高一物理功能关系.共82页
高考物理专题复习四 功能关系
高考物理专题复习四功能关系能量转化和守恒定律是自然界最普遍适用的规律之一。
自然界的各种能量间可以相互转化，转化过程中能量的总和守恒。
右图是功能关系的示意图。
功和能有密切关系，它们的单位也相同，在国际单位制中，单位都是J，但功并不等于能。
功是过程量，它和一段位移（一段时间）相对应；能是状态量，它与某位置（某时刻）相对应。
功能关系不仅能解决恒力作用下物体的运动问题，也能解决变力作用下物体的运动问题，因此它比用牛顿运动定律解题更简洁、应用范围更广泛。
除非要求匀变速直线运动的加速度a和时间t，一般首选功能关系。
常用的有关功能关系的结论有：⑴动能定理。
力在一个过程中对物体所做的功（或者各个力对物体做功的代数和）等于物体在这个过程中动能的变化。
W合=E k2-E k1（动能变化必须是末动能减初动能；研究对象是单个物体；研究过程往往选全过程。
）⑵势能定理。
重力做的功等于重力势能的减少。
W G=E p1-E p2（重力势能的减少，必须是初势能减末势能；重力做功只与始末状态的高度差有关，与路径无关，与其它力是否做功无关；势能定理适用于电势能、分子势能等各种势能。
）若某种力做的功只跟始末位置有关，而与物体运动的路径无关，就能定义与这种力相应的势能。
⑶机械能定理。
重力（和弹簧弹力）以外的其他力对物体做的功等于物体机械能的增量。
W其=E机2-E机1（机械能变化必须是末状态机械能减初状态机械能；当W其=0，即只有重力做功时，系统的机械能守恒。
）⑷摩擦生热。
系统内的摩擦生热Q（内能的增加）用系统内物体间相互作用的一对滑动摩擦力做的总功来量度。
f d=Q（f为每个摩擦力的大小，d为系统内物体间相对移动的路程。
这个结论可以直接使用。
）注意一个摩擦力对某个物体做的功W f=fx（f为这个摩擦力的大小，x为物体对地的位移。
）⑸安培力做功是机械能与电能相互转化的量度。
发电机模型中：克服安培力做功等于回路中电能的增加W克A=E电（如果是纯电阻电路，则电能又全部转化为回路的焦耳热，W克A=E电=Q）；电动机模型中：安培力做功等于机械能增加W A=E机（安培力做功不等于消耗的电能。
高三物理课件-功能关系
mg l 2r 1 mv2
2
在最高点，由向心力公式有：
v2 mg m
r
r 2l 5
OP 3 l 5
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【例】如图所示，木块A放在木块B上左端，用力F将A
拉至B的右端，第次将B固定在地面上，F做功为W1，生
热为Q1；第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，这次F
做的功为W2，生热为Q2，则应有
A． W1＜W2， Q1= Q2
B． W1= W2， Q1＝Q2
C． W1＜W2， Q1＜Q2
D． W1＝W2， Q1＜Q2
⑤
B物体上升过程中距地面的最大高度为
H h h 1.2 m
⑥
例7：将细绳绕过两个定滑轮A和B．绳的两端各 系一个质量为m的砝码。A、B间的中点C挂一质量 为M的小球，M<2m，A、B间距离为l，开始用手托 住M使它们都保持静止，如图所示。放手后M和2个 m开始运动。求(1)小球下落的最大位移H是多少？ (2)小球的平衡位置距C点距离h是多少？
解析：设B的长度为d，则系统损失的机械
能转化为内能的数量Q1＝Q2=μmAgd，所以 C、D都错．
在两种情况下用恒力F将A拉至B的右端的过程中．第二种
情况下A对地的位移要大于第一种情况下A对地的位移，所
以 W2＞W1，B错
某地强风的风速约为v=20m/s,设空气
密度ρ=1.3kg/m3,如果把通过横截面积 =20m2风的动能全部转化为电能,则利
即 Mg 2mg
h h2 ( l )2
2
解得 h Ml 2 4m2 M 2
【例9】如图，长为L的细绳一端拴一质量为m的小球， 另一端固定在O点，在O点的正下方某处P点有一钉子， 把线拉成水平，由静止释放小球，使线碰到钉子后恰 能在竖直面内做圆周运动，求P点的位置
高三物理复习课件 功能关系复习
基础知识梳理
能量守恒定律应从下面两方面去 理解：
1．某种形式的能减少，一定存在 其他形式的能增加，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．
