2020人教版高中物理高考復(fù)習(xí)：功能關(guān)系課件

功能關(guān)系1一、能量守恒定律內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變，這個規(guī)律叫做能量守恒定律．表達(dá)式：

；

．(3)利用能量守恒定律解題的基本思路．①某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且減少量一定和增加量相等．②某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等．

(4)利用能量守恒定律解題應(yīng)注意的問題：①該定律是貫穿整個物理學(xué)的基本規(guī)律之一，是學(xué)習(xí)物理的一條主線．②要分清系統(tǒng)中有多少種形式的能量，發(fā)生哪些轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化．③滑動摩擦力與相對距離的乘積在數(shù)值上等于產(chǎn)生的內(nèi)能，即．2二、功能原理1.功能原理（1）推導(dǎo)由動能定理可以知道，外力對物體做功的代數(shù)和等于物體動能的增量，可表示為：這里說的外力包括作用于物體上的全部做功的力，可分為三部分：①系統(tǒng)內(nèi)的重力、彈力；②系統(tǒng)內(nèi)的摩擦力；③系統(tǒng)外物體對它的作用力，則動能定理的表達(dá)式可寫成又因為：所以有：等式的右邊為動能的增量跟勢能增量的和，即為物體機(jī)械能的增量，即：3二、功能原理（2）內(nèi)容表述除重力、彈簧彈力以外力對物體做功的代數(shù)和，等于物體機(jī)械能的增量。這就是功能原理。即45二、功能原理2、功能原理與動能定理的區(qū)別與聯(lián)系功能原理、動能定理都是“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這一功能實質(zhì)關(guān)系的體現(xiàn)。只是考查對象不同。動能定理考查物體動能的變化，功能原理考查物體機(jī)械能的變化，從功能原理我們知道，外力和系統(tǒng)內(nèi)摩擦力做功，將引起系統(tǒng)機(jī)械能的變化，但這機(jī)械能不會消失，也不能創(chuàng)生，只是由機(jī)械能和其它形式的能之間發(fā)生轉(zhuǎn)換。二、功能原理6功和能量變化的關(guān)系幾種常見的功能關(guān)系及其表達(dá)式7功和能量變化的關(guān)系8典例分析1.自然現(xiàn)象中蘊(yùn)藏著許多物理知識,如圖所示為一個盛水袋,某人從側(cè)面緩慢推袋壁使它變形,則水的勢能()A.變大B.變小

C.不變D.不能確定910解析解析:人緩慢推水袋,對水袋做正功,由功能關(guān)系可知,水的重力勢能一定增加,A正確。典例分析2.如圖所示,一固定斜面傾角為30°,一質(zhì)量為m的小物塊自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做勻減速運(yùn)動,加速度大小等于重力加速度的大小g。物塊上升的最大高度為h,則此過程中,物塊的(

)A.動能損失了mgh/2B.動能損失了mgh

C.機(jī)械能損失了mghD.機(jī)械能損失了mgh/211解析1213小結(jié)功是能量轉(zhuǎn)化的量度:做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程,做了多少功,就伴隨著有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化;反之,轉(zhuǎn)化了多少能量就說明做了多少功。牢記三條功能關(guān)系(1)重力做的功等于重力勢能的變化,彈力做的功等于彈性勢能的變化。

(2)合外力做的功等于動能的變化。(3)除重力、彈力外,其他力做的功等于機(jī)械能的變化。14小結(jié)3.功能關(guān)系的選用原則(1)在應(yīng)用功能關(guān)系解決具體問題的過程中,若只涉及動能的變化用動能定理分析。

(2)只涉及重力勢能的變化用重力做功與重力勢能變化的關(guān)系分析。(3)只涉及機(jī)械能變化用除重力和彈力之外的力做功與機(jī)械能變化的關(guān)系分析。15摩擦力做功的特點及應(yīng)用1.靜摩擦力做功的特點(1)靜摩擦力可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功。

(2)相互作用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零。(3)靜摩擦力做功時,只有機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)移,不會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

2.滑動摩擦力做功的特點滑動摩擦力可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功。相互間存在滑動摩擦力的系統(tǒng)內(nèi),一對滑動摩擦力做功將產(chǎn)生兩種可能效果:①機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;②有一部分機(jī)械能在相互摩擦的物體間轉(zhuǎn)移,另外一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。摩擦生熱的計算:Q=Ffx相對。其中x相對為相互摩擦的兩個物體間的相對位移。典例分析1.如圖所示,質(zhì)量為m'的木塊放在光滑的水平面上,質(zhì)量為m的子彈以速度v0沿水平方向射中木塊,并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運(yùn)動。已知當(dāng)子彈相對木塊靜止時,木塊前進(jìn)距離為l,子彈進(jìn)入木塊的深度為

d,若木塊對子彈的阻力Ff視為恒定,則下列關(guān)系式錯誤的是()16解析17典例分析2.足夠長的傳送帶以速度v勻速傳動,一質(zhì)量為m的小物體A由靜止輕放于傳送帶上,若小物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ,如圖所示,當(dāng)物體與傳送帶相對靜止時,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能量為(

