《上海市2019-2020学年等级考高三物理一轮复习—功能关系综合》由会员分享，可在线阅读，更多相关《上海市2019-2020学年等级考高三物理一轮复习—功能关系综合（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 课程主题 功能关系综合授课时间 学习目标 1 能够熟练的分析物体的运动过程以及能量转化 2 能够运用整体的思想去处理功能转化问题 3 掌握解决功能问题的基本解题思路 教学内容 一 功 1 定义 物体受到力的作用 并在力的方向上发生一段位移 就说力对物体做了功 2 做功的两个不可缺少的因素 力和物体在力的方向上发生的位移 3 计算功的一般公式 W F scos 其中 F是恒力 s 为受力质点的位移 为 F s 二者之间的夹角 注意 某个恒力F做功大小只与F s 这三个量有关 与物体是否还受其他力 物体的速度 运动的加速 度等因素无关 4 功是标量 正功表示是动力对物体做功 负功表示阻力对物体
2、做功 5 合力的功 合力的功等于这个合力的分力所做功的代数和 6 功是能量转化的量度 是过程量 7 功具有相对性 因为位移具有相对性 所以功具有相对性 一般求相对地面的功 2 8 判断力F是否做功及做正功 负功的方法 1 利用公式W Fscos 当 0 F 对物体做正功 当 90 时 W 0 F 对物体不做功 当 90 时 W 0 F 对物体做负功 2 利用 F与物体速度v 之间的夹角 来判断 当 90 时 则力F 对物体做负功 9 功的计算 1 确定所求的功 计算功时要明确求哪个力在什么过程中所做的功 例如 如图所示 物体m沿斜面从A点下滑到B点过程中 受到重力 支持力 摩擦力作用 可以求重
3、力 支持力 摩擦力分别对m所做的功 以及合外力对m所做的功 2 计算方法 根据公式W FScos 计算功 此公式只适用于求恒力的功 根据能的转化和守恒定律或动能定理计算功 此种方法不仅适用于恒力的功 也适用于计算变力的功 根据 W Pt计算一段时间内做的功 3 10 摩擦力做功的特点 1 静摩擦力做功的特点 静摩擦力可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 在静摩擦力做功的过 程中 只有机械能的相互转移 静摩擦力起着传递机械能的作用 而没有机械能转化为其他形式的能 相互摩擦的系统内 一对静摩擦力所做的功的代数和总为零 2 滑动摩擦力做功的特点 滑动摩擦力可以对物体做正功 也可以对物体做负功 当然
4、也可以不做功 一对滑动摩擦力做功的过程中 能量的转化有两个方向 一是相互摩擦的物体之间机械能的转移 二是机 械能转化为内能 转化为内能的数值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积 滑动摩擦力 空气摩擦阻力等做 的功 在曲线运动或往返运动时等于力和路程 不是位移 的乘积 11 作用力与反作用力做功的特点 1 一对作用力和反作用力在同一段时间内 可以都做正功 或者都做负功 或者一个做正功 一个做负 功 或者都不做功 2 一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正 可能为负 也可能为零 3 一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零 静摩擦力 可能为负 滑动摩擦力 但不可能为 正 二 功和能量的关系
5、 1 做功和动能变化的关系 合外力对物体做多少功 物体的动能就增加多少 物体克服合外力做多少功 物体的动能就减少多 少 2 重力做功和重力势能变化的关系 重力做正功 重力势能减少 重力做负功 或者说物体克服重力做功 重力势能增加 3 功和能的关系 各种不同形式的能可通过做功来转化 能转化的多少通过功来量度 即功是能转化的量 4 度 功是与物理过程相联系的物理量 能是与物体状态相联系的物理量 功是一个过程量 它和一段位移 一段 时间 相对应 而能是一个状态量 它与一个时刻相对应 物体动能的增量由外力做的总功来量度 W外 Ek 这就是动能定理 物体重力势能的增量由重力做的功来量度 WG EP 这就
