資源簡介 (共47張PPT)DIBAZHANG第八章專題強化 功能關系及 其應用1.掌握常見的功能關系,理解功與能的關系(重點)。2.能夠靈活選用功能關系,分析實際問題(重難點)。學習目標一、幾種典型的功能關系二、摩擦力做功與熱量的產生專題強化練內容索引幾種典型的功能關系一如圖,質量為m的物塊在恒定外力F的作用下由靜止向上加速運動了h,此過程外力做功多少?物塊重力勢能變化了多少?物塊動能變化了多少?物塊機械能變化了多少?(空氣阻力不計,重力加速度為g)答案 由功的定義,知此過程外力做功Fh物塊重力勢能增加了mgh對物塊在此過程,由動能定理有Fh-mgh=mv2-0則ΔEk=(F-mg)h物塊機械能變化量ΔE=mv2+mgh故ΔE=Fh。提煉·總結功能關系 表達式 物理意義 做功與能量變化的關系重力做功等于重力勢能 _______ WG=_____ 重力做功是重力勢能變化的原因 WG>0 重力勢能_____WG<0 重力勢能_____彈簧彈力做功等于彈性勢能______ W彈=_____ 彈力做功是彈性勢能變化的原因 W彈>0 彈性勢能_____W彈<0 彈性勢能_____減少量-ΔEp減少增加減少量-ΔEp減少增加功能關系 表達式 物理意義 做功與能量變化的關系合外力做功等于 變化 W合=_____ 合外力做功是物體動能變化的原因 W合>0 動能_____W合<0 動能_____機械能的變化 W其他=_____ 除重力或系統內彈力以外的其他力做功是機械能變化的原因 W其他>0 機械能_____W其他<0 機械能_____動能ΔEk增加減少ΔE機增加減少功能關系 表達式 物理意義 做功與能量變化的關系一對滑動摩擦力做功與內能增加量 Ffl相對=Q (l相對指相對路程) 滑動摩擦力與__ 的乘積等于產生的熱量 一對滑動摩擦力做功的代數和總為負值,系統機械能減少,內能增加相對路程 質量為m的物體在升降機中,隨升降機豎直向上以大小為g(g為重力加速度)的加速度做勻減速直線運動,上升高度為h,在此過程中,物體的機械能A.增加mgh B.減少mghC.增加mgh D.減少mgh例1√物體減速上升,加速度方向向下,由牛頓第二定律可得mg-F=ma,解得F=mg,除重力外的其他力所做的功等于機械能的變化量,力F做正功,機械能增加,增加量為ΔE=Fh=mgh,故選C。 (多選)(2023·臨汾市高一期末)如圖所示,在豎直平面內有一半徑為R的圓弧軌道,半徑OA水平、OB豎直,一個質量為m的小球自A點的正上方P點由靜止開始自由下落,小球沿圓弧軌道到達最高點B時恰好對軌道沒有壓力,已知AP=2R,重力加速度為g,則小球從P到B的運動過程中A.重力做功mgRB.機械能減少mgRC.合外力做功mgRD.克服摩擦力做功mgR例2√√返回P、B高度差為R,重力做功為mgR,A正確;到達最高點B時恰好對軌道沒有壓力,則mg=m得vB=,所以合外力做功W=m=mgR,C錯誤;以OA所在平面為參考平面,初始機械能為E1=2mgR,末狀態機械能為E2=mgR+m,機械能變化量為ΔE=E2-E1=-mgR,則W克f=mgR,B正確,D錯誤。摩擦力做功與熱量的產生二如圖,質量為M、長為l0的木板靜止放置于光滑水平地面上,一質量為m的物塊(可視為質點)以速度v0從左端沖上木板,物塊和木板間的滑動摩擦力大小為Ff。當物塊滑至木板最右端時,兩者恰好達到共同速度v,且此時木板位移為l。(1)此過程中物塊的位移大小為多少?對物塊列出動能定理表達式。答案 物塊位移大小x=l+l0,由動能定理-Ff(l+l0)=mv2-m ①(2)對木板列出動能定理的表達式。答案 Ffl=Mv2 ②(3)一對摩擦力對系統做的功為多少?(用Ff、l0表示);系統動能變化量為多少?