)18解析1920小結(jié)無論是滑動摩擦力,還是靜摩擦力,計算做功時都是用力與對地位移的乘積。摩擦生熱的計算公式Q=Ff·x相對中x相對為兩接觸物體間的相對位移,若物體在傳送帶上做往復(fù)運(yùn)動時,則x相對為總的相對路程。21能量守恒定律及應(yīng)用內(nèi)容能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。表達(dá)式:ΔE減=ΔE增?；舅悸?1)某種形式的能量減少,一定存在其他形式的能量增加,且變化量一定相等。

(2)某個物體的能量減少,一定存在其他物體的能量增加,且變化量一定相等。4.節(jié)約能源的意義:能量的耗散表明,在能源的利用過程中,即在能量的轉(zhuǎn)化過程中,能量在數(shù)值上雖未減少,但在可利用的品質(zhì)上降低了,從便于利用的變成了不便于利用的了。典例分析1.火箭發(fā)射回收是航天技術(shù)的一大進(jìn)步。如圖所示,火箭在返回地面前的某段運(yùn)動可看成先勻速后減速的直線運(yùn)動,最后落在地面上。不計火箭質(zhì)量的變化,則(

)火箭在勻速下降過程中,機(jī)械能守恒火箭在減速下降過程中,攜帶的檢測儀器處于失重狀態(tài)

C.火箭在減速下降過程中合力做功等于火箭機(jī)械能的變化

D.火箭著地時,火箭對地的作用力大于自身的重力22解析23典例分析游客對過山車的興趣在于感受到力的變化,這既能讓游客感到刺激,但又不會受傷,設(shè)計者通過計算“受力因子”來衡量作用于游客身上的力,“受力因子”等于座椅施加給游客的力除以游客自身的重力,可以利用傳感器直接顯示數(shù)值。下圖為過山車簡化原理圖:左邊部分是裝有彈射系統(tǒng)的彈射區(qū),中間部分是作為娛樂主體的回旋區(qū),右邊部分是軌道末端的制動區(qū)。某位質(zhì)量m=60kg的游客坐過山車運(yùn)動過程中,在軌道A處時“受力因子”顯示為7,在軌道B處時“受力因子”顯示為0.5,在軌道C處時“受力因子”顯示為0.6。已知大回環(huán)軌道半徑r=10

m,重力加速度g取10

m/s2,則:該游客在C處時是超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)?求該游客從A處運(yùn)動到B處過程中損失的機(jī)械能。試分析在設(shè)計時能否將彈射區(qū)和制動區(qū)的位置互換?并說明理由。24解析25含彈簧能量守恒問題1.如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連,彈簧水平且處于原長。圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,經(jīng)過B處的速度最大,到達(dá)C處的速度為零,AC=h。圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v,恰好能回到A。彈簧始終在彈性限度內(nèi),重力加速度為g。則圓環(huán)(

)A.下滑過程中,加速度一直減小B.下滑過程中,克服摩擦力做的功為mv2/4C.在C處,彈簧的彈性勢能為mv2/4-mghD.上滑經(jīng)過B的速度等于下滑經(jīng)過B的速度26解析27含彈簧能量守恒問題2.如圖所示,光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點相切,半圓形導(dǎo)軌的半徑為r。一個質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放,在彈力作用下物體獲得某一向右的速度后脫離彈簧,當(dāng)它經(jīng)過B點進(jìn)入導(dǎo)軌的瞬間對軌道的壓力為其重力的8倍,之后向上運(yùn)動恰能到達(dá)最高點C,C、O、B三點的同一豎直線上。不計空氣阻力,試求:物體在A點時彈簧的彈性勢能。物體從B點運(yùn)動至C點的過程中產(chǎn)生的內(nèi)能。28解析2930小結(jié)1.應(yīng)用能量守恒定律解題的基本思路分清有多少種形式的能量,如動能、勢能(包括重力勢能、彈性勢能、電勢能)、內(nèi)能等在變化。明確哪種形式的能量增加,哪種形式的能量減少,并且列??減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式。

(3)列??能量守恒關(guān)系式:ΔE減=ΔE增。2.能量守恒定律確立的兩類重要事實:確認(rèn)了永動機(jī)的不可能性和發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。31針對訓(xùn)練1.質(zhì)量為m的物體，從靜止開始以2g的加速度豎直向下運(yùn)動距離h，不計空氣阻力，則下列說法中正確的是(

)A．物體的重力勢能減少2mgh B．物體的機(jī)械能保持不變C．物體的動能增加2mgh D．物體的機(jī)械能增加mgh解析3233針對訓(xùn)練2.物體以100J的初動能從斜面底端沿斜面向上運(yùn)動到某一點時，動能減少80J，其機(jī)械能減少了32J。則物體重返斜面底端時的動能為(