6、是势能定理 物体机械能的增量由重力和弹簧弹力以外的其他力做的功来量度 W其 E机 W其表示除重力以外的 其它力做的功 若做功为正 机械能增大 若做功为负 机械能减小 当 W其 0 时 说明只有重力 弹簧弹力 做功 所以系统的机械能守恒 一对互为作用力反作用力的摩擦力做的总功 用来量度该过程系统由于摩擦而减小的机械能 也就是系统 增加的内能 Q fd d 为这两个物体间相对移动的路程 例题分析 一 恒力做功计算 例题 1 如图所示 轻绳通过定滑轮的一端与质量为m的物体相连 另一端受到大小为F 的恒力作用 开始时绳 与水平方向夹角为 当物体从水平面上的A点被拖动到水平面上的B点时 发生的位移为L
7、随后从 B点沿 斜面被拖动到滑轮O处 BO 间距离也为L 物体与水平面及斜面间的动 摩擦因数均为 若小物体从A运动到 O的过程中 F 对小物体做的功为 小物体在 BO段运动过程中克服摩擦力做的功为 答案 2FLcos mgLcos2 变式训练 如图所示 一细绳上端固定在O点 下端系住一个重球P 种球放在粗糙的斜面体Q上 当用水平推 力 F 向左推 Q时 斜面体 Q沿光滑的水平面匀速向左移动一小段距离 在此过程 中 A 摩擦力对 P不做功 5 B 摩擦力对 P一定做功 C F 对 Q做的功和 Q对 P做的功大小相等 D Q对 P做的功和 P对 Q做的功大小相等 答案 BC 二 变力做功计算 例题
8、 2 两个质量不计 半径分别为r 和 2r 的同轴圆盘 共轴固定连接在一起 可以绕水平轴O无摩擦转 动 大圆盘的边缘上固定有一个质量为m的质点 小圆盘上绕有细绳 开始时圆盘静止 质点处在水平 轴 O的正下方位置 现以水平恒力F 拉细绳 使两圆盘转动 若圆盘转过的最大角 度 3 则此时恒力F 为多大 答案 3mg 变式训练1 如图所示 长为 L 质量为 m的矩形板 以速度 V沿光滑水平面运动 滑上 长度为 l 的粗糙水平面 l12m 12m C 12m 12m D 12m 答案 C 十 功能原理的应用 例题 11 某一物体悬挂在细绳下端 由静止开始沿竖直方向运动 运动过程中物体的机械能与物体位移
9、关系 的图像如图所示 其中0 s1 过程的图线为曲线 s1 s2 过程的图线为直线 根据该图像 下列判断正确的是 A 0 s1 过程中物体所受合力一定是变力 且不断减小 B s1 s2 过程中物体可能在做变加速直线运动 C s1 s2 过程中物体可能在做匀速直线运动 D 0 s2 过程中物体的动能可能在不断增大 答案 CD 十一 巧用能量守恒式 10 例题 12 如图所示 一个物体的质量为m自 A点从静止开始沿槽滑到B点后 离开支持面飞出 若在A至 B 的过程中机械能损失为E 物体在B点飞出的水平分速度为V 则物体飞出后到达的最高点与A的高度差为 答案 H h 十二 结合圆周运动求解 例题 1
10、3 将一摆球拉至水平位置释放 在荡至最低点的过程中 细线与水平方 向夹角为多少时 小球在竖直方向的速度最大 答案 课后作业 1 2005 年高考江苏卷 如图所示 固定的光滑竖直杆上套着一个滑块 用轻绳系着 滑块绕过光滑的定滑轮 以大小恒定的拉力F 拉绳 使滑块从A点起由静止开始上升 若从 A点上升至B点和从 B点上升至 C点的过程中拉力F做的功分别为W1 W2 滑块 经 B C两点时的动能分别为EkB EkC 图中 AB BC 则一定有 A W1 W2 11 B W1 W2 C W1 W2 D 缺少条件 无法判断 答案 A 2 物体由静止开始分别沿不同斜面由顶端A下滑至底端B 两次下滑的路行分