(用M、m、v0、v表示);系統摩擦力做功的過程中產生的熱量是多少?(用M、m、v0、v表示),產生的熱量與一對滑動摩擦力對系統做功的大小相等嗎?這說明什么?答案 由①②式相加-Ff(l+l0)+Ffl=mv2+Mv2-m ③即-Ffl0=mv2+Mv2-m ④一對摩擦力對系統做功為-Ffl0系統動能變化量為mv2+Mv2-m系統摩擦力做功過程中產生的熱量Q=m-(mv2+Mv2)由④式知,摩擦力做功產生的熱量與一對滑動摩擦力對系統做的功大小相等,故有Ffl相對=Q(l相對指相對路程)。 (多選)如圖所示,質量為M、長度為L的小車靜止在光滑水平面上,質量為m的小物塊(可視為質點)放在小車的最左端。現用一水平恒力F作用在小物塊上,使小物塊從靜止開始做勻加速直線運動。小物塊和小車之間的滑動摩擦力為Ff,小物塊滑到小車的最右端時,小車運動的距離為x。此過程中,以下結論正確的是A.小物塊到達小車最右端時具有的動能為(F-Ff)(L+x)B.小物塊到達小車最右端時,小車具有的動能為FfxC.小物塊和小車組成的系統因摩擦產生的熱量為Ff(L+x)D.小物塊和小車增加的機械能為F(x+L)-FfL例3√√√小物塊水平方向受到拉力F和摩擦力Ff的作用,根據動能定理得(F-Ff)(L+x)=mv2-0,即小物塊到達小車最右端時具有的動能為(F-Ff)(L+x),故A正確;小車相對地面的位移為x,水平方向僅受小物塊對小車的摩擦力作用,根據動能定理得Ffx=Mv'2,故B正確;小物塊相對小車的位移為L,則產生的熱量為Q=FfL,故C錯誤;外力做的功轉化為了系統的機械能還有摩擦產生的內能,所以小物塊和小車增加的機械能為ΔE=F(L+x)-FfL,故D正確。 足夠長的傳送帶以速率v勻速轉動,一質量為m的小物塊A由靜止輕放于傳送帶上,如圖所示,當小物塊與傳送帶相對靜止時,產生的內能為A.mv2 B.2mv2C.mv2 D.mv2例4√物塊A輕放于傳送帶上后立即做勻加速直線運動,加速度a==μg,勻加速過程前進的距離x1==,勻加速運動時間t==,該時間內傳送帶前進的距離x2=vt=v·=,所以物塊相對傳送帶滑動的距離Δx=x2-x1=,故產生的內能Q=μmg·Δx=μmg·=mv2,故D正確。返回專題強化練三題號 1 2 3 4 5 6 7 8答案 C C A D D D B AB題號 9 10 11答案 (1)20 N (2)b點 (3)8 J (1)1 m/s (2)0.2 (3)0.12 J B對一對答案12345678910111.飛行員跳傘訓練的場景如圖所示。一飛行員下降到極限高度時打開降落傘,而后豎直向下做減速運動。若飛行員和降落傘的總質量為m,所受空氣阻力大小恒為F,g為當地的重力加速度。則在減速下降h的過程中A.飛行員和降落傘所受阻力做功為FhB.飛行員和降落傘所受合力做功為Fh-mghC.飛行員和降落傘的機械能減少了FhD.飛行員和降落傘的重力勢能減少了mgh-Fh1234567891011基礎強化練√答案1234567891011飛行員和降落傘所受阻力做功為WF=-Fh,飛行員和降落傘的機械能減少了Fh,A錯誤,C正確;飛行員和降落傘所受合力做功為W=mgh-Fh,B錯誤;飛行員和降落傘的重力所做的功為mgh,重力勢能減少了mgh,D錯誤。答案2.(2023·佛山市期中)如圖,為了取出羽毛球筒中的羽毛球,某同學先給筒施加一豎直向下的外力,使球筒和羽毛球一起從靜止開始加速向下運動,球筒碰到地面后,速度立即減小到零,羽毛球恰能勻減速至球筒下端口。假設球筒碰地前,羽毛球與球筒無相對滑動,忽略一切空氣阻力,則該羽毛球從靜止開始到最終到達球筒下端口的過程中A.始終處于超重狀態B.始終處于失重狀態C.機械能先增加后減少D.