2018年高考物理专题04功能关系在力学中的应用教学案.docx

专题4 功能关系在力学中的应用【2018年高考考纲解读】1.动能定理是高考的重点，经常与直线运动、曲线运动等综合起来进行考查。2.功能关系和能量守恒是高考的重点，更是高考的热点。高考试题往往与电场、磁场以及典型的运动规律相联系，并常作为压轴题出现。在试卷中以计算题的形式考查的较多，也有在选择题中出现，难度中等偏难。3.2017年高考中把选修35改为必考，动量和能量的综合问题要特别关注。 (1)功、功率的理解及定量计算，往往与图象相结合(2)动能定理的应用(3)机械能守恒定律的应用(4)滑动摩擦力做功情况下的功能关系问题【命题趋势】(1)结合直线运动考查功、功率的理解及计算(2)对动能定理的考查，可能出现以下情景：物体在单一过程中受恒力作用，确定物体动能的变化物体经历多个过程，受多个力的作用，且每个过程中所受力的个数可能不同，确定物体动能的变化在一个复杂的综合问题的某一过程，应用牛顿第二定律与动能定理相结合，分析力的做功或物体的动能变化情况(3)对机械能守恒定律的考查，可能出现以下两种情景：结合物体的典型运动进行考查，如平抛运动、圆周运动、自由落体运动在综合问题的某一过程中遵守机械能守恒定律时进行考查(4)对功能关系的考查，可能出现以下情景：功能关系结合曲线运动及圆周运动进行考查功能关系结合多个物体间的相对运动进行考查物体经历多个过程，有多个力做功，涉及多种形式的能量转化的考查.【重点、难点剖析】专题的高频考点主要集中在功和功率的计算、动能定理、机械能守恒定律、功能关系的应用等几个方面，难度中等，本专题知识还常与曲线运动、电场、磁场、电磁感应相联系进行综合考查，复习时应多注意这些知识的综合训练和应用。1必须精通的几种方法 (1)功(恒力功、变力功)的计算方法 (2)机车启动问题的分析方法 (3)机械能守恒的判断方法 (4)子弹打木块、传送带等，模型中内能增量的计算方法。 2必须明确的易错易混点 (1)公式WFlcos 中，l不一定是物体的位移 (2)混淆平均功率和瞬时功率；计算瞬时功率时，直接应用公式WFv，漏掉了F与v之间的夹角 (3)功、动能、重力势能都是标量，但都有正负，正负号的意义不同 (4)机车启动时，在匀加速阶段的最大速度并不是机车所能达到的最大速度 (5)E内Ffl相对中l相对为相对滑动的两物体间相对滑行路径的总长度 3.功和功率(1)计算功时，要注意分析受力情况和能量转化情况，分清是恒力的功还是变力的功，选用合适的方法进行计算。 (2)计算功率时，要明确是求瞬时功率还是平均功率，若求瞬时功率应明确是哪一时刻或位置，若求平均功率则应明确是哪段时间内的平均功率。(3)对于图象问题要首先看懂图象的物理意义，根据图象求出加速度、位移并明确求哪个力的功或功率，是合力的功率还是某个力的功率。 4. 应用动能定理解题的基本步骤 5应用动能定理解题时需注意的问题 (1)动能定理适用于物体做直线运动，也适用于曲线运动；适用于恒力做功，也适用于变力做功，力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分段作用。只要求出在作用过程中各力做功的多少和正负即可。这正是动能定理解题的优越性所在。 (2)动能定理是计算物体的位移或速率的简捷方法，当题目中涉及到力和位移时可优先考虑动能定理。 (3)若物体运动的过程中包含几个不同过程，应用动能定理时，可以分段考虑，也可以把全过程作为一个整体来处理。 6.机械能守恒定律的三种表达式及用法 (1)守恒观点：Ek1Ep1Ek2Ep2或E1E2，运用此法求解只有一个物体(实际是单个物体与地球组成的系统)的问题较方便，注意选好参考平面； (2)转化观点：EpEk，此法的优点是不用选取参考平面； (3)转移观点：E增E减，此法适用于求解两个或两个以上物体(实际是两个或两个以上物体与地球组成的系统)的问题。 【高频考点】题型1、功、功率的理解与计算【例1】【2017天津卷】“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是 A摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变B在最高点，乘客重力大于座椅对他的支持力C摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零D摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变【答案】B 【变式探究】(多选)(2016全国卷，21)如图1所示，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连。现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点。已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且ONMOMN。在小球从M点运动到N点的过程中( ) 图1A弹力对小球先做正功后做负功B有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零D小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差解析 因M和N两点处弹簧对小球的弹力大小相等，且ONMOMNMg4l要使P仍能沿圆轨道滑回，P在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点C。由机械能守恒定律有MvMgl联立式得mMm答案 (1) 2l (2)mMm【举一反三】 (2015江苏单科,9，4分)(难度)(多选)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长圆环从A处由静止开始下滑,经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，ACh.圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A.弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g.则圆环( ) A下滑过程中，加速度一直减小B下滑过程中，克服摩擦力做的功为mv2C在C处，弹簧的弹性势能为mv2mghD上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度解析 由题意知，圆环从A到C先加速后减速,到达B处的加速度减小为零，故加速度先减小后增大，故A错误；根据能量守恒，从A到C有mghWfEp,从C到A有mv2EpmghWf，联立解得：Wfmv2，Epmghmv2，所以B正确,C错误；根据能量守恒，从A到B有mgh1mvEp1Wf1，从C到B有mv2Ep2mvWf2mgh2，又有mv2EpmghWf，联立可得vB2vB1，所以D正确答案 BD【变式探究】(2014山东理综)2013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想：如图，将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到h高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送“玉兔”返回地球设“玉兔”质量为m，月球半径为R，月面的重力加速度为g月以月面为零势能面，“玉兔”在h高度的引力势能可表示为Ep，其中G为引力常量，M为月球质量若忽略月球的自转，从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为( ) A.(h2R) B.(hR)C. D.【特别提醒】1解决功能关系问题应该注意的两个方面(1)分析清楚是什么力做功，并且清楚该力做正功，还是做负功；根据功能之间的一一对应关系，判定能的转化形式，确定能量之间的转化多少(2)也可以根据能量之间的转化情况，确定是什么力做功，尤其可以方便计算变力做功的多少 2易错易混点E内Ff l相对中l相对为相对滑动的两物体间相对滑行路径的总长度【变式探究】有一块长木板P放在固定斜面上，木板上又放物体M，P、M之间有摩擦，斜面和木板间摩擦不计，以恒力F沿斜面向上拉木板P，使之由静止滑动一段距离x1，M只向上运动了x2，且x2x1.在此过程中，下列说法中正确的是( ) 图2412A外力F做的功等于P和M机械能的增量BP对M摩擦力做的功等于M机械能的增量C外力F做的功等于P和M机械能的增量与P克服摩擦力做的功之和DP对M摩擦力做的功等于M对P摩擦力做的功解析 由能量守恒可知，恒力F做的功等于系统增加的