这也是我们列能量守恒定律方程 式的两条基本思路．
4
课堂互动讲练
一、常见的几种功与能量的关系 1．合外力对物体所做的功等于物 体动能的增量，W合＝ΔEk＝Ek2－Ek1， 即动能定理． 2．重力做功等于重力势能的减少 量． WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2
功，绳索的机械能增加，而动能又不变，
故重力势能增大，重心上升．
24
高频考点例析
题型二 功能关系在传送带问题中的应用
例2 如图5－4－3所示，
5
课堂互动讲练
3．弹簧弹力做功等于弹性势能的减 少量．
WF＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 4．除重力或弹簧的弹力以外的其他 力做多少功与物体机械能的增量相对应， 即W其他＝ΔE. (1)除重力或弹簧的弹力以外的其他力 做多少正功，物体的机械能就增加多少． (2)除重力或弹簧的弹力以外的其他力 做多少负功，物体的机械能就减少多少．
第四节 功能关系 能量守恒
1
基础知识梳理
一、功能关系 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 能量转化 ， 而且能量转化必通过做功来实现．
2
基础知识梳理
二、能量守恒定律 能量既不能凭空产生，也不能凭空
消失，它只能从一种形式的能转化为另一 种形式的能，或者从一个物体转移到另一 个物体，而在转化和转移的过程中，能量 的总量保持不变 ．
8
课堂互动讲练
即时应用
高中物理《功能关系》课件
考点突破
考点 4 1. 两种启动方式的比较 两种方式 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 机车的两种启动模型 P－t 图和 v－t 图
过程分 OA 段 析 运动性 质 过程分 析
P（不变） F－F阻 v↑⇒F＝ ↓⇒a＝ v m ↓ 加速度减小的加速直线运动
v↑ F－F阻 a＝ 不变⇒F 不变⇒P＝Fv↑ m
教学重难点
教学重点：理解功的概念及正、负功的意义。理解平均功率与瞬时功 率的区别。能在复杂的曲线或直线运动中使用动能定理。 教学难点：①利用功的定义解决有关问题；②探究功与物体速度变化 的关系,知道动能定理的适用范围；③会推导动能定理的表达式.④理 解机车启动的两种方式。
环节一：考点梳理整合 一、知识树
知识3
动 能
1．公式：Ek＝mv2，式中v为瞬时速度，动能是状态量．
2．矢标性 动能是标量，只有正值，动能与速度的方向无关． 3．动能的变化量
ΔEk＝mv－mv
4．动能的相对性 由于速度具有相对性，则动能也具有相对性，一般以地面为参 考系．
知识4
动 能 定 理
1．内容
合外力对物体所做的功等于物体动能的变化． 2．表达式
W＝ΔEk＝mv－mv．
3．功与动能的关系 (1)W>0，物体的动能增加．
(2)W<0，物体的动能减少．
(3)W＝0，物体的动能不变． 4．适用条件
(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动．
(2)既适用于恒力做功，也适用于变力做功． (3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以不同时作用．
考点突破
考点 7 利用动能定理求变力功 1.如果是恒力做功问题往往直接用功的定义式可以求解，但遇到变力做功问题须借助动能定理等功能关系进行 求解；分析清楚物理过程和各个力的做功情况后，运用动能定理可简化解题步骤． 2．动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的，但对于外力是变力、物体做曲线运动 的情况同样适用．也就是说，动能定理适用于任何力作用下、以任何形式运动的物体为研究对象，具有普遍性． 3．应用动能定理求变力的功时，必须知道始末两个状态的物体的速度，以及运动过程中除变力做功外，其他力 做的功．
高中物理功能关系总结