機械能一直在減少√1234567891011答案1234567891011由于羽毛球先加速向下運動,后減速向下運動,故羽毛球先處于失重狀態后處于超重狀態,A、B錯誤;羽毛球從靜止開始到最終到達球筒下端口的過程中摩擦力先做正功后做負功,羽毛球機械能先增加后減少,C正確,D錯誤。答案3.如圖所示,兩個完全相同的物體分別自斜面AC和BC頂端由靜止開始下滑,物體與兩斜面間的動摩擦因數相同,物體滑至斜面底部C點時的動能分別為EA和EB,下滑過程中產生的熱量分別為QA和QB,則A.EA>EB QA=QBB.EA=EB QA>QBC.EA>EB QA>QBD.EA√1234567891011答案1234567891011設斜面傾角為θ,底邊長為b,則W克f=μmgcos θ·=μmgb,即摩擦力做功大小與斜面傾角無關,所以兩物體所受的摩擦力做功相同,即QA=QB,產生的熱量相同。由題圖知AC上物體的重力做的功大于BC上物體的重力做的功,再由動能定理知,EA>EB。故選項A正確。答案4.如圖,木塊靜止在光滑水平桌面上,一子彈(可視為質點)水平射入木塊的深度為d時,子彈與木塊相對靜止,在子彈入射的過程中,木塊沿水平桌面移動的距離為x,木塊對子彈的平均阻力大小為Ff,那么在這個過程中,下列說法不正確的是A.木塊的動能增量為FfxB.子彈的動能減少量為Ff(x+d)C.系統的機械能減少量為FfdD.系統產生的熱量為Ff(x+d)1234567891011√答案1234567891011子彈對木塊的作用力大小為Ff,木塊相對于桌面的位移為x,則子彈對木塊做的功為Ffx,根據功能關系,木塊動能的增量等于子彈對木塊做的功,即為Ffx,故A正確;木塊對子彈的阻力做的功為 W=-Ff(x+d),根據功能關系可知,子彈動能的減少量等于子彈克服阻力做的功,大小為Ff(x+d),故B正確;子彈相對于木塊的位移大小為d,則系統克服阻力做的功為Ffd,根據功能關系可知,系統機械能的減少量為Ffd,產生的熱量為Ffd,故C正確,D錯誤。答案5.(2024·泰州市高一期中)如圖所示,質量為m的物體(可視為質點)以某一速度從A點沖上傾角為30°的固定斜面,其運動的加速度大小為g,此物體在斜面上上升的最大高度為h,重力加速度為g,則在這個過程中物體A.重力勢能增加了mghB.克服摩擦力做功mghC.動能損失了mghD.機械能損失了mgh1234567891011√答案1234567891011物體在斜面上上升的最大高度為h,物體克服重力做功為mgh,則重力勢能增加了mgh,A錯誤;根據牛頓第二定律mgsin 30°+Ff=ma,解得Ff=mg,所以克服摩擦力做功W=Ff·=mgh,B錯誤;根據動能定理ΔEk=-ma·=-m·g·2h=-mgh,所以動能損失了mgh,C錯誤;因為克服摩擦力做功mgh,所以機械能損失了mgh,D正確。答案6.(2024·淮安市高一期中)如圖所示,水平輕質彈簧的一端與固定的豎直板P拴接,另一端與物體A相連,物體A靜止于光滑水平桌面上,右端接一水平細線,細線繞過光滑的輕質定滑輪與物體B相連。開始時用手托住B,讓細線恰好伸直,然后由靜止釋放B,直至B獲得最大速度,此時A仍在桌面上,整個過程彈簧處于彈性限度內。忽略空氣阻力。下列有關該過程的分析正確的是A.B物體的機械能一直增大B.B物體的動能增加量等于B物體重力勢能的減少量C.B物體機械能的減少量等于彈簧的彈性勢能的增加量D.細線拉力對A做的功等于A物體與彈簧所組成的系統機械能的增加量1234567891011√答案1234567891011當物體B向下運動過程中,細線對物體B的拉力做負功,則物體B的機械能一直減小,故A錯誤;根據上述,物體B的機械能減小,可知B減小的重力勢能大于B增加的動能,故B錯誤;物體B、物體A與彈簧構成的系統機械能守恒,可知物體B減小的機械能等于物體A增加的動能與彈簧增加的彈性勢能之和,故C錯誤;細線拉力對A做正功,根據功能關系可知,細線拉力對A做的功等于A物體與彈簧所組成的系統機械能的增加量,故D正確。