2020人教版高中物理高考复习：功能关系课件

功能关系1一、能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变，这个规律叫做能量守恒定律．表达式：

；

．(3)利用能量守恒定律解题的基本思路．①某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量一定和增加量相等．②某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．

(4)利用能量守恒定律解题应注意的问题：①该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习物理的一条主线．②要分清系统中有多少种形式的能量，发生哪些转移和转化．③滑动摩擦力与相对距离的乘积在数值上等于产生的内能，即．2二、功能原理1.功能原理（1）推导由动能定理可以知道，外力对物体做功的代数和等于物体动能的增量，可表示为：这里说的外力包括作用于物体上的全部做功的力，可分为三部分：①系统内的重力、弹力；②系统内的摩擦力；③系统外物体对它的作用力，则动能定理的表达式可写成又因为：所以有：等式的右边为动能的增量跟势能增量的和，即为物体机械能的增量，即：3二、功能原理（2）内容表述除重力、弹簧弹力以外力对物体做功的代数和，等于物体机械能的增量。这就是功能原理。即45二、功能原理2、功能原理与动能定理的区别与联系功能原理、动能定理都是“功是能量转化的量度”这一功能实质关系的体现。只是考查对象不同。动能定理考查物体动能的变化，功能原理考查物体机械能的变化，从功能原理我们知道，外力和系统内摩擦力做功，将引起系统机械能的变化，但这机械能不会消失，也不能创生，只是由机械能和其它形式的能之间发生转换。二、功能原理6功和能量变化的关系几种常见的功能关系及其表达式7功和能量变化的关系8典例分析1.自然现象中蕴藏着许多物理知识,如图所示为一个盛水袋,某人从侧面缓慢推袋壁使它变形,则水的势能()A.变大B.变小

C.不变D.不能确定910解析解析:人缓慢推水袋,对水袋做正功,由功能关系可知,水的重力势能一定增加,A正确。典例分析2.如图所示,一固定斜面倾角为30°,一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动,加速度大小等于重力加速度的大小g。物块上升的最大高度为h,则此过程中,物块的(

)A.动能损失了mgh/2B.动能损失了mgh

C.机械能损失了mghD.机械能损失了mgh/211解析1213小结功是能量转化的量度:做功的过程是能量转化的过程,做了多少功,就伴随着有多少能量发生转化;反之,转化了多少能量就说明做了多少功。牢记三条功能关系(1)重力做的功等于重力势能的变化,弹力做的功等于弹性势能的变化。

(2)合外力做的功等于动能的变化。(3)除重力、弹力外,其他力做的功等于机械能的变化。14小结3.功能关系的选用原则(1)在应用功能关系解决具体问题的过程中,若只涉及动能的变化用动能定理分析。

(2)只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析。(3)只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析。15摩擦力做功的特点及应用1.静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。

(2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。(3)静摩擦力做功时,只有机械能的相互转移,不会转化为内能。

2.滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。相互间存在滑动摩擦力的系统内,一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果:①机械能全部转化为内能;②有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移,另外一部分转化为内能。摩擦生热的计算:Q=Ffx相对。其中x相对为相互摩擦的两个物体间的相对位移。典例分析1.如图所示,质量为m'的木块放在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块,并最终留在木块中与木块一起以速度v运动。已知当子弹相对木块静止时,木块前进距离为l,子弹进入木块的深度为

d,若木块对子弹的阻力Ff视为恒定,则下列关系式错误的是()16解析17典例分析2.足够长的传送带以速度v匀速传动,一质量为m的小物体A由静止轻放于传送带上,若小物体与传送带之间的动摩擦因数为μ,如图所示,当物体与传送带相对静止时,转化为内能的能量为(

)18解析1920小结无论是滑动摩擦力,还是静摩擦力,计算做功时都是用力与对地位移的乘积。摩擦生热的计算公式Q=Ff·x相对中x相对为两接触物体间的相对位移,若物体在传送带上做往复运动时,则x相对为总的相对路程。21能量守恒定律及应用内容能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变。表达式:ΔE减=ΔE增。基本思路(1)某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加,且变化量一定相等。

(2)某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且变化量一定相等。4.节约能源的意义:能量的耗散表明,在能源的利用过程中,即在能量的转化过程中,能量在数值上虽未减少,但在可利用的品质上降低了,从便于利用的变成了不便于利用的了。典例分析1.火箭发射回收是航天技术的一大进步。如图所示,火箭在返回地面前的某段运动可看成先匀速后减速的直线运动,最后落在地面上。不计火箭质量的变化,则(

)火箭在匀速下降过程中,机械能守恒火箭在减速下降过程中,携带的检测仪器处于失重状态

C.火箭在减速下降过程中合力做功等于火箭机械能的变化

D.火箭着地时,火箭对地的作用力大于自身的重力22解析23典例分析游客对过山车的兴趣在于感受到力的变化,这既能让游客感到刺激,但又不会受伤,设计者通过计算“受力因子”来衡量作用于游客身上的力,“受力因子”等于座椅施加给游客的力除以游客自身的重力,可以利用传感器直接显示数值。下图为过山车简化原理图:左边部分是装有弹射系统的弹射区,中间部分是作为娱乐主体的回旋区,右边部分是轨道末端的制动区。某位质量m=60kg的游客坐过山车运动过程中,在轨道A处时“受力因子”显示为7,在轨道B处时“受力因子”显示为0.5,在轨道C处时“受力因子”显示为0.6。已知大回环轨道半径r=10

