1、2014高三物理新课标高三物理新课标21 功能关系功能关系一、功能关系一、功能关系功功能量的变化能量的变化合外力做正功合外力做正功 增加增加重力做正功重力做正功 减少减少弹簧弹力做正功弹簧弹力做正功 减少减少电场力做正功电场力做正功 减少减少其他力其他力(除重力、弹力除重力、弹力)做正功做正功 增加增加动能动能重力势能重力势能弹性势能弹性势能电势能电势能机械能机械能常见的功能关系常见的功能关系例例1、如图所示，、如图所示，MNP为竖直面内一固定轨道，其圆为竖直面内一固定轨道，其圆弧段弧段MN与水平段与水平段NP相切于相切于N，P端固定一竖直挡板。端固定一竖直挡板。M相对于相对于N的高度为的高度
2、为h，NP长度为长度为s，一物块自，一物块自M端从端从静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞后停止在水平轨道上某处若在后停止在水平轨道上某处若在MN段的摩擦可忽略段的摩擦可忽略不计，物块与不计，物块与NP段轨道间的滑动摩擦因数为段轨道间的滑动摩擦因数为，求物，求物块停止的地方与块停止的地方与N点距离的可能值。点距离的可能值。变式题：变式题：如图所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力如图所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动。在移动过程中，糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动。在移动过程中，下列说
3、法正确的是下列说法正确的是()AF对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和做的功之和BF对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和之和C木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能DF对木箱做的功大于木箱增对木箱做的功大于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力加的机械能与木箱克服摩擦力所做的功之和所做的功之和C例例2、如图所示在水平地面上固定一个半径为、如图所示在水平地面上固定一个半径为R的半圆的半圆形轨道，其中圆弧部分光滑，水平段长为形轨道
4、，其中圆弧部分光滑，水平段长为L，一质量为，一质量为m的小物块紧靠一根被压缩的弹簧固定在水平轨道的最的小物块紧靠一根被压缩的弹簧固定在水平轨道的最右端，小物块与水平轨道间的动摩擦因数为右端，小物块与水平轨道间的动摩擦因数为，现突然，现突然释放小物块，小物块被弹出，恰好能够到达圆弧轨道释放小物块，小物块被弹出，恰好能够到达圆弧轨道的最高点的最高点A，取，取g=10m/s2，且弹簧长度忽略不计，求：，且弹簧长度忽略不计，求：(1)小物块的落点距小物块的落点距O的距离；的距离；(2)小物块释放前弹簧具有的弹性势能。小物块释放前弹簧具有的弹性势能。二、功能关系在传送带问题中的应用二、功能关系在传送带问
5、题中的应用1.物体在传送带上运动物体在传送带上运动求解传送带问题应注意：求解传送带问题应注意：(1)运动物体的加速度、速度、位移均运动物体的加速度、速度、位移均以地面为参考系；以地面为参考系；(2)要区分物体的位移和物体相对传送带的位要区分物体的位移和物体相对传送带的位移；移；(3)因滑动摩擦产生的热量因滑动摩擦产生的热量(系统增加的内能系统增加的内能)等于滑动摩擦力等于滑动摩擦力与相对位移的乘积：与相对位移的乘积：Qfx相对；相对；(4)因传送物体电动机多输出的因传送物体电动机多输出的能量在数值上等于系统增加的内能与物体增加的机械能之和。能量在数值上等于系统增加的内能与物体增加的机械能之和。
6、2摩擦力做功的特点摩擦力做功的特点(1)静摩擦做功的特点：静摩擦做功的特点：静摩擦力对单个物体可以做正功、负静摩擦力对单个物体可以做正功、负功，还可以不做功；功，还可以不做功；一对静摩擦力所做功的代数和总等于零；一对静摩擦力所做功的代数和总等于零；在静摩擦力做功的过程中，只有机械能从一个物体转移到另在静摩擦力做功的过程中，只有机械能从一个物体转移到另一个物体一个物体(静摩擦力做功起着传递机械能的作用静摩擦力做功起着传递机械能的作用)，而没有机械，而没有机械能转化为其他形式的能量，也不产生热量。能转化为其他形式的能量，也不产生热量。(2)滑动摩擦力做功的特点：滑动摩擦力做功的特点：滑动摩擦力对单
