人教新高考物理重点突破：第13讲 功能关系.docx

第13讲 功能关系
知识图谱
功能关系
知识精讲
1．力学领域中功能关系的几种主要表现形式：
（1）合外做力是动能变化的量度：
（2）重力做功是重力势能变化的量度：
（3）弹力做功是弹性势能变化的量度：
（4）静电力做功是电势能变化的量度：
（5）除了重力，弹力以外的其他力做功是物体机械能变化的量度：
（6）一对滑动摩擦力对系统做总功是系统机械能转化为内能的量度：
2．摩擦力做功与能量的关系
（1）摩擦力做功的特点
①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代数和为零，只有机械能的转移，不会转化为内能；
③相互作用的一对滑动摩擦力做功代数和为负，有机械能转化为内能。
（2）摩擦生热的计算：，其中为两物体间的相对位移。
3．传送带模型中的功能关系
（1） 对功WF和Q的理解：
①传送带做的功：WF＝Fx传；
②产生的内能Q＝Ff x相对，其中x相对为相互摩擦的物体与传送带间的相对位移。
（2）功能关系分析：WF＝ΔEk＋ΔEp＋Q
三点剖析
学****目标：
1．理解并掌握常见的功能关系；
2．能分析斜面、传送带和滑块等常见模型中的功能关系。
常见功能关系的应用
例题1、 某人用手将1kg物体由静止向上提起1m，这时物体的速度为2m/s，则下列说法正确的是（ ）
A.手对物体做功2J
B.合外力做功2J
C.合外力做功12J
D.物体重力做功10J
例题2、[多选题] 如图所示，在倾角为θ＝30°的足够长的固定粗糙斜面上一质量为m＝0.4kg的滑块在t＝0时刻自斜面底端以某一初速度沿斜面向上运动，滑块上滑过程中斜面底端的距离d＝10t－5t2（m）．不计空气阻力，取g＝10m／s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（ ）
A.在t＝1s时刻滑块开始下滑
B.在t＝2s时刻滑块返回斜面底端
C.滑块和斜面间的动摩擦因数
D.滑块在斜面上运动过程中机械能损失10J
例题3、[多选题] 如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体（物体与弹簧不连接），初始时物体处于静止状态，现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动，拉力F与物体位移x的关系如图乙所示，g＝10m/s2，下列结论正确的是（ ）
A.物体的加速度为4m/s2
B.弹簧的劲度系数为4N/m
C.初始时弹簧的弹性势能为0.5J
D.从初始位置到x＝5cm的过程中，物体的机械能增加了2J
例题4、[多选题] 图示为某探究活动小组设计的节能运动系统。斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为，木箱在轨道A端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，在轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道A端，重复上述过程。下列选项正确的是（ ）
A.m＝3M
B.m＝2M
C.木箱不与弹簧接触时，上滑过程的运动时间大于下滑过程中的运动时间
D.若货物的质量减少，则木箱一定不能回到A处
随练1、 如图，一质量为m，长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂．用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距l．重力加速度大小为g．在此过程中，外力做的功为（ ）
A.mgl
B.mgl
C.mgl
D.mgl
随练2、[多选题] 如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮．质量分别为M、m（M＞m）的滑块通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行．两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动．若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中（　　）
A.重力对M做的功等于M动能的增加
B.轻绳对m做的功等于m机械能的增加
C.M克服轻绳做的功等于M机械能的减少量
D.两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功
随练3、 2月13日，平昌冬奥会女子单板滑雪U型池项目中，我国选手刘佳宇荣获亚军，为我国夺得首枚奖牌。如图为U型池模型，其中A、B为U型池两侧边缘，C为U型池最低点，U型池轨道各处粗糙程度相同。一小球在池边高h处自由下落由左侧进入池中，从右侧飞出后上升的最大高度为，下列说法正确的是（ ）
A.小球再次进入池中后，能够冲出左侧边缘A然后返回
B.小球再次进入池中后，刚好到达左侧边缘A然后返回
C.由A到C过程与由C到B过程相比，小球损耗机械能相同
D.由A到C过程与由C到B过程相比，前一过程小球损耗机械能较小