11、别为图53 a 中的 I 和 两次物 体与斜面间的动摩擦因数相同 且不计路径 中转折的能量损失 则物体 到达 B点时的动能为 A 第一次小 B 第二次小 C 两次一样大 D 无法确定 答案 C 3 如图 5 4 所示 质量为 m 初速度为零的物体 在变化不同的合外力作用下都通过位移x0 下列各种情况中合 外力做功最多的是 答案 C 4 如图 5 17 所示 细线的一端固定于O点 另一端系一小球 在拉力 F作用下 小球 缓慢地在竖直平面内由A点运动到B点的过程中 A拉力 F 逐渐增大 12 B拉力 F 对小球做正功 C细绳对小球做负功 D小球的机械能保持守恒 答案 AB 5 一物体作匀速直线运动
12、 某时刻起受到两个互相垂直 大小分别为F1和 F2的恒力作用 经一段时间后 在这 两个力的方向上发生的位移大小分别为S1和 S2 则在这段时间内两个力对物体做的总功为 A F1 F2 s 1 s2 B F1s1 F2s2 C F1 2s 1 2 F 2 2s 2 2 D F1 2 F 2 2 s 1 2 s 2 2 答案 B 6 如图 5 18 所示 质量分别为m1和 m2的两个物体 m1W2 B W1t2 D t1 t2 答案 BC 12 有报道说 我国一家厂商制作了一种特殊的手机 在电池电能耗尽时 摇晃手机 即可产生电能维持通话 摇 晃过程是将 能转化为电能 如果将该手机摇晃一次 相当于将
13、 100g 的重物举高20cm 每秒摇两次 则摇晃手机的平均功率为 W 答案 机械 0 4 13 正常人心脏在一次搏动中泵出血液70mL 推动血液流动的平均压强为1 6 10 4Pa 设心脏主动脉的内径约 2 5cm 每分钟搏动75 次 求心脏推动血液流动的平均功率是多大 答案 1 4W 14 如图 5 26 所示 一静止的质点从弧形槽的A点经最低点B运动到与A等高的 C点 15 从 B点运动到C点的过程中 质点所受重力的瞬时功率将 A 先增大后减小 B 先减小后增大 C 一直在增大 D 一直在减小 答案 A 15 质量为 m的物体静止在水平面上 从 t 0 时刻开始受到水平力F 的作用力 F
14、 大小与时间t 的变化关系如 图 5 27 所示 力的方向保持不变 滑动摩擦力的大小恒为F0 则在 3t 时刻的水平力F 的瞬时功率为 在 t 0 到 3t 时间内的水平力F的平均功率为 16 汽车发动机的功率为60kW 若汽车总质量为5 10 3kg 在水平路面上行驶时 所受阻力大小恒为5 10 3N 试 求 1 汽车所能达到的最大速度 2 若汽车以 0 5m s 2 的加速度由静止开始作匀加速运动 这一过程能维持多长时间 16 若汽车要继续加速 牵引力 F 应如何变化 汽车作何运动 答案 17 如图 5 28 a 所示 质量为 m 1kg的物体置于倾角为0 37 度固定斜面上 对物体施以平
15、行于斜面向上的拉 力 F t1 1s 时撤去拉力 物体运动的部分v t 图像如图5 28 b 试求 1 物体与斜面间的摩擦力f 2 前 1s 内拉力 F的平均功率 18 关于机械能守恒 下列说法正确的是 A 机械能守恒时 物体一定只受重力和弹力作用 B 物体处于平衡状态时 机械能必守恒 C 物体所受的外力不等于零时 其机械能可以守恒 D 外力对物体做的总功等于零时 物体机械能守恒 答案 C 19 如图 5 29 所示 一根细绳长为L 上端固定在O点 下端拴一个质量为m的小 球 在 O点的正下方O 处有一个细长的钉子 拉起小球 使细绳呈水平 从静 止释放 让小球向下摆动 当细绳碰到钉子后 小球能在竖直平面里绕钉子作圆 17 周运动 求 OO 的距离h 应满足什么条件 答案 0 6L 20 在奥运比赛项目中 高台跳水是我国运动员的强项 质量为 m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而作 减速运动 设水对他的阻力大小恒为f 那么在他减速下降高度为h的过程中 g 为当地的重力加速度 下列说法 正确的是 A 他的重力势能减少了mgh B 他的机械能减少了mgh C 他的机械能减少了 f mg h D 他的机械能减少了fh 答案 AD 18