7、个物体可以做正功、负功，还可以不做功；滑动摩擦力对单个物体可以做正功、负功，还可以不做功；在相互摩擦的物体系统中，一对相互作用的滑动摩擦力对物在相互摩擦的物体系统中，一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功与路径有关，其值是负值，等于摩擦力与相体系统所做的总功与路径有关，其值是负值，等于摩擦力与相对位移的乘积，即对位移的乘积，即Wffx相对相对，负号表示系统克服摩擦力做功，负号表示系统克服摩擦力做功，系统损失的机械能转变成内能，即系统损失的机械能转变成内能，即E损损fx相对相对Q热热；在一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化和转移有两种在一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化和转移有两种情
8、况：一是相互摩擦的物体通过摩擦力做功，将部分机械能从情况：一是相互摩擦的物体通过摩擦力做功，将部分机械能从一个物体转移到另一个物体；二是部分机械能转化为内能。一个物体转移到另一个物体；二是部分机械能转化为内能。例例2、如图所示，一质量为、如图所示，一质量为m的滑块从高为的滑块从高为h的光滑圆弧形槽的的光滑圆弧形槽的顶端顶端A处无初速度地滑下，槽的底端处无初速度地滑下，槽的底端B与水平传送带相接，传与水平传送带相接，传送带的运行速度恒为送带的运行速度恒为v0，两轮轴心间距为，两轮轴心间距为L，滑块滑到传送带，滑块滑到传送带上后做匀加速运动，滑到传送带右端上后做匀加速运动，滑到传送带右端C时，恰好
9、加速到与传送时，恰好加速到与传送带的速度相同。求：带的速度相同。求：(1)滑块到达底端滑块到达底端B时的速度大小时的速度大小v；(2)滑块与传送带间的动摩擦因数滑块与传送带间的动摩擦因数；(3)此过程中，由于克服摩擦力此过程中，由于克服摩擦力做功而产生的热量做功而产生的热量Q。(1)0.866(2)230 J变式题：变式题：如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角30，皮带在电动机的带动下，始终保持，皮带在电动机的带动下，始终保持v02 m/s的速率运行。现把一质量为的速率运行。现把一质量为m10 kg的工件的工件(可看为可看为质点质点)轻轻放在皮带的底端，经时
10、间轻轻放在皮带的底端，经时间1.9 s，工件被传送，工件被传送到到h1.5 m的高处，取的高处，取g10 m/s2。求：。求：(1)工件与皮带间的动摩擦因数；工件与皮带间的动摩擦因数；(2)电动机由于传送此工件多消耗的电能。电动机由于传送此工件多消耗的电能。三、能量转化与守恒定律的应用三、能量转化与守恒定律的应用 1对能量转化与守恒定律的理解对能量转化与守恒定律的理解(1)某种形式的能量减少，一定存在另外形式的能量增加，且某种形式的能量减少，一定存在另外形式的能量增加，且减少量和增加量相等。减少量和增加量相等。(2)某个物体的能量减少，一定存在别的物体的能量增加，且某个物体的能量减少，一定存在
11、别的物体的能量增加，且减少量和增加量相等。减少量和增加量相等。三、能量转化与守恒定律的应用三、能量转化与守恒定律的应用 2应用定律解题应注意的问题应用定律解题应注意的问题(1)分清共有多少种形式的能分清共有多少种形式的能(如动能、势能、电能、内能如动能、势能、电能、内能)在在变化。变化。(2)明确哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少明确哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少(3)减少的总能量一定等于增加的总能量，据此列出方程：减少的总能量一定等于增加的总能量，据此列出方程：E减减E增增(4)各种形式的能量最终常转化为内能，产生的内能可用能量各种形式的能量最终常转化为内能，产生的内能可用能量关
12、系求解，也可用做功求解，如运动物体克服滑动摩擦产生关系求解，也可用做功求解，如运动物体克服滑动摩擦产生的内能等于其运动过程损失的机械能，也等于滑动摩擦力与的内能等于其运动过程损失的机械能，也等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。相对位移的乘积。变式题：变式题：如图所示，斜面体固定在水平面上，斜面光滑，倾角如图所示，斜面体固定在水平面上，斜面光滑，倾角为为，斜面底端固定有与斜面垂直的挡板。一木板被轻绳拉住，斜面底端固定有与斜面垂直的挡板。一木板被轻绳拉住，静止在斜面上。木板下端离地面高静止在斜面上。木板下端离地面高H，上端放着一个小物块。，上端放着一个小物块。木板和物块的质量均为木板和物块的质量均为m
