高考物理复习功能原理

功能原理本文着重讲述了功能原理。功能原理是物理学中的较重要的概念，能量的转化和守恒定律是自然界的普遍规律之一，功能原理只是其在力学部分的特例。功能原理和受力分析是解决问题的两种思路，有互补的作用。认识物理现象中的能量守恒有助于对物理事实本质的了解。【内容综述】如何对物体进行受力分析、运动分析、能量变化分析？如何利用物体能量变化情况来处理具体问题？这是本讲重点讲述的内容。【要点讲解】擞枚芏斫獾逦侍馐保夥治鑫锾宓氖芰榭觯约案髁龉那榭觯辉擞枚芏斫饬犹逦侍馐保飧魑锾宓奈灰萍八俣鹊墓叵担辉擞没的苁睾愣赏惨舛晕锢砉讨懈鞲鼋锥谓芯咛宸治觯惺庇械慕锥位的苁睾悖械慕锥位的懿皇睾悖颐蔷筒荒芤晕谡龉讨谢的芏际睾恪?BR【例题分析】例1：质量为m的滑块可沿竖直轨道上下运动，轨道与滑块之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力都是。轨道下方置一劲度系数为k的弹簧，弹簧及其顶板的质量都可忽略不计（图1），现在让滑块从离弹簧顶板d处由静止落下，试求（1）滑块能到达的最低位置；（2）滑块到达最低位置后第一次反弹的高度。分析：这一类文字计算题，因为不知道各已知量之间的大小关系，因此可能出现各种不同的情况，常需要进行讨论。解（1）设滑块到达最低位置时，弹簧被压缩的长度是s，由功能原理有可解得（2）滑块的反弹高度有三种可能的情况：若 即 k3mg/4d则滑块不能反弹，即反弹高度为零。设滑块只能反弹到弹簧初高度的下面s 处，由功能原理可解得因为要求s0，所以即 k6mg/d所以当 时滑块的反弹高度为当k6mg/d时，滑块反弹后将超过弹簧原来高度，弹簧恢复原长后，滑块将和弹簧分开，继续向上作匀减速运动，设滑块总共能后弹的高度是，由功能原理有 可解得例2：一根长2L、质量可忽略的细硬杆竖直放在光滑的水平桌面上，在杆在最上端和杆的中点，分别固定着质量相等的A、B二个质点（图2），轻轻放手后，杆由于不稳而在竖直平面内倒下，求：（1）以杆的原着地点C为原点，以水平向右为x轴，竖直向上为y轴，写出A点在杆倒下过程中的轨迹方程；（2）A点落到桌面上时速度的大小是多少？分析：因为由A、B组成的系统在水平方向上不受任何外力，而且它们的质心原来是静止的，所以系统的质心只能在竖直方向上运动，水平方向无位移。解：（1）当轻杆倒到与桌面成角时，因AB的中点仍然在原来的AB直线上，所以有消去可得到其轨迹方程可见其轨迹是一椭圆。（2）因为杆碰到桌面时已是水平状态，而杆又是不可伸长的，所以A、B、C三点的水平速度一定相同，又如前所述，质点系在水平方向上动量始终为零，因此A、B、C的水分速度都是零，因C点始终是沿着桌面运动的，所以实际上此时刻C点静止，而A、B二质点围绕着C点以相同的角速度转动，所以根据机械能守恒可解得【能力训练】A组1一根劲度系数为k的轻质弹簧，悬挂在天花板下，弹簧的下端有一轻质圆环，圆环套在一根水平放置、固定的光滑直杆上，如图3所示，开始时弹簧位于铅直位置，弹簧为自然长，后有一水平外为F作用在圆环上，使其由a点缓慢地移到b点，则在此过程中力F作的功为_；要使圆环稳定在b点，所加水平外力F=_2如图4所示，半径R，质量M的均质铅球，在它的右半部挖出一半径为的空腔，在OO的连线上P点与大球中心O相距r，若以无限远处为引力势能零点，则单位质量的质点在P点的引力势能为_，保持r不变，使P点在图中纸面上旋转一周，试在下图坐标系上定性地画出质点在P点引力势能随角的变化曲线。 3如图所示，将小球以6J的初动能自倾角为30的斜面顶端水平抛出，不计空气阻力，当它落到斜面上的动能为_。4如图所示，质量为m的两个小球，固定在长度为L的轻杆两端，开始时杆靠着竖直的光滑墙,直立在光滑水平地板上,杆无初速度滑下,求当杆与水平面成a角时，两球的速度和。参考答案1提示：弹簧移到b点后长度为，弹性势能为，F力做的功。在 b 点弹簧弹力为，弹力的水平分量为，。2。提示：单位质量的质点在P点与质量为M的均质铅球的引力势能。半径为的均质铅球的质量为，与质点相距时的引力势能。均质铅球挖出空腔后质点的引力势能。如图7所示，P点在图中纸面上旋转一周过程中，不变，的绝对值在过程中逐渐减小、过程中逐渐变大。3l4J.提示：依据机械能守恒，其中小球下降高度h与其水平射程S的关系是。由，可导出。所以4 （提示：由于两个物体在沿杆方向的速度相等，于是又因为机械能守恒，于是解之即可）素材