重难点06 功能关系、能量守恒 - 2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（西北四省专用）（解析版）.docx

重难点06功能关系、能量守恒

考点

三年考情分析

2025考向预测

重力做功与重力势能

功能关系、机械能守恒定律及其应用

机械能守恒的应用（2024·全国甲卷，4）

能量守恒定律的应用（2023·全国乙卷，8）

（1）考点预测：各种功能关系及能量守恒的应用

（2）考法预测：经常与动量知识相互综合。与动量综合时，常以碰撞、板块模型出现。要求体会守恒观念对认识物理规律的重要性。

【情境解读】

【高分技巧】

一、功能关系的理解和应用

1．常见的功能关系

能量

功能关系

表达式

势能

重力做的功等于重力势能减少量

W＝Ep1－Ep2＝－ΔEp

弹力做的功等于弹性势能减少量

静电力做的功等于电势能减少量

分子力做的功等于分子势能减少量

动能

合外力做的功等于物体动能变化量

W＝Ek2－Ek1＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02

机械能

除重力和弹力之外的其他力做的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

电能

克服安培力做的功等于电能增加量

W电能＝E2－E1＝ΔE

2．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．

3．摩擦力做功与能量转化

类型

比较

静摩擦力做功

滑动摩擦力做功

不同点

能量的转化

只有机械能从一个物体转移到另一个物体，而没有机械能转化为其他形式的能

(1)一部分机械能从一个物体转移到另一个物体

(2)一部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机械能的损失量

一对摩擦力的总功

一对静摩擦力所做功的代数和总等于零

一对滑动摩擦力做功的代数和总是负值，总功W＝－Ffs相对，即发生相对滑动时产生的热量

相同点

做功情况

两种摩擦力对物体可以做正功，也可以做负功，还可以不做功

二、机械能守恒定律

1．机械能是否守恒的三种判断方法

(1)利用机械能的定义判断：若物体动能、势能之和不变，则机械能守恒．

(2)利用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，虽受其他力，但其他力不做功(或做功代数和为0)，则机械能守恒．

(3)利用能量转化判断：若物体或系统与外界没有能量交换，物体或系统内也没有机械能与其他形式能的转化，则机械能守恒．

2．表达式

3．应用机械能守恒定律解题的一般步骤

三、能量守恒定律的理解和应用

1．内容

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别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．

2．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．

3．系统有热量产生(摩擦生热、焦耳热等)、电势能发生变化时，优先选用能量守恒解决问题较为简便。

（建议用时：40分钟）

【考向一：功能关系】

1．（2024·山西省名校联考·二模）如图1所示，质量均为m的小物块A、B紧靠在一起放置在水平地面上，劲度系数为k的轻弹簧一端与A拴接，另一端固定在竖直墙壁上，开始时弹簧处于原长，小物块A、B保持静止。现给B施加一方向水平向左，大小为的恒力，使A、B一起向左运动，当A、B的速度为零时，立即撤去恒力，以此时为计时起点，计算机通过传感器描绘出小物块B的图像如图2所示，其中Oab段为曲线，bc段为直线。已知A、B与地面间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内，弹簧的弹性势能可表示为（x为弹簧的形变量），重力加速度为g，则下列说法正确的是（）

A.时刻弹簧刚好恢复原长 B.时刻物块A、B刚要分离

C.弹簧的最大压缩量为 D.

【答案】B

【解析】AB．由题意结合题图2可知，时刻弹簧弹力与B所受的摩擦力大小相等，弹簧处于压缩状态，时刻弹簧刚好恢复原长，A、B刚要分离，故A错误，B正确；

C．从开始到A、B向左运动到最大距离的过程中，以A、B和弹簧为研究对象，由功能关系

解得

故C错误；

D．弹簧恢复原长时A、B分离，从弹簧压缩至最短到A、B分离，以A、B和弹簧为研究对象，根据能量守恒定律得

联立解得

故D错误。

故选B。

2．（2024·宁夏吴忠市·一模）（多选）如图甲所示，质量为m的物块静止在竖直放置的轻弹簧上（不相连），弹簧下端固定，劲度系数为k。t＝0时刻，对物块施加一竖直向上的外力F，使物块由静止向上运动，当弹簧第一次恢复原长时，撤去外力F。从0时刻到F撤去前，物块的加速度a随位移x的变