机械能的变化，用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析。
（4）只涉及电势能的变化，用静电力做功与电势能变化的关系分析。
\l "_Tc16775" 知识点3 两种摩擦力做功特点的比较
点拨
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)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位移．
知识点4 功能关系中的图像问题
\l "_Tc17630" 考向1 功能关系的理解与应用
例1（2025·四川攀枝花·高三月考）质量为60kg、身高为172cm的某同学在运动会跳高比赛中采用“背越式”动作刚好越过离地高度为176cm的横杆，则该同学在跳起的过程中做的功最接近（ ）
A．450JB．550JC．650JD．750J
例2（2025·四川南充·二模）phyphx是一款可以让手机充当一个真实物理实验工具的手机软件，中文名为手机实验工坊。某同学打开手机中phyphx的加速度传感器，用手掌托着手机把手机竖直向上抛出，又迅速在抛出点接住手机，得到手机在竖直方向的加速度随时间变化的图像如图所示（以竖直向上为正方向），则（ ）
A．t3时刻手机离开手掌B．t1~t3手机先超重后失重
C．t1~t4手机的机械能一直增大D．t1~t3手掌对手机的支持力始终大于手机对手掌的压力
【变式训练1】随着全球新能源领域的蓬勃发展，电动汽车已经成为我们生活中的常用交通工具，某些电动汽车搭载了弹射起步功能，在起步阶段获得较大加速度。如图所示，某品牌电动汽车在测试斜坡弹射起步功能，该汽车可看成质点，从静止沿倾斜平直公路向上加速16m时速度达到57.6km/h，该倾斜平直公路与水平方向的夹角为37°，已知该汽车的质量为2000kg，加速过程中受到的阻力恒为200N，牵引力恒定，重力加速度为10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，忽略汽车质量的变化，关于这段加速过程，下列说法正确的是（ ）
A．汽车发动机提供的牵引力大小为1.62×104N
B．汽车的速度达到57.6km/h时，汽车的输出功率为4.512×105W
C．汽车增加的机械能为5.76×105J
D．汽车发动机对汽车做的功为2.592×105J
【变式训练2】（2025·四川眉山·高三月考）2022年6月29日国际泳联第19届世界游泳锦标赛跳水项目混合全能比赛中，全红婵和白钰鸣联手摘取桂冠，为中国跳水队迎来自1982年参加世锦赛以来的第100枚金牌。图示为全红婵在10m台决赛人水前的精彩瞬间，关于全红婵在空中运动的过程中的能量（忽略一切阻力），下列正确的是（ ）
A．全红婵在上升过程中，动能在变大
B．全红婵在上升过程中，机械能在变大
C．全红婵在下降过程中，重力势能在变大
D．全红婵在空中运动的过程中，机械能总量不变
【变式训练3】（多选）如图所示，劲度数为k的轻弹簧，一端固定在墙上，另一端与水平面上质量为m的物体接触（未连接），弹簧水平且无形变。用水平力F缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体静止。撤去F后，物体向左运动，运动的最大距离为4x0。物体与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。则（ ）
A．撤去F后，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动
B．撤去F后，物体刚运动时的加速度大小为kx0m−μg
C．物体动能最大时，物体和弹簧组成的系统机械能减少7μmgx08
D．物体做匀减速运动的时间为2x0μg
【变式训练4】（多选）在一次航模比赛中，某同学遥控航模飞机竖直上升，某段过程中飞机动能Ek随位移x变化的关系如图所示。已知飞机质量为m=1kg，重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力，此过程中飞机（ ）
A．处于超重状态
B．机械能增加了44J
C．加速度大小为4.5m/s2
D．输出功率的最大值为27W
\l "_Tc17630" 考向2 摩擦力做功与能量转换
例1如图所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连。小球套在竖直固定的粗糙杆上，与杆之间的动摩擦因数恒定不变。杆上M、N两点与O点的距离均为l， P点为MN中点，重力加速度大小为g。小球以某一初速度从M点向下运动到N点，在此过程中，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（ ）
A．从M点到N点的运动过程中，小球动能的变化量等于摩擦力所做的功
B．从M点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力先变小再变大
C．小球在M、N两点的加速度不相等
D．从M点到P点和从P点到N点的运动过程中，小球、地球和弹簧组成的系统机械能的减少量相同
例2如图甲所示，倾角为θ的传送带以恒定速率逆时针运行，现将一质量为1kg的物块轻轻放在传送带的A端，2s末物块恰好到达B端，物块的速度v随时间t变化的关系如图乙所示，取重力加速度大小g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）

A．传送带的倾角θ为53°
B．传送带与物体间的动摩擦因数为0.25
C．物块在传送带上留下的摩擦痕迹长度为6m
D．0~2s内，物块与传送带间因摩擦产生的热量为24J
【变式训练1】如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m的圆环相连，圆环套在倾斜的粗糙固定杆上，杆与水平面之间的夹角为α，圆环在A处时弹簧竖直且处于原长。将圆环从A处静止释放，到达C处时速度为零。若圆环在C处获得沿杆向上的速度v，恰好能回到A。已知AC=L，B是AC的中点，弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g，则（ ）
