高中物理高考一輪復(fù)習(xí)一輪復(fù)習(xí) 2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案功能關(guān)系

功能關(guān)系學(xué)案涉及功能關(guān)系的高考題題型全,熱度高,平均難度中等偏上,并常與生產(chǎn)實(shí)際相聯(lián)系,結(jié)合程度較高,其中摩擦力做功引起機(jī)械能損失是難點(diǎn),應(yīng)予以足夠重視.未來(lái)高考對(duì)考查該版塊仍將保持較高的概率.涉及功能關(guān)系的高考題題型全,熱度高,平均難度中等偏上,并常與生產(chǎn)實(shí)際相聯(lián)系,結(jié)合程度較高,其中摩擦力做功引起機(jī)械能損失是難點(diǎn),應(yīng)予以足夠重視.未來(lái)高考對(duì)考查該版塊仍將保持較高的概率.【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.掌握功和能的關(guān)系2.功能關(guān)系與圖像相結(jié)合3.功能關(guān)系與傳送帶相結(jié)合【知識(shí)要點(diǎn)】考點(diǎn)一力做功與能量轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系1．搞清力對(duì)“誰(shuí)”做功：對(duì)“誰(shuí)”做功就對(duì)應(yīng)“誰(shuí)”的位移，引起“誰(shuí)”的能量變化．如子彈物塊模型中，摩擦力對(duì)子彈的功必須用子彈的位移去求解，這個(gè)功引起子彈動(dòng)能的變化．2．搞清不同的力做功對(duì)應(yīng)不同形式的能的改變不同的力做功對(duì)應(yīng)不同形式能的變化定量的關(guān)系合外力的功(所有外力的功)動(dòng)能變化合外力對(duì)物體做功等于物體動(dòng)能的增量W合＝Ek2－Ek1重力的功重力勢(shì)能變化重力做正功，重力勢(shì)能減少；重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2彈簧彈力的功彈性勢(shì)能變化彈力做正功，彈性勢(shì)能減少；彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加W彈＝－ΔEp＝Ep1－Ep2只有重力、彈簧彈力的功不引起機(jī)械能變化機(jī)械能守恒ΔE＝0除重力和彈力之外的力做的功機(jī)械能變化除重力和彈力之外的力做多少正功，物體的機(jī)械能就增加多少；除重力和彈力之外的力做多少負(fù)功，物體的機(jī)械能就減少多少W除G、彈力外＝ΔE一對(duì)滑動(dòng)摩擦力的總功內(nèi)能變化作用于系統(tǒng)的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力一定做負(fù)功，系統(tǒng)內(nèi)能增加Q＝Ff·l相對(duì)例1.升降機(jī)底板上放一質(zhì)量為100kg的物體，物體隨升降機(jī)由靜止開(kāi)始豎直向上移動(dòng)5m時(shí)速度達(dá)到4m/s，則此過(guò)程中(g取10m/s2)( )A．升降機(jī)對(duì)物體做功5800JB．合外力對(duì)物體做功5800JC．物體的重力勢(shì)能增加500JD．物體的機(jī)械能增加800J練習(xí)1.如圖所示，小球從A點(diǎn)以初速度v0沿粗糙斜面向上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)B后返回A，C為AB的中點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是()A．小球從A出發(fā)到返回A的過(guò)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(guò)程，減少的動(dòng)能相等C．小球從A到C與從C到B的過(guò)程，速度的變化率相等D．小球從A到C與從C到B的過(guò)程，損失的機(jī)械能相等考點(diǎn)二功能關(guān)系與圖像相結(jié)合繼續(xù)強(qiáng)化圖像問(wèn)題的六看．2．深挖圖像中的隱含條件.3．熟練掌握物理關(guān)系式轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)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(guò)程中，空氣阻力恒定，以地面為零重力勢(shì)能參考平面，則下列反映物體的機(jī)械能E、動(dòng)能Ek、重力勢(shì)能Ep及克服阻力做的功W隨距地面高度h變化的四個(gè)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(jī)底板上，隨同升降機(jī)由靜止開(kāi)始豎直向下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體的機(jī)械能與物體位移關(guān)系的圖象如圖所示，其中0～s1過(guò)程的圖線為曲線，s1～s2過(guò)程的圖線為直線。根據(jù)該圖象，下列判斷正確的是

～s1過(guò)程中物體所受合力一定是變力～s2過(guò)程中物體可能在做勻速直線運(yùn)動(dòng)～s2過(guò)程中物體可能在做變加速直線運(yùn)動(dòng)～s2過(guò)程中物體的動(dòng)能可能在不斷增大考點(diǎn)三、與斜面有關(guān)的功能關(guān)系例4.如圖所示，物體沿足夠長(zhǎng)的斜面向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)具有動(dòng)能100J，當(dāng)它向上滑行道B點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能減少了80J，機(jī)械能損失了20J，則物體回到A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)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(yùn)動(dòng),當(dāng)它回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)速率為,且,若滑塊向上運(yùn)動(dòng)的位移中點(diǎn)為A,取斜面底端重力勢(shì)能為零,則(