答案7.(2023·合肥市高一期末)如圖所示,足夠長的水平傳送帶保持v=1 m/s的速度勻速運動,漏斗以20 kg/s的流量往傳送帶上裝沙子,不計沙子的初速度,則與不傳送沙子相比,傳送帶的電動機每秒要多做的功為A.10 J B.20 JC.30 J D.40 J1234567891011能力綜合練√答案1234567891011設t時間內沙子與傳送帶共速,沙子達到傳送帶速度經歷的位移為x1=t,傳送帶的位移x2=vt,則相對運動的位移大小為Δx=x2-x1=,根據動能定理知Ffx1=Δmv2,產生的熱量為Q=FfΔx=Ffx1=Δmv2,根據功能關系得,傳送帶的電動機每秒要多做的功為ΔE=Q+Δmv2=Δmv2=20 J,故選B。答案8.(多選)(2020·全國卷Ⅰ)一物塊在高3.0 m、長5.0 m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑,其重力勢能和動能隨下滑距離s的變化如圖中直線Ⅰ、Ⅱ所示,重力加速度取10 m/s2。則A.物塊下滑過程中機械能不守恒B.物塊與斜面間的動摩擦因數為0.5C.物塊下滑時加速度的大小為6.0 m/s2D.當物塊下滑2.0 m時機械能損失了12 J1234567891011√√答案1234567891011由E-s圖像知,物塊動能與重力勢能的和減小,則物塊下滑過程中機械能不守恒,故A正確;由E-s圖像知,整個下滑過程中,物塊機械能的減少量為ΔE=30 J-10 J=20 J,重力勢能的減少量ΔEp=mgh=30 J,又ΔE=μmgcos α·s,其中cos α==0.8,h=3.0 m,g=10 m/s2,則可得m=1 kg,μ=0.5,故B正確;物塊下滑時的加速度大小a=gsin α-μgcos α=2 m/s2,故C錯誤;物塊下滑2.0 m時損失的機械能為ΔE'=μmgcos α·s'=8 J,故D錯誤。答案9.如圖所示,軌道的ab段和cd段為半徑R=0.8 m的四分之一光滑圓弧,bc段為長L=2 m的水平面,圓弧和水平面平滑連接。質量m=1 kg的物體從a點處由靜止下滑,水平面與物體間的動摩擦因數為μ=0.2,重力加速度g=10 m/s2,求:(1)物體第一次通過c點時對軌道的壓力大?。?br/>1234567891011答案 20 N答案1234567891011從a點到c點由動能定理有mgR-μmgL=m,在c點時FN-mg=m聯立兩式解得FN=20 N,由牛頓第三定律可知,物體第一次通過c點時對軌道的壓力大小FN'=FN=20 N答案(2)物體最終停下來的位置;1234567891011答案 b點對物體運動的全過程有mgR=μmgx,解得x=4 m則物體恰好停在b點;答案(3)物體從a點由靜止下滑到停下來的過程中機械能損失了多少。1234567891011答案 8 J物體從a點靜止下滑到停下來的過程中機械能損失了ΔE=μmgx=mgR=8 J。答案10.(2024·遼寧卷改編)如圖,高度h=0.8 m的水平桌面上放置兩個相同物塊A、B,質量mA=mB=0.1 kg。A、B間夾一壓縮量Δx=0.1 m的輕彈簧,彈簧與A、B不拴接。同時由靜止釋放A、B,彈簧恢復原長時A恰好從桌面左端沿水平方向飛出,水平射程xA=0.4 m;B脫離彈簧時的速度大小為vB=1 m/s,沿桌面滑行一段距離xB=0.25 m后停止。A、B均視為質點,重力加速度取g=10 m/s2。