m,重力加速度g取10

m/s2,则:该游客在C处时是超重状态还是失重状态?求该游客从A处运动到B处过程中损失的机械能。试分析在设计时能否将弹射区和制动区的位置互换?并说明理由。24解析25含弹簧能量守恒问题1.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,AC=h。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mv2/4C.在C处,弹簧的弹性势能为mv2/4-mghD.上滑经过B的速度等于下滑经过B的速度26解析27含弹簧能量守恒问题2.如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切,半圆形导轨的半径为r。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧,当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍,之后向上运动恰能到达最高点C,C、O、B三点的同一竖直线上。不计空气阻力,试求:物体在A点时弹簧的弹性势能。物体从B点运动至C点的过程中产生的内能。28解析2930小结1.应用能量守恒定律解题的基本思路分清有多少种形式的能量,如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能等在变化。明确哪种形式的能量增加,哪种形式的能量减少,并且列🎧减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式。

(3)列🎧能量守恒关系式:ΔE减=ΔE增。2.能量守恒定律确立的两类重要事实:确认了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化。31针对训练1.质量为m的物体，从静止开始以2g的加速度竖直向下运动距离h，不计空气阻力，则下列说法中正确的是(

)A．物体的重力势能减少2mgh B．物体的机械能保持不变C．物体的动能增加2mgh D．物体的机械能增加mgh解析3233针对训练2.物体以100J的初动能从斜面底端沿斜面向上运动到某一点时，动能减少80J，其机械能减少了32J。则物体重返斜面底端时的动能为(

)A．68J

B．64J

C．48J

D．20J解析34针对训练3.如图所示，一根长为l1

的橡皮条和一根长为l2的绳子悬于同一点，已知l1<l2

。橡皮条另一端系A球，绳子另一端系B球，两球质量相等。现从悬线水平位置（橡皮条保持原长）将两球由静止释放，当两球摆至最低点时，橡皮条的长度与绳子长度相等，此时两球速度的大小(

)A．B球的速度较大 B．A球的速度较大C．两球速度大小相等 D．不能确定谁的速度大35解析36针对训练4.如图所示，质量为m的木块放在地面上，一根弹簧下端连着木块。用恒力F竖直向上拉弹簧的上端，使木块离开地面。如果恒力F的作用点向上移动的距离为h，则(

)A．木块的重力势能增加了FhB．木块的机械能增加了FhC．恒力F所做的功为Fh

D．木块的动能增加了Fh37解析38针对训练5.如图所示，A物体放在B物体的左侧，用水平恒力F将A拉至B的右端，第一次B固定在地面上，F做功为W1

，产生热量为

Q1

，第二次让B在光滑地面上自由滑动，F做功为W2

，产生热量为Q2

，则应有（

）A．W1<W2

,

Q1=Q2

B．

W1=W2

,

Q1=Q2C．

W1<W2

,

Q1<Q2

D．

W1=W2

,

Q1<Q239解析40课堂检测1.一个质量m=0.20kg的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光滑竖立的圆环上的B点，弹簧的上端固定于环的最高点A，环的半径R=0.50m，弹簧的原长L0=0.50m，劲度系数为4.8N/m，如图所示.若小球从图中所示位置B点由静止开始滑到最低点C时，弹簧的弹性势能E=0.60J.取重力加速度g=10m/s2,求：小球到C点时的速度vC的大小；小球在C点时对环的作用力大小和方向。41解析42课堂检测2.如图所示，光滑1/4圆弧的半径为0.8m，有一质量为1.0kg的物体自A点从静止开始下滑到B点，然后沿水平面前进4.0m，到达C点停止.g取10m/s2，求：物体到达B点时的速率；在物体沿水平面运动的过程中摩擦力做的功；物体与水平面间的动摩擦因数.43解析44课堂检测3.如图所示,质量为m的小球,用OB和O'B两根轻绳吊着,两轻绳与水平天花板的夹角分别为30°和60°,这时OB绳的拉力大小为F1,若烧断O'B绳,当小球运动到最低点C时,OB绳的拉力大小为F2,则F1∶F2等于(

)A.1∶1

B.1∶2C.1∶3

D.1∶445解析46课堂检测•47解析48课堂检测如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为l,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2l(未超过弹性限度),则在圆环下滑到最大距离的过程中(

)圆环的机械能守恒弹簧弹性势能变化了√3mgl圆环下滑到最大距离时,所受合力为零圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变49解析50课堂检测如图所示轨道是由一直轨道和一半圆轨道组成的,一个小滑块从距轨道最低点B为h高度的A处由静止开始运动,滑块质量为m,不计一切摩擦。则下列说法错误的是(

)若滑块能通过圆轨道最高点D,h的最小值为2.5r若h=2r,当滑块到达与圆心等高的C点时,对轨道的压力为3mg若h=2r,滑块会从C、D之间的某个位置离开圆轨道做斜上抛运动

D.若要使滑块能返回到A点,则h≤r51解析5253课堂检测7.一质量为8.00×104

kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60×105

m处以7.50×103m/s的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为100m/s时下落到地面。取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为9.8

m/s2。(结果保留2位有效数字)分别求🎧该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能。求飞船从离地面高度600

m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。解析54课堂检测8.如图所示,是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图,图中①和②为楔块