)A.上升時(shí)機(jī)械能減小,下降時(shí)機(jī)械能增大B.上升時(shí)機(jī)械能減小,下降時(shí)機(jī)械能也減小C.上升過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能相等的位置在A點(diǎn)上方D.上升過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能相等的位置在A點(diǎn)下方考點(diǎn)四、與粗糙圓形軌道有關(guān)的功能關(guān)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(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)上方高度R處由靜止開(kāi)始下落，恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道。質(zhì)點(diǎn)滑到軌道最低點(diǎn)N時(shí)，對(duì)軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小。用W表示質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力所做的功。則()A.W＝mgR，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離B.W＝mgR，質(zhì)點(diǎn)恰好能到達(dá)Q點(diǎn)C.質(zhì)點(diǎn)再次經(jīng)過(guò)N點(diǎn)時(shí)，對(duì)N點(diǎn)壓力大于2mgD.要使質(zhì)點(diǎn)能到達(dá)Q點(diǎn)上方R處，應(yīng)在P點(diǎn)上方2R處釋放質(zhì)點(diǎn)考點(diǎn)五、板塊模型中功能轉(zhuǎn)化關(guān)系、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析例7、長(zhǎng)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(dòng)，如圖.以地面為參考系，A、B都向前移動(dòng)一段距離，在此過(guò)程中()A.外力F做的功等于A和B動(dòng)能的增量對(duì)A的摩擦力所做的功等于A動(dòng)能的增量對(duì)B的摩擦力所做的功等于B對(duì)A的摩擦力所做的功D.外力F對(duì)B所做的功等于B動(dòng)能的增量與B克服摩擦力做的功之和考點(diǎn)六、與彈簧、連接體有關(guān)的多過(guò)程問(wèn)題例8．如圖，傾角θ=37°的光滑且足夠長(zhǎng)的斜面固定在水平面上，在斜面頂端固定一個(gè)輪半徑和質(zhì)量不計(jì)的光滑定滑輪D，質(zhì)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(zhǎng)的輕繩使物體A跨過(guò)定滑輪與小環(huán)C連接，輕彈簧和定滑輪右側(cè)的繩均與斜面平行，小環(huán)C穿過(guò)豎直固定的光滑均勻細(xì)桿。當(dāng)環(huán)C位于Q處時(shí)整個(gè)系統(tǒng)靜止，此時(shí)繩與細(xì)桿的夾角α=53°，且物體B對(duì)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(guān)于位置S對(duì)稱，圖中SD水平且長(zhǎng)度為d=m，求：①小環(huán)C運(yùn)動(dòng)到位置Q的速率v；②小環(huán)C從位置R運(yùn)動(dòng)到位置S的過(guò)程中輕繩對(duì)環(huán)做的功WT考點(diǎn)七．傳送帶上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中功能關(guān)系和能的轉(zhuǎn)化問(wèn)題

解決傳送帶的綜合問(wèn)題，應(yīng)從如下幾個(gè)方面入手：（1）分析系統(tǒng)中各個(gè)問(wèn)題的運(yùn)動(dòng)情況，明確物理過(guò)程，形成完整的物理情景。（2）把握傳送帶上物體的運(yùn)動(dòng)：滑動(dòng)摩擦力作用、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、可能達(dá)到共速、有熱量產(chǎn)生等。（3）靈活的運(yùn)用牛頓定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式；動(dòng)量定理動(dòng)量守恒；功能關(guān)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(wèn)題等。例9.在大型物流貨場(chǎng)，廣泛應(yīng)用著傳送帶搬運(yùn)貨物。如圖甲所示，與水平面傾斜的傳送帶以恒定速率運(yùn)動(dòng)，皮帶始終是繃緊的，將m＝1kg的貨物放在傳送帶上的A處，經(jīng)過(guò)1．2s到達(dá)傳送帶的B端。用速度傳感器測(cè)得貨物與傳送帶的速度v隨時(shí)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(diǎn)的距離為2．4mB．貨物與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)為0．5C．貨物從A運(yùn)動(dòng)到B過(guò)程中，傳送帶對(duì)貨物做功大小為12．8JD．貨物從A運(yùn)動(dòng)到B過(guò)程中，貨物與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量為4．8J練習(xí)9．如圖所示，一足夠長(zhǎng)的繃緊的傳送帶與水平面的夾角，傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，始終保持的速率運(yùn)行，現(xiàn)把一質(zhì)量為的工件（可看做質(zhì)點(diǎn)）輕輕放在傳送帶的底端，工作和傳送帶之間，取，求：（1）經(jīng)的時(shí)間，工件被傳送的高度；（2）在內(nèi)產(chǎn)生的熱量；（3）在這內(nèi)，電動(dòng)機(jī)由于傳送工件多消耗的電能．功能關(guān)系學(xué)案答案例1A練習(xí)1BCD例解:A、物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受重力和阻力,除重力外其余力做的功等于機(jī)械能的增加量,上升過(guò)程和下降過(guò)程,物體一直克服阻力做功,故機(jī)械能不斷減小,但A落回原地時(shí)有速度,機(jī)械能不可能為零,故A錯(cuò)誤;B、物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受重力和阻力,合力做功等于動(dòng)能的增加量;上升過(guò)程動(dòng)能不斷減小,表達(dá)式為:;下降過(guò)程動(dòng)能不斷增加,表達(dá)式為:,所以B選項(xiàng)是正確的;