求:(1)脫離彈簧時A的速度大小vA;1234567891011答案 1 m/s答案1234567891011對A物塊由平拋運動規律得h=gt2xA=vAt,代入數據解得脫離彈簧時A的速度大小為vA=1 m/s答案(2)物塊與桌面間的動摩擦因數μ;1234567891011答案 0.2對物塊B由動能定理得-μmBgxB=0-mB,代入數據解得物塊與桌面間的動摩擦因數為μ=0.2答案(3)整個過程中,彈簧釋放的彈性勢能ΔEp。1234567891011答案 0.12 J彈簧的彈性勢能轉化為A、B物塊的動能及這個過程中克服摩擦力所做的功,即ΔEp=mA+mB+μmAgΔxA+μmBgΔxB其中mA=mB,Δx=ΔxA+ΔxB,解得整個過程中,彈簧釋放的彈性勢能ΔEp=0.12 J答案11.(2024·安徽卷)在某地區的干旱季節,人們常用水泵從深水井中抽水灌溉農田,簡化模型如圖所示。水井中的水面距離水平地面的高度為H。出水口距水平地面的高度為h,與落地點的水平距離約為l。假設抽水過程中H保持不變,水泵輸出能量的η倍轉化為水被抽到出水口處增加的機械能。已知水的密度為ρ,水管內徑的橫截面積為S,重力加速度大小為g,不計空氣阻力。則水泵的輸出功率約為A.(H+h+) B.(H+h+)C.(H+) D.(H+)1234567891011√尖子生選練答案1234567891011設水從出水口射出的初速度為v0,取t時間內的水為研究對象,該部分水的質量為m=v0tSρ根據平拋運動規律v0t'=l,h=gt'2解得v0=l根據功能關系得Ptη=m+mg(H+h)聯立解得水泵的輸出功率為P=(H+h+),故選B。返回答案專題強化 功能關系及其應用[學習目標] 1.掌握常見的功能關系,理解功與能的關系(重點)。2.能夠靈活選用功能關系,分析實際問題(重難點)。一、幾種典型的功能關系如圖,質量為m的物塊在恒定外力F的作用下由靜止向上加速運動了h,此過程外力做功多少?物塊重力勢能變化了多少?物塊動能變化了多少?物塊機械能變化了多少?(空氣阻力不計,重力加速度為g)功能關系 表達式 物理意義 做功與能量變化的關系重力做功等于重力勢能 WG= 重力做功是重力勢能變化的原因 WG>0 重力勢能 WG<0 重力勢能 彈簧彈力做功等于彈性勢能 W彈= 彈力做功是彈性勢能變化的原因 W彈>0 彈性勢能 W彈<0 彈性勢能 合外力做功等于 變化 W合= 合外力做功是物體動能變化的原因 W合>0 動能 W合<0 動能 機械能的變化 W其他= 除重力或系統內彈力以外的其他力做功是機械能變化的原因 W其他>0 機械能 W其他<0 機械能 一對滑動摩擦力做功與內能增加量 Ffl相對=Q (l相對指相對路程) 滑動摩擦力與 的乘積等于產生的熱量 一對滑動摩擦力做功的代數和總為負值,系統機械能減少,內能增加例1 質量為m的物體在升降機中,隨升降機豎直向上以大小為g(g為重力加速度)的加速度做勻減速直線運動,上升高度為h,在此過程中,物體的機械能( )A.增加mgh B.減少mghC.增加mgh D.減少mgh例2 (多選)(2023·臨汾市高一期末)如圖所示,在豎直平面內有一半徑為R的圓弧軌道,半徑OA水平、OB豎直,一個質量為m的小球自A點的正上方P點由靜止開始自由下落,小球沿圓弧軌道到達最高點B時恰好對軌道沒有壓力,已知AP=2R,重力加速度為g,則小球從P到B的運動過程中( )A.重力做功mgRB.機械能減少mgRC.合外力做功mgRD.克服摩擦力做功mgR二、摩擦力做功與熱量的產生如圖,質量為M、長為l0的木板靜止放置于光滑水平地面上,一質量為m的物塊(可視為質點)以速度v0從左端沖上木板,物塊和木板間的滑動摩擦力大小為Ff。當物塊滑至木板最右端時,兩者恰好達到共同速度v,且此時木板位移為l。