13、，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力力kmgsin(k1)。断开轻绳，木板和物块沿斜面下滑。假设木。断开轻绳，木板和物块沿斜面下滑。假设木板足够长，与挡板发生碰撞时，时间极短，无动能损失，空气板足够长，与挡板发生碰撞时，时间极短，无动能损失，空气阻力不计。求：阻力不计。求：(1)木板第一次与挡板碰撞弹起上升过程中，物块的加速度；木板第一次与挡板碰撞弹起上升过程中，物块的加速度；(2)从断开轻绳到木板与挡板第二次从断开轻绳到木板与挡板第二次碰撞的瞬间，木板运动的路程碰撞的瞬间，木板运动的路程s；(3)从断开轻绳到木板和物块都静止，从断开轻绳到木板和物块都静止，摩擦力
14、对木板及物块做的总功摩擦力对木板及物块做的总功W。四、图象在能量问题中的应用四、图象在能量问题中的应用 例例4、静止在水平面上的物块在如图甲所示的水平拉力作用下、静止在水平面上的物块在如图甲所示的水平拉力作用下做直线运动，其速度做直线运动，其速度时间图象如图乙所示，若物块与水平时间图象如图乙所示，若物块与水平面间的动摩擦因数处处相同，则面间的动摩擦因数处处相同，则()AF1F32F2BF1F32F2C全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功D全过程拉力做的功等于零全过程拉力做的功等于零AC变式题：变式题：如图甲所示，足够长的固定光滑细杆与地面成一如图
15、甲所示，足够长的固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，沿杆方向给环施加一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，沿杆方向给环施加一个拉力个拉力F，使环由静止开始运动。已知拉力，使环由静止开始运动。已知拉力F及小环速度及小环速度v随时间随时间t变化的规律如图乙所示，重力加速度变化的规律如图乙所示，重力加速度g取取10 m/s2。以下判断正确的是以下判断正确的是()A小环的质量是小环的质量是1 kgB细杆与地面间的倾角是细杆与地面间的倾角是30C前前3 s内拉力内拉力F的最大功率是的最大功率是2.25 WD前前3 s内小环机械能的增加量是内小环机械能的增加量是5.75 JAD题型三、多过程
16、问题中机械能守恒定律的应用题型三、多过程问题中机械能守恒定律的应用如图所示，摆球的质量为如图所示，摆球的质量为m，从偏离水平方向，从偏离水平方向30的位置由静止释放，求：的位置由静止释放，求：(1)小球运动到最低点小球运动到最低点A时绳子受到的拉力是多大？时绳子受到的拉力是多大？(2)整个过程中小球的机械能守恒吗？整个过程中小球的机械能守恒吗？（1）3.5mg(2)不守恒不守恒 规律小结规律小结对于多过程问题在应用机械能守恒定律对于多过程问题在应用机械能守恒定律前要注意过程分析，看是否都符合机械前要注意过程分析，看是否都符合机械能守恒条件，若不全符合，则可分过程能守恒条件，若不全符合，则可分过
17、程应用机械能守恒定律；若全符合机械能应用机械能守恒定律；若全符合机械能守恒定律，既可以分阶段也可以全过程守恒定律，既可以分阶段也可以全过程应用守恒定律应用守恒定律6.5 机械能守恒定律（机械能守恒定律（1）12345678BCDBBADCACBAC9、14J 10、11、gRvgR5205 2m/s56xm12、(1)sAB=20.25m (2)v=7m/s (3)W=510J13、(1)FN=30N (2)t=0.3s6.6 能量观点能量观点1234567DCADDDDBD8、12J 28.6J 9、50.2m 25 10、0.9m11、(1)EP=2.3J (2)vB=2 m/s (3)s
18、=2 m12、(1)Ek0=30J (2)(3)S总总=2Ls=9.78m720016412 613J.J6.5 机械能守恒定律机械能守恒定律(2)12345ADBADACD1m/s6、7、2121mm13mM8、(1)(2)(3)杆对杆对a球做负功；球做负功；65avgL625bvgL175abFmg285OaFmg25aWmgL 9、(1)O轴所受有力大小为轴所受有力大小为4mg，方向竖直向下，方向竖直向下 (2)O轴所受的力的大小为轴所受的力的大小为2mg，方向竖直向下，方向竖直向下 (3)能，能，B球在最顶端，且球在最顶端，且A、B球速度为球速度为3vgL 10、(1)(2)811vgL3225hL
