2020版物理新教材新素养学案人教必修第二册课件：第八章　习题课功能关系及其应用

1、-1- 习题课:功能关系及其应用 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 摩擦生热及产生内能的有关计算摩擦生热及产生内能的有关计算 情景导引 如图所示,在光滑的水平面上,有一质量为m0的长木块以一定的 初速度向右匀速运动,将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木 块右端,小铁块与长木块间的动摩擦因数为,当小铁块在长木块上 相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止,此时长木块对地的位 移为l,这个过程中,思考下列问题:(1)小铁块和长木块的动能怎样变 化?分别变化了多少?(2)系统的机械能和内能怎样变化?分别变化 了多少? 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 铁块相对地面的位移,从上式可看出Ekm=

2、mg(l-L),即小铁块的动 能增加了mg(l-L)。摩擦力对长木块做负功,根据功能关系,得 Ekm0=-mgl,即长木块的动能减少了mgl。 (2)系统机械能的减少量E=mgl-mg(l-L)=mgL。系统的总能 量是守恒的,损失的机械能转化成了内能,所以内能增加量为E内 =mgL。 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 铁块相对地面的位移,从上式可看出Ekm=mg(l-L),即小铁块的 动能增加了mg(l-L)。摩擦力对长木块做负功,根据功能关系,得 Ekm0=-mgl,即长木块的动能减少了mgl。 (2)系统机械能的减少量E=mgl-mg(l-L)=mgL。系统的总能 量是守恒的,损失的

3、机械能转化成了内能,所以内能增加量为E内 =mgL。 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 实例引导 例1(多选)如图所示,质量为m0、长度为l的小车静止在光滑的水 平面上。质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端。现在 一水平恒力F作用在小物块上,使物块从静止开始做匀加速直线运 动,物块和小车之间的摩擦力为Ff。经过时间t,小车运动的位移为s, 物块刚好滑到小车的最右端() A.此时物块的动能为(F-Ff)(s+l) B.这一过程中,物块对小车所做的功为Ff(s+l) C.这一过程中,物块和小车增加的机械能为Fs D.这一过程中,物块和小车产生的内能为Ffl 课堂篇探究学习 探究一探究

4、二随堂检测 解析:对物块分析,物块的位移为s+l,根据动能定理得,(F- Ff)(s+l)=Ek-0,所以物块到达小车最右端时具有的动能为(F-Ff)(s+l), 故A正确;对小车分析,小车的位移为s,所以物块对小车所做的功为 Ffs,故B错误;物块与小车增加的内能Q=Ffx相对=Ffl,故D正确;根据功 能关系得,外力F做的功转化为小车和物块的机械能和摩擦产生的 内能,则有F(l+s)=E+Q,则E=F(l+s)-Ffl,故C错误。故选AD。 答案:AD 规律方法 (1)公式W=Flcos 中l均指物体对地位移。 (2)两物体间滑动摩擦产生的内能Q=Ffx相对,x相对指两接触面间的 相对位移

5、(或相对路程)。 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 变式训练1电动机带动水平传送带以速度v匀速传动,一质量为m 的小木块由静止轻放在传送带上,若小木块与传送带之间的动摩擦 因数为,如图所示。传送带足够长,当小木块与传送带相对静止时。 求: 1)小木块的位移。 (2)传送带转过的路程。 (3)小木块获得的动能。 (4)摩擦过程中产生的内能。 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 对功、能关系的理解对功、能关系的理解 情景导引 高山滑雪起源于阿尔卑斯山地域,又称“阿尔卑斯滑雪”或“山地 滑雪”,是一项古老的滑雪运动。如图所示,运动员从高山上由静止 滑下,不

6、计空气阻力。请思考: (1)下滑中,有哪些力对运动员做功? (2)如何判断运动员重力势能、动能 及机械能的变化情况? 要点提示:(1)运动员受到重力、支持力及摩擦力的作用,其中重 力做正功,摩擦力做负功,支持力不做功。 (2)运动员重力势能的变化仅取决于重力做功,动能的变化取决于 外力做的总功,机械能的变化取决于除重力之外其他力做功。 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 知识归纳 1.功是能量转化的量度 不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。做功的过程就 是各种形式的能量之间转化(或转移)的过程。且做了多少功,就有 多少能量发生转化(或转移),因此,功是能量转化的量度。 2.常见的几种功

7、能关系 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 画龙点睛 功是力在空间上的积累,能量反映了物体对外做功的 本领,功与能不可相互转化,但能量的转化是通过做功来实现的。 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 实例引导 例2如图所示,某段滑雪雪道倾角为30,总质量为m(包括雪具在内) 的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑, 加速度为 g。在他从静止向下滑到底端的过程中,下列说法正确 的是() A.运动员减少的重力势能全部转化为动能 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 答案:D 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 规律方法 应用功能关系解题的两点注意 1.应用功能关系解题时,首先

8、要弄清楚有哪些力在做功,这些力做 的功等于哪种形式能量的变化,然后列出相应关系方程做进一步的 分析。 2.正确把握几种功能关系:(1)合外力对物体所做的功等于物体动 能的增量;(2)重力做功等于重力势能的减少量;(3)除重力或弹力以 外的其他力做的功等于物体机械能的增加量。 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 变式训练2(多选)升降机底板上放一质量为100 kg的物体,物体随 升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s,则此过程中 (g取10 m/s2)() A.升降机对物体做功5 800 J B.合外力对物体做功5 800 J C.物体的重力势能增加5 000 J D.物体的机

9、械能增加800 J 答案:AC 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 1.右图为运动员依靠双手牵引使自己和轮椅升至高空,假设运动员 和轮椅是匀速上升的,则在上升过程中运动员和轮椅的() A.动能增加 B.重力势能增加 C.机械能减少 D.机械能不变 解析:匀速上升,动能不变,但重力势能 增加,机械能增加,选项B正确,A、C、D错误。 答案:B 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 2.如图所示,两个完全相同的物体分别自斜面AC和BC顶端由静止 开始下滑,物体与两斜面的动摩擦因数相同,物体滑至斜面底部C点 时的动能分别为EA和EB,下滑过程中产生的热量分别为QA和QB,则 () A.EAEBQA

10、=QBB.EA=EBQAQB C.EAEBQAQBD.EAQB 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 擦力做功与斜面倾角无关,所以两物体的摩擦力做功相同,产生的 热量相同。由题图知A物体的重力做的功大于B物体的重力做的功, 再由动能定理知,EAEB。故选项A正确。 答案:A 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 3.(多选)如图所示,倾角为=30的粗糙斜面固定在地面上,长为l、 质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上,其上端与 斜面顶端平齐,用细线将物块与软绳连接,物块由静止释放后向下 运动,直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面),在此过程 中() A.物块的机械能逐渐增加

11、C.物块减少的重力势能等于软绳克服 摩擦力所做的功 D.软绳减少的重力势能小于其增加的动能与克服摩擦力所做的功 之和 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 答案:BD 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 4.一质量m=0.6 kg的物体以v0=20 m/s的初速度从倾角=30的斜坡 底端沿斜坡向上运动。当物体向上滑到某一位置时,其动能减少了 Ek=18 J,机械能减少了E=3 J。(不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2)求: (1)物体向上运动时加速度的大小。 (2)物体返回斜坡底端时的动能。 课堂篇探究学习 探究一探究二随堂检测 解析:(1)设物体运动过程中所受的摩擦力为Ff,向上运动的加速度 设物体的动能减少Ek时,在斜坡上