)A．68J

B．64J

C．48J

D．20J解析34針對訓(xùn)練3.如圖所示，一根長為l1

的橡皮條和一根長為l2的繩子懸于同一點，已知l1<l2

。橡皮條另一端系A(chǔ)球，繩子另一端系B球，兩球質(zhì)量相等?，F(xiàn)從懸線水平位置（橡皮條保持原長）將兩球由靜止釋放，當(dāng)兩球擺至最低點時，橡皮條的長度與繩子長度相等，此時兩球速度的大小(

)A．B球的速度較大 B．A球的速度較大C．兩球速度大小相等 D．不能確定誰的速度大35解析36針對訓(xùn)練4.如圖所示，質(zhì)量為m的木塊放在地面上，一根彈簧下端連著木塊。用恒力F豎直向上拉彈簧的上端，使木塊離開地面。如果恒力F的作用點向上移動的距離為h，則(

)A．木塊的重力勢能增加了FhB．木塊的機(jī)械能增加了FhC．恒力F所做的功為Fh

D．木塊的動能增加了Fh37解析38針對訓(xùn)練5.如圖所示，A物體放在B物體的左側(cè)，用水平恒力F將A拉至B的右端，第一次B固定在地面上，F(xiàn)做功為W1

，產(chǎn)生熱量為

Q1

，第二次讓B在光滑地面上自由滑動，F(xiàn)做功為W2

，產(chǎn)生熱量為Q2

，則應(yīng)有（

）A．W1<W2

,

Q1=Q2

B．

W1=W2

,

Q1=Q2C．

W1<W2

,

Q1<Q2

D．

W1=W2

,

Q1<Q239解析40課堂檢測1.一個質(zhì)量m=0.20kg的小球系于輕質(zhì)彈簧的一端，且套在光滑豎立的圓環(huán)上的B點，彈簧的上端固定于環(huán)的最高點A，環(huán)的半徑R=0.50m，彈簧的原長L0=0.50m，勁度系數(shù)為4.8N/m，如圖所示.若小球從圖中所示位置B點由靜止開始滑到最低點C時，彈簧的彈性勢能E=0.60J.取重力加速度g=10m/s2,求：小球到C點時的速度vC的大??；小球在C點時對環(huán)的作用力大小和方向。41解析42課堂檢測2.如圖所示，光滑1/4圓弧的半徑為0.8m，有一質(zhì)量為1.0kg的物體自A點從靜止開始下滑到B點，然后沿水平面前進(jìn)4.0m，到達(dá)C點停止.g取10m/s2，求：物體到達(dá)B點時的速率；在物體沿水平面運(yùn)動的過程中摩擦力做的功；物體與水平面間的動摩擦因數(shù).43解析44課堂檢測3.如圖所示,質(zhì)量為m的小球,用OB和O'B兩根輕繩吊著,兩輕繩與水平天花板的夾角分別為30°和60°,這時OB繩的拉力大小為F1,若燒斷O'B繩,當(dāng)小球運(yùn)動到最低點C時,OB繩的拉力大小為F2,則F1∶F2等于(

)A.1∶1

B.1∶2C.1∶3

D.1∶445解析46課堂檢測?47解析48課堂檢測如圖所示,固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán),圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接,彈簧的另一端連接在墻上,且處于原長狀態(tài)?，F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑,已知彈簧原長為l,圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?l(未超過彈性限度),則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中(

)圓環(huán)的機(jī)械能守恒彈簧彈性勢能變化了√3mgl圓環(huán)下滑到最大距離時,所受合力為零圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和保持不變49解析50課堂檢測如圖所示軌道是由一直軌道和一半圓軌道組成的,一個小滑塊從距軌道最低點B為h高度的A處由靜止開始運(yùn)動,滑塊質(zhì)量為m,不計一切摩擦。則下列說法錯誤的是(

)若滑塊能通過圓軌道最高點D,h的最小值為2.5r若h=2r,當(dāng)滑塊到達(dá)與圓心等高的C點時,對軌道的壓力為3mg若h=2r,滑塊會從C、D之間的某個位置離開圓軌道做斜上拋運(yùn)動

D.若要使滑塊能返回到A點,則h≤r51解析5253課堂檢測7.一質(zhì)量為8.00×104

kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面。飛船在離地面高度1.60×105

m處以7.50×103m/s的速度進(jìn)入大氣層,逐漸減慢至速度為100m/s時下落到地面。取地面為重力勢能零點,在飛船下落過程中,重力加速度可視為常量,大小取為9.8

m/s2。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)分別求??該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時的機(jī)械能。求飛船從離地面高度600

m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功,已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時速度大小的2.0%。解析54課堂檢測8.如圖所示,是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖,圖中①和②為楔塊