专题 功、动能和势能和动能定理功： （单位：J ）力学： ①W = Fs cos θ (适用于恒力功的计算)①理解正功、零功、负功②功是能量转化的量度动能： E K =m2p mv 2122= 重力势能E p = mgh (凡是势能与零势能面的选择有关)③动能定理：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化(增量)公式： W 合= W 合＝W 1+ W 2+…+W n = ∆E k = E k2 一E k1 = 12122212mV mV - ⑴W 合为外力所做功的代数和．(W 可以不同的性质力做功)⑵外力既可以有几个外力同时作用，也可以是各外力先后作用或在不同过程中作用： ⑶即为物体所受合外力的功。
④功是能量转化的量度(最易忽视)主要形式有： “功是能量转化的量度”这一基本概念含义理解。
⑴重力的功------量度------重力势能的变化物体重力势能的增量由重力做的功来量度：W G = -ΔE P ，这就是势能定理。
与势能相关的力做功特点:如重力,弹力,分子力,电场力它们做功与路径无关,只与始末位置有关.除重力和弹簧弹力做功外,其它力做功改变机械能，这就是机械能定理。
只有重力做功时系统的机械能守恒。
功能关系：功是能量转化的量度。
有两层含义：(1)做功的过程就是能量转化的过程, (2)做功的多少决定了能转化的数量,即:功是能量转化的量度强调：功是一种过程量，它和一段位移（一段时间）相对应；而能是一种状态量，它与一个时刻相对应。
两者的单位是相同的(都是J)，但不能说功就是能，也不能说“功变成了能”。
练习:一、单项选择题1．关于功和能的下列说法正确的是 （ ）A ．功就是能B ．做功的过程就是能量转化的过程C ．功有正功、负功，所以功是矢量D ．功是能量的量度2．一个运动物体它的速度是v 时，其动能为E 。
那么当这个物体的速度增加到3v 时，其动能应该是 （ ）A ．EB ． 3EC．6E D．9E3．一个质量为m的物体，分别做下列运动，其动能在运动过程中一定发生变化的是：（）A．匀速直线运动B．匀变速直线运动C．平抛运动D．匀速圆周运动4．对于动能定理表达式W=E K2-E K1的理解，正确的是：（）A．物体具有动能是由于力对物体做了功B．力对物体做功是由于该物体具有动能C．力做功是由于物体的动能发生变化D．物体的动能发生变化是由于力对物体做了功5．某物体做变速直线运动，在t1时刻速率为v，在t2时刻速率为n v，则在t2时刻的动能是t1时刻的A、n倍B、n/2倍C、n2倍D、n2/4倍6．打桩机的重锤质量是250kg，把它提升到离地面15m高处，然后让它自由下落，当重锤刚要接触地面时其动能为(取g=10m/s2)：（）A．1.25×104J B．2.5×104JC．3.75×104J D．4.0×104J7．质量为m=2kg的物体，在水平面上以v1= 6m/s的速度匀速向西运动，若有一个F=8N、方向向北的恒定力作用于物体，在t=2s内物体的动能增加了（）A．28J B．64JC．32J D．36J8．下列关于运动物体所受的合外力、外力做功和动能变化的关系中正确的是：（）A．如果物体受的合外力为零，那么合外力对物体做的功一定为零B．如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零C．物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化D．物体的动能不变，所受的合外力一定为零*9．一物体在水平方向的两个水平恒力作用下沿水平面做匀速直线运动。
高中物理中的功能关系
高中物理中的功能关系令狐采学功能关系是贯穿高中部物理学的一条主线，能量也是每年高考的必考内容。
功能关系同样也是高中物理中的难点，其根本的原因在于能的多样性和复杂性，梳理整合各种功能关系对于物理的教和学都有至关重要的意义。
首先，要正确的理清功和能的概念。
功是一个过程量，所描述的是力在物体沿力的方向发生位移的过程中的积累效应，也可以说是力的空间积累效应。
能是状态量，可以以多种不同的形式存在。
按照物质的不同运动形式分类，能量可分为机械能、化学能、热能、电能、辐射能、核能。
这些不同形式的能量之间可以通过物理过程或化学反应而相互转化。
其次，明确做功的过程就是能量转化的过程。
做了多少功可以用转化了多少能量来度量；反过来，某个过程转化了多少能量，可以用该过程做了多少功来度量。
