高中物理高考一輪復習一輪復習 2023屆高考物理一輪復習學案功能關系

功能關系學案涉及功能關系的高考題題型全,熱度高,平均難度中等偏上,并常與生產實際相聯(lián)系,結合程度較高,其中摩擦力做功引起機械能損失是難點,應予以足夠重視.未來高考對考查該版塊仍將保持較高的概率.涉及功能關系的高考題題型全,熱度高,平均難度中等偏上,并常與生產實際相聯(lián)系,結合程度較高,其中摩擦力做功引起機械能損失是難點,應予以足夠重視.未來高考對考查該版塊仍將保持較高的概率.【學習目標】1.掌握功和能的關系2.功能關系與圖像相結合3.功能關系與傳送帶相結合【知識要點】考點一力做功與能量轉化之間的關系1．搞清力對“誰”做功：對“誰”做功就對應“誰”的位移，引起“誰”的能量變化．如子彈物塊模型中，摩擦力對子彈的功必須用子彈的位移去求解，這個功引起子彈動能的變化．2．搞清不同的力做功對應不同形式的能的改變不同的力做功對應不同形式能的變化定量的關系合外力的功(所有外力的功)動能變化合外力對物體做功等于物體動能的增量W合＝Ek2－Ek1重力的功重力勢能變化重力做正功，重力勢能減少；重力做負功，重力勢能增加WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2彈簧彈力的功彈性勢能變化彈力做正功，彈性勢能減少；彈力做負功，彈性勢能增加W彈＝－ΔEp＝Ep1－Ep2只有重力、彈簧彈力的功不引起機械能變化機械能守恒ΔE＝0除重力和彈力之外的力做的功機械能變化除重力和彈力之外的力做多少正功，物體的機械能就增加多少；除重力和彈力之外的力做多少負功，物體的機械能就減少多少W除G、彈力外＝ΔE一對滑動摩擦力的總功內能變化作用于系統(tǒng)的一對滑動摩擦力一定做負功，系統(tǒng)內能增加Q＝Ff·l相對例1.升降機底板上放一質量為100kg的物體，物體隨升降機由靜止開始豎直向上移動5m時速度達到4m/s，則此過程中(g取10m/s2)( )A．升降機對物體做功5800JB．合外力對物體做功5800JC．物體的重力勢能增加500JD．物體的機械能增加800J練習1.如圖所示，小球從A點以初速度v0沿粗糙斜面向上運動，到達最高點B后返回A，C為AB的中點。下列說法正確的是()A．小球從A出發(fā)到返回A的過程中，位移為零，外力做功為零B．小球從A到C與從C到B的過程，減少的動能相等C．小球從A到C與從C到B的過程，速度的變化率相等D．小球從A到C與從C到B的過程，損失的機械能相等考點二功能關系與圖像相結合繼續(xù)強化圖像問題的六看．2．深挖圖像中的隱含條件.3．熟練掌握物理關系式轉化為數(shù)學函數(shù)式.例2．將一物體從地面以一定的初速度豎直上拋，從拋出到落回原地的過程中，空氣阻力恒定，以地面為零重力勢能參考平面，則下列反映物體的機械能E、動能Ek、重力勢能Ep及克服阻力做的功W隨距地面高度h變化的四個圖線中，可能正確的是()例3A．B．C． D．例3例3.一物體放在升降機底板上，隨同升降機由靜止開始豎直向下運動，運動過程中物體的機械能與物體位移關系的圖象如圖所示，其中0～s1過程的圖線為曲線，s1～s2過程的圖線為直線。根據(jù)該圖象，下列判斷正確的是

～s1過程中物體所受合力一定是變力～s2過程中物體可能在做勻速直線運動～s2過程中物體可能在做變加速直線運動～s2過程中物體的動能可能在不斷增大考點三、與斜面有關的功能關系例4.如圖所示，物體沿足夠長的斜面向上運動，經過A點時具有動能100J，當它向上滑行道B點時，動能減少了80J，機械能損失了20J，則物體回到A點時的動能為(