A．下滑过程中，环的加速度逐渐减小
B．下滑过程中，环与杆摩擦产生的热量为12mv2
C．从C到A过程，弹簧对环做功为mgLsinα−14mv2
D．环经过B时，上滑的速度小于下滑的速度
【变式训练2】（多选）如图所示，高为ℎ的表面粗糙程度相同的弧形斜面体固定于水平地面上，末端P与地面相切。质量为m的小物块以速率v1从点P滑上斜面，到最高点Q后沿斜面下滑回到P点的速率为v2。不计空气阻力，重力加速度为g，取地面处的重力势能为零，下列说法正确的是（ ）
A．从P到Q再返回到P的过程中克服摩擦力做功为mv12−v222
B．上滑过程中克服摩擦力做功等于下滑过程中克服摩擦力做功
C．上滑过程中动能等于重力势能的位置距离地面的高度大于ℎ2
D．上滑过程中动能等于重力势能的位置距离地面的高度小于ℎ2
【变式训练3】（多选）如图所示，分别用恒力F1、F2先后将一物体由静止开始沿同一粗糙的固定斜面由底端拉至顶端，两次所用时间相同，第一次力F1沿斜面向上，第二次力F2沿水平方向。则两个过程比较( )
A．接触面上因摩擦产生的热量相同
B．物体的机械能增加量相同
C．F1做的功与F2做的功相同
D．F1做功的功率比F2做功的功率小
【变式训练4】（多选）（2025·四川成都·高三月考）如图所示，质量为1kg、可视为质点的物块沿倾角为37°的斜面上的A点由静止开始下滑，经过1s物块运动到斜面上的B点，然后通过一小段光滑的弧面滑上与地面等高的传送带。已知A、B间距离为1m，传送带以4m/s的恒定速率顺时针运行。传送带左右两端之间距离为8m，物块与传送带间的动摩擦因数为0.2，不计空气阻力和物块在衔接弧面运动的时间。取sin37°=0.6，cs37°=0.8，重力加速度大小g=10m/s2。下列说法中正确的是（ ）
A．物块与斜面之间的动摩擦因数为0.5
B．物块在传送带上运动的时间为2s
C．物块在传送带上因摩擦产生的热量为4J
D．若传送带以2m/s的恒定速率逆时针运行，其他条件不变，物块从A点静止释放以后，在AB上运动的总路程为1.5m
\l "_Tc17630" 考向3 功能关系中的图像问题
例1（2025·四川泸州·高三月考）如图甲所示，小物块（可以看成质点）以一定的初速度从倾角为30∘的斜面底端A点沿斜面向上运动。选择地面为参考平面，上滑过程中，物块的机械能E随物块离A点距离s的变化关系如图乙所示。小物块上滑时离A最远距离为4m，重力加速度大小g取10 m/s2，则（ ）
A．物体的质量m=1kg
B．物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.3
C．物块从开始上滑到再次返回底端的过程中，损失的机械能为40J
D．物体回到斜面底端时的机械能为16 J
【变式训练1】如图甲所示，可视为质点的物体以一定的初速度从倾角α=37°的斜面底端沿斜面向上运动。现以斜面底端为坐标原点，沿斜面建立坐标轴x，选择地面为零势能面。坐标原点处固定一厚度不计的弹性挡板，物体第一次上升过程中的动能和重力势能随坐标x的变化如图乙所示。g取10m/s2，则（ ）
A．物体的质量为0.8kg
B．物体与斜面之间的动摩擦因数为0.2
C．物块从开始到停止运动的总路程为12.5m
D．物体在第一次上升过程中机械能减少了15J
【变式训练2】如图甲所示，物体以一定的初速度v0从倾角为α=37°的斜面底端沿斜面向上运动，上升的最大高度为3m，选择地面为参考平面，上升过程中，物体的机械能E机随高度h的变化如图乙所示。g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。则下列说法正确的是（ ）
A．物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.4B．物体的质量m=1kg
C．物体上升过程的加速度大小a=10m/s²D．物体回到斜面底端时的动能Ek=20J

考点二 能量守恒定律
知识点 能量守恒定律的理解及应用
1.对能量守恒定律的理解
（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。
2.应用能量守恒定律解题的思路
（1）分清有多少形式的能（动能、势能、内能等）发生变化。
（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总和ΔE减和增加的能量总和ΔE增的表达式。
（3）列出能量守恒关系式ΔE减＝ΔE增。
点拨
应用能量守恒定律解题的基本思路
(1)分清有多少形式的能[如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能等]在变化．
(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．
考向 能量守恒定律的理解及应用
例1关于能量和能源，下列说法正确的是（ ）
A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．人类在不断地开发新能源，所以能量可以被创造
C．能量的转化和转移没有方向性
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式，力对物体做的功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量
例2（2024·四川达州·一模）溜溜球是一种玩具，两个圆饼状的塑钢块中心用一根轴固定相连，成为一个整体。绳的一端固定在轴上，将绳缠绕在轴上，绳的另一端用手拉住或固定在天花板上。从静止释放后，溜溜球会一边转动一边下落。如图所示，现有两个完全一样的溜溜球，绳长均为l。将左边一个溜溜球的绳缠绕在轴上，右边一个溜溜球的绳不绕在轴上。将两个溜溜球同时从同一高度由静止释放，它们各自下落到0.5l处时，左边溜溜球的下落速度v1，右边溜溜球的下落速度v2。下列关于v1、v2大小关系正确的是（ ）
A．v1=v2B．v1>v2C．v1