二者既是两个完全不同的概念，但又有着紧密联系不可分割。
下面具体分析各种功能关系：一、各种形式的能与功的对应关系1.重力做功与重力势能变化的关系WG=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2 =-（mgh2-mgh1）=-⊿Ep 重力做的功等于重力势能的减量，重力做正功，重力势能减小；重力做负功重力势能增加；增加或减少的量等于重力做功的多少。
同样在有关天体运动中，万有引力做的功等于等于引力势能的减量。
2.弹簧的弹力做功与弹性势能变化的关系W 弹=-⊿Ep弹簧的弹力做的功等于弹性势能的减量，弹簧弹力做正功弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加；增减的多少等于弹力做功的数值。
3.电场力做功与电势能变化的关系W 电=qUAB=q （φA -φB）=qφA -qφB =EpA -EpB=-（EpB - EpA ）=-⊿Ep电场力做的功等于弹性势能的减量，电场力做正功，电势能减小；电场力做负功电势能增加；增加或减少的量等于电场力做功的多少。
4.分子力做功与分子势能的变化关系W 分=-⊿Ep分子力做的功等于分子势能的减量，分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功分子势能增加；增加或减少的量等于分子力做功的多少。
高中物理中常用的几种功能关系
高中物理中常用的几种功能关系多年的高中物理教学中，笔者一直主张高中学生对物理现象的解释要尽量从功能角度去分析处理。
在本文中，笔者重点就常见的几类“功能关系”做细化分析，以体现用功能方法处理物理问题的优势。
1.对做功公式的理解。
（一）对力的做功公式W=FScosθ的讨论1.当θ=00时，F与S同向，F 全部做正功；2.当 00 < θ < 900时，F与S成锐角，F部分做正功，部分不做功；3.当θ=900时，F与S垂直，F不做功；4.当900 < θ < 1800时，F部分做负功，部分不做功；5.当θ=1800时，F 全部做负功；1.对力做正功与做负功的理解。
1.力做正功，实质就是给物体或系统补充能量，这个就是动力。
2.力做负功，实质就是消耗物体或系统的能量，这个力就是阻力。
1.几种常见的功能关系。
高中物理中的功能原理是指：“功是能量转化的量度，能量是做功的体现。
”其内涵就是：“做了多少功，就一定伴随多少能量发生转化。
”！1.重力做功与重力势能的关系。
1.重力是保守力，做功与物体的运动过程无关，只与物体的初末位置的高度差有关，做功公式为：WG=mgΔh(在公式中常直接用h表示，以下同)。
其中mg是物体所受的重力，Δh物体的初末位置的高度差，Δh=h1-h2。
2.重力方向是唯一的竖直向下，所以物体下落时，重力与位移同向，Δh>0,重力做正功；物体上升时，重力与位移反向，Δh<0,重力做负功。
3.能改变物体重力势能的只会是重力做功,其他力做功改变不了重力势能。
4.重力做正功时，物体由于所处的高度要下降，其相应的重力势能就要减少，且重力做了多少正功，相应的重力势能就减少了多少，且减小的重力势能转化为其他形式的能量。
5.重力做负功时，物体由于所处的高度要上升，其相应的重力势能就要增加，且重力做了多少负功，相应的重力势能就增加了多少，且增加的重力势能就要消耗其他形式的能量。
《高一物理功能关系》课件
2023
PART 03
热学中的功能关系
REPORTING
热力学第一定律
总结词
能量守恒定律在热学中的表现
详细描述
热力学第一定律指出，在一个封闭系统中，能量不能凭空产生也不能凭空消失，只能从一种形式转化 为另一种形式。这个定律是能量守恒定律在热学中的具体表现，它为热力学过程提供了基本的原理。
热力学第二定律
2023
REPORTING
《高一物理功能关系 》ppt课件
2023
目录
• 功能关系简介 • 力学中的功能关系 • 热学中的功能关系 • 电学中的功能关系 • 功能关系的实际应用
2023
PART 01
功能关系简介
REPORTING
功能关系的定义
总结词
功能关系是物理学中一个重要的概念，它描述了力对物体运动状态的影响。
电力能源的利用和节能是现代社会中非常重要的议题 ，它们涉及到能源的可持续发展和环境保护。
详细描述