)A、100J

B、50J

C、20J

D、60J例5.滑塊以速率靠慣性沿固定斜面由底端向上運動,當它回到出發(fā)點時速率為,且,若滑塊向上運動的位移中點為A,取斜面底端重力勢能為零,則(

)A.上升時機械能減小,下降時機械能增大B.上升時機械能減小,下降時機械能也減小C.上升過程中動能和勢能相等的位置在A點上方D.上升過程中動能和勢能相等的位置在A點下方考點四、與粗糙圓形軌道有關的功能關系例6.如圖，一半徑為R、粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平。一質量為m的質點自P點上方高度R處由靜止開始下落，恰好從P點進入軌道。質點滑到軌道最低點N時，對軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小。用W表示質點從P點運動到N點的過程中克服摩擦力所做的功。則()A.W＝mgR，質點到達Q點后，繼續(xù)上升一段距離B.W＝mgR，質點恰好能到達Q點C.質點再次經過N點時，對N點壓力大于2mgD.要使質點能到達Q點上方R處，應在P點上方2R處釋放質點考點五、板塊模型中功能轉化關系、運動狀態(tài)分析例7、長木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物體A，現(xiàn)以恒定的水平外力F拉B，由于A、B間摩擦力作用，A將在B上滑動，如圖.以地面為參考系，A、B都向前移動一段距離，在此過程中()A.外力F做的功等于A和B動能的增量對A的摩擦力所做的功等于A動能的增量對B的摩擦力所做的功等于B對A的摩擦力所做的功D.外力F對B所做的功等于B動能的增量與B克服摩擦力做的功之和考點六、與彈簧、連接體有關的多過程問題例8．如圖，傾角θ=37°的光滑且足夠長的斜面固定在水平面上，在斜面頂端固定一個輪半徑和質量不計的光滑定滑輪D，質量均為m=1kg的物體A和B用一勁度系數(shù)k=240N/m的輕彈簧連接，物體B被位于斜面底端且垂直于斜面的擋板P擋住。用一不可伸長的輕繩使物體A跨過定滑輪與小環(huán)C連接，輕彈簧和定滑輪右側的繩均與斜面平行，小環(huán)C穿過豎直固定的光滑均勻細桿。當環(huán)C位于Q處時整個系統(tǒng)靜止，此時繩與細桿的夾角α=53°，且物體B對擋板P的壓力恰好為零。已知sin37°=，cos37°=，g取10m/s（2）現(xiàn)讓環(huán)C從位置R由靜止釋放，位置R與位置Q關于位置S對稱，圖中SD水平且長度為d=m，求：①小環(huán)C運動到位置Q的速率v；②小環(huán)C從位置R運動到位置S的過程中輕繩對環(huán)做的功WT考點七．傳送帶上運動過程中功能關系和能的轉化問題

解決傳送帶的綜合問題，應從如下幾個方面入手：（1）分析系統(tǒng)中各個問題的運動情況，明確物理過程，形成完整的物理情景。（2）把握傳送帶上物體的運動：滑動摩擦力作用、相對運動、可能達到共速、有熱量產生等。（3）靈活的運用牛頓定律、運動學公式；動量定理動量守恒；功能關系、能量守恒定律。

（4）注意分析隱含條件，臨界條件、極值出現(xiàn)的條件；注意從系統(tǒng)著眼分析問題等。例9.在大型物流貨場，廣泛應用著傳送帶搬運貨物。如圖甲所示，與水平面傾斜的傳送帶以恒定速率運動，皮帶始終是繃緊的，將m＝1kg的貨物放在傳送帶上的A處，經過1．2s到達傳送帶的B端。用速度傳感器測得貨物與傳送帶的速度v隨時間t變化圖象如圖乙所示，已知重力加速度，由v--t圖可知A．A、B兩點的距離為2．4mB．貨物與傳送帶的動摩擦因數(shù)為0．5C．貨物從A運動到B過程中，傳送帶對貨物做功大小為12．8JD．貨物從A運動到B過程中，貨物與傳送帶摩擦產生的熱量為4．8J練習9．如圖所示，一足夠長的繃緊的傳送帶與水平面的夾角，傳送帶在電動機的帶動下，始終保持的速率運行，現(xiàn)把一質量為的工件（可看做質點）輕輕放在傳送帶的底端，工作和傳送帶之間，取，求：（1）經的時間，工件被傳送的高度；（2）在內產生的熱量；（3）在這內，電動機由于傳送工件多消耗的電能．功能關系學案答案例1A練習1BCD例解:A、物體運動過程中受重力和阻力,除重力外其余力做的功等于機械能的增加量,上升過程和下降過程,物體一直克服阻力做功,故機械能不斷減小,但A落回原地時有速度,機械能不可能為零,故A錯誤;B、物體運動過程中受重力和阻力,合力做功等于動能的增加量;上升過程動能不斷減小,表達式為:;下降過程動能不斷增加,表達式為:,所以B選項是正確的;