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

，當(dāng)該物體經(jīng)過(guò)斜面上某一點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能減少了80J，機(jī)械能減少了20J，所以當(dāng)物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)動(dòng)能減少了100J，機(jī)械能減少了25J，所以物體上升過(guò)程中克服摩擦力做功是25J，全過(guò)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(dòng)能定理可得，即回到A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為，B正確；例解:由可以知道,斜面與滑塊間有摩擦,滑塊無(wú)論上升還是下降時(shí),都有機(jī)械能損失,故A錯(cuò)誤,B正確;為判斷C、D的情況,可先求出斜面中點(diǎn)A的動(dòng)能和勢(shì)能情況,滑塊初始機(jī)械能①,滑塊在斜面中點(diǎn)A的速度,在A點(diǎn)的機(jī)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(dòng)能和勢(shì)能相等的位置應(yīng)出現(xiàn)在A點(diǎn)之上,所以C選項(xiàng)是正確的;

所以BC選項(xiàng)是正確的.例6.【答案】AC【解析】A、質(zhì)點(diǎn)滑到軌道最低點(diǎn)N時(shí)，對(duì)軌道的壓力為，故由牛頓第二定律可得：，解得：；那么對(duì)質(zhì)點(diǎn)從靜止下落到N的過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理可得：；由于摩擦力做負(fù)功，故質(zhì)點(diǎn)在半圓軌道上相同高度時(shí)在NQ上的速度小于在PN上的速度，所以，質(zhì)點(diǎn)對(duì)軌道的壓力也較小，那么，摩擦力也較小，所以，質(zhì)點(diǎn)從N到Q克服摩擦力做的功，所以，質(zhì)點(diǎn)在Q的動(dòng)能大于零，即質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離，故A正確，B錯(cuò)誤；C、由于摩擦力做負(fù)功，故質(zhì)點(diǎn)在QN上運(yùn)動(dòng)，在同一位置時(shí)下滑速度小于上滑速度，所以，質(zhì)點(diǎn)對(duì)軌道的壓力也較小，那么，摩擦力也較小，所以，質(zhì)點(diǎn)從Q到N克服摩擦力做的功；所以，質(zhì)點(diǎn)從靜止到再次經(jīng)過(guò)N點(diǎn)，克服摩擦力做功為：

故由動(dòng)能定理可得：；所以，由牛頓第二定律可得質(zhì)點(diǎn)受到的支持力為：，故由牛頓第三定律可得：質(zhì)點(diǎn)再次經(jīng)過(guò)N點(diǎn)時(shí)，對(duì)N點(diǎn)壓力大于，故C正確；D、要使質(zhì)點(diǎn)能到達(dá)Q點(diǎn)上方R處，設(shè)在P點(diǎn)上方h處釋放質(zhì)點(diǎn)，那么由動(dòng)能定理可得：，所以，，故D錯(cuò)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(gè)物體與彈簧組成一個(gè)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(duì)象，求出繩子的拉力，然后以C為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，即可求出C的質(zhì)量；（2）由機(jī)械能守恒定律即可求出C在位置Q的速度；（3）由幾何關(guān)系求出繩子RD段的長(zhǎng)度，再以B為研究對(duì)象，求出彈簧的伸長(zhǎng)量，以及后來(lái)的壓縮量，最后根據(jù)機(jī)械能守恒定律求出C的速度、動(dòng)能；由動(dòng)能定理求出輕繩對(duì)環(huán)做的功WT（1）先以AB組成的整體為研究對(duì)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(duì)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(yùn)動(dòng)到Q位置的過(guò)程中，對(duì)小環(huán)C、彈簧和A組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒：Mg(2dcot其中：vA兩式聯(lián)立可得：v=2②由題意，開(kāi)始時(shí)B恰好對(duì)擋板沒(méi)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(zhǎng)狀態(tài)；對(duì)B受力分析，則有：kΔ解得：彈簧的伸長(zhǎng)量ΔR到S時(shí)，A下降的距離為x此時(shí)彈簧的壓縮量Δx由速度分解可知此時(shí)A的速度為零，從R運(yùn)動(dòng)到S的過(guò)程中,初末態(tài)的彈性勢(shì)能相等對(duì)于小環(huán)C、彈簧和A組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒有：Mgd解得：E從位置R運(yùn)動(dòng)到位置S的過(guò)程中，對(duì)小環(huán)C由動(dòng)能定理可知：W解得:

W例練習(xí)9【答案】（1）；（