随着社会的发展，电力能源的需求越来越大，而能源的 供应却越来越紧张。因此，节能和能源的可持续发展成 为了现代社会中非常重要的议题。在电力能源的利用方 面，人们需要采取各种措施来提高能源的利用效率，例 如采用高效能的电器设备、优化电力系统的运行方式等 。同时，人们也需要开发新的可再生能源来替代传统的 化石能源，例如太阳能、风能等。这些可再生能源不仅 可持续利用，而且对环境的影响也非常小。
弹力做功与弹性势能变化的关系也是能量守恒定律的表现 之一。弹力做功的过程伴随着弹性势能和动能的转化，总 能量保持不变。
摩擦力做功与内能变化
摩擦力做功会导致内能的增加或减少。当物体在粗糙表面上滑动时，摩擦力做负 功，内能增加；当物体在光滑表面上滑动时，摩擦力做正功，内能减少。
高一物理必修二课件模块复习课专题三功能关系及应用
量子力学在现代科技中有着广泛的应用，如电子显微镜、 扫描隧道显微镜等高精度测量仪器，以及量子计算、量子 通信等前沿技术领域。
量子力学发展前景
随着科技的不断发展，量子力学将在更多领域发挥重要作 用，如量子计算机、量子密码学、量子隐形传态等，有望 带来革命性的技术突破。
06 实验探究：验证 功能关系正确性
能量转化过程
在电磁感应现象中，机械能转化为电 能，电能再转化为其他形式的能量（ 如内能、光能等）。
交流电和电磁波在传媒中作用
交流电
交流电的产生和传输遵循电磁感应原理和电路规律，能够实现电能的远距离传 输和分配。
电磁波
电磁波是一种横波，可以在真空中传播，具有能量和动量，可以传递信息和能 量。在传媒中，电磁波扮演着信息传递的重要角色。
有用功与无用功
有用功是指对系统有贡献 的功，无用功是指对系统 无贡献的功。
能量转化与守恒定律
能量转化
功能原理
不同形式能量之间可以相互转化，如 机械能、热能、电能等。
对于质点系，外力和内力做功之和等 于质点系动能的增量。
能量守恒定律
在一个孤立系统中，总能量保持不变 ，即能量不能凭空产生或消失，只能 从一种形式转化为另一种形式。
01
万有引力定律
理解万有引力定律的内容和表达式，掌握引力常量的测量方法和意义。
02
航天技术基础
了解航天技术的基本原理和发展历程，理解宇宙速度的概念和意义。
03
万有引力与航天技术的结合
探讨万有引力在航天技术中的应用，如卫星轨道计算、太空探测等。同
时分析航天技术中的功能关系，如火箭发射过程中的能量转化等。
03 电学中功能关系 探讨
静电场和恒定电流中功能特点
高中物理功能关系公开课精品课件
1．对定律的理解 (1)某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，
且减少量和增加量相等． (2)某个物体的能量减少，一定存在别的物体的能量增加，
且减少量和增加量相等．
2．应用定律解题的步骤 (1)分清共有多少种形式的能(如动能、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． (3)减少的总能量一定等于增加的总能量，据此列出方程：
ΔE减＝ΔE增．
应用能量守恒定律解决有关问题的关键是 准确分析有多少种形式的能在变化，求出减 少的总能量和增加的总能量，然后再依据能 量守恒列式求解．
3．NBA篮球赛非常精彩，吸引了众多观众．经常有这样
的场面：在终场前0.1 s，运动员把球投出且准确命中，
获得比赛的胜利．如果运动员投篮过程中对篮球做功为
在静摩擦力做功的
过程中，只有机械 (1)相互摩擦的物体通过
滑动摩擦力做功，将部
能从一个物体转移
不 同
能量的 转化方
到另一个物体(静
分机械能从一个物体转 移到另一个物体
点
面
摩擦力起着传递机
械能的作用)，而
(2)部分机械能转化为内 能，此部分能量就是系
没有机械能转化为
统机械能的损失量
其他形式的能量
类别 比较
一、功能关系 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有 能量的转化 ，而且 能量的转化 必须通过做功来实现．
二、能量守恒定律 1．内容：能量既不会消灭，也不会创生 ，它只会从一种形
式转化 为其他形式，或者从一个物体转移 到另一个物体， 而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变 ．
静摩擦力