C、重力做功等于重力勢能的減小量,以地面為零重力勢能參考平面,故,所以C選項是正確的;D、克服阻力做的功W＝f＋f(－h(huán))，故選項D可能正確所以BCD選項是正確的.例3.答案ABD例4.答案B解析物體從開始到經過斜面上某一點時，受重力、支持力和摩擦力，根據(jù)動能定理，有，機械能減小量等于克服摩擦力做的

，當該物體經過斜面上某一點時，動能減少了80J，機械能減少了20J，所以當物體到達最高點時動能減少了100J，機械能減少了25J，所以物體上升過程中克服摩擦力做功是25J，全過程摩擦力做功W=-50J從出發(fā)到返回底端，重力做功為零，由動能定理可得，即回到A點時的動能為，B正確；例解:由可以知道,斜面與滑塊間有摩擦,滑塊無論上升還是下降時,都有機械能損失,故A錯誤,B正確;為判斷C、D的情況,可先求出斜面中點A的動能和勢能情況,滑塊初始機械能①,滑塊在斜面中點A的速度,在A點的機械能②.聯(lián)立①②式得:

;而因斜面與滑塊間有摩擦,知,所以,故動能和勢能相等的位置應出現(xiàn)在A點之上,所以C選項是正確的;

所以BC選項是正確的.例6.【答案】AC【解析】A、質點滑到軌道最低點N時，對軌道的壓力為，故由牛頓第二定律可得：，解得：；那么對質點從靜止下落到N的過程應用動能定理可得：；由于摩擦力做負功，故質點在半圓軌道上相同高度時在NQ上的速度小于在PN上的速度，所以，質點對軌道的壓力也較小，那么，摩擦力也較小，所以，質點從N到Q克服摩擦力做的功，所以，質點在Q的動能大于零，即質點到達Q點后，繼續(xù)上升一段距離，故A正確，B錯誤；C、由于摩擦力做負功，故質點在QN上運動，在同一位置時下滑速度小于上滑速度，所以，質點對軌道的壓力也較小，那么，摩擦力也較小，所以，質點從Q到N克服摩擦力做的功；所以，質點從靜止到再次經過N點，克服摩擦力做功為：

故由動能定理可得：；所以，由牛頓第二定律可得質點受到的支持力為：，故由牛頓第三定律可得：質點再次經過N點時，對N點壓力大于，故C正確；D、要使質點能到達Q點上方R處，設在P點上方h處釋放質點，那么由動能定理可得：，所以，，故D錯誤。例7D例8.【答案】（1）12N，0.72kg（2）①2m/s【解析】試題分析：（1）該題中，共有ABC三個物體與彈簧組成一個系統(tǒng)，受力的物體比較多，可以先以AB組成的整體為研究對象，求出繩子的拉力，然后以C為研究對象進行受力分析，即可求出C的質量；（2）由機械能守恒定律即可求出C在位置Q的速度；（3）由幾何關系求出繩子RD段的長度，再以B為研究對象，求出彈簧的伸長量，以及后來的壓縮量，最后根據(jù)機械能守恒定律求出C的速度、動能；由動能定理求出輕繩對環(huán)做的功WT（1）先以AB組成的整體為研究對象，AB系統(tǒng)受到重力、支持力和繩子的拉力處于平衡狀態(tài)根據(jù)平衡條件得：繩子的拉力為：T=2mg解得：T=12以C為研究對象，其受力分析，如圖根據(jù)平衡條件得：T解得：M=0.72（2）①環(huán)從位置R運動到Q位置的過程中，對小環(huán)C、彈簧和A組成的系統(tǒng)機械能守恒：Mg(2dcot其中：vA兩式聯(lián)立可得：v=2②由題意，開始時B恰好對擋板沒有壓力，所以B受到重力、支持力和彈簧的拉力，彈簧處于伸長狀態(tài)；對B受力分析，則有：kΔ解得：彈簧的伸長量ΔR到S時，A下降的距離為x此時彈簧的壓縮量Δx由速度分解可知此時A的速度為零，從R運動到S的過程中,初末態(tài)的彈性勢能相等對于小環(huán)C、彈簧和A組成的系統(tǒng)機械能守恒有：Mgd解得：E從位置R運動到位置S的過程中，對小環(huán)C由動能定理可知：W解得:

W例練習9【答案】（1）；（