(1)此過程中物塊的位移大小為多少?對物塊列出動能定理表達式。(2)對木板列出動能定理的表達式。(3)一對摩擦力對系統做的功為多少?(用Ff、l0表示);系統動能變化量為多少?(用M、m、v0、v表示);系統摩擦力做功的過程中產生的熱量是多少?(用M、m、v0、v表示),產生的熱量與一對滑動摩擦力對系統做功的大小相等嗎?這說明什么?例3 (多選)如圖所示,質量為M、長度為L的小車靜止在光滑水平面上,質量為m的小物塊(可視為質點)放在小車的最左端。現用一水平恒力F作用在小物塊上,使小物塊從靜止開始做勻加速直線運動。小物塊和小車之間的滑動摩擦力為Ff,小物塊滑到小車的最右端時,小車運動的距離為x。此過程中,以下結論正確的是( )A.小物塊到達小車最右端時具有的動能為(F-Ff)(L+x)B.小物塊到達小車最右端時,小車具有的動能為FfxC.小物塊和小車組成的系統因摩擦產生的熱量為Ff(L+x)D.小物塊和小車增加的機械能為F(x+L)-FfL例4 足夠長的傳送帶以速率v勻速轉動,一質量為m的小物塊A由靜止輕放于傳送帶上,如圖所示,當小物塊與傳送帶相對靜止時,產生的內能為( )A.mv2 B.2mv2C.mv2 D.mv2答案精析一、由功的定義,知此過程外力做功Fh物塊重力勢能增加了mgh對物塊在此過程,由動能定理有Fh-mgh=mv2-0則ΔEk=(F-mg)h物塊機械能變化量ΔE=mv2+mgh故ΔE=Fh。提煉·總結減少量 -ΔEp 減少 增加 減少量 -ΔEp 減少增加 動能 ΔEk 增加 減少 ΔE機 增加 減少相對路程 例1 C [物體減速上升,加速度方向向下,由牛頓第二定律可得mg-F=ma,解得F=mg,除重力外的其他力所做的功等于機械能的變化量,力F做正功,機械能增加,增加量為ΔE=Fh=mgh,故選C。]例2 AB [P、B高度差為R,重力做功為mgR,A正確;到達最高點B時恰好對軌道沒有壓力,則mg=m得vB=,所以合外力做功W=m=mgR,C錯誤;以OA所在平面為參考平面,初始機械能為E1=2mgR,末狀態機械能為E2=mgR+m,機械能變化量為ΔE=E2-E1=-mgR,則W克f=mgR,B正確,D錯誤。]二、(1)物塊位移大小x=l+l0,由動能定理-Ff(l+l0)=mv2-m ①(2)Ffl=Mv2 ②(3)由①②式相加-Ff(l+l0)+Ffl=mv2+Mv2-m ③即-Ffl0=mv2+Mv2-m ④一對摩擦力對系統做功為-Ffl0系統動能變化量為mv2+Mv2-m系統摩擦力做功過程中產生的熱量Q=m-(mv2+Mv2)由④式知,摩擦力做功產生的熱量與一對滑動摩擦力對系統做的功大小相等,故有Ffl相對=Q(l相對指相對路程)。例3 ABD [小物塊水平方向受到拉力F和摩擦力Ff的作用,根據動能定理得(F-Ff)(L+x)=mv2-0,即小物塊到達小車最右端時具有的動能為(F-Ff)(L+x),故A正確;小車相對地面的位移為x,水平方向僅受小物塊對小車的摩擦力作用,根據動能定理得Ffx=Mv'2,故B正確;小物塊相對小車的位移為L,則產生的熱量為Q=FfL,故C錯誤;外力做的功轉化為了系統的機械能還有摩擦產生的內能,所以小物塊和小車增加的機械能為ΔE=F(L+x)-FfL,故D正確。]例4 D [物塊A輕放于傳送帶上后立即做勻加速直線運動,加速度a==μg,勻加速過程前進的距離x1==,勻加速運動時間t==,該時間內傳送帶前進的距離x2=vt=v·=,所以物塊相對傳送帶滑動的距離Δx=x2-x1=,故產生的內能Q=μmg·Δx=μmg·=mv2,故D正確。] 展開更多...... 收起↑ 資源列表 第八章 專題強化 功能關系及其應用 學案(含答案).docx 第八章 專題強化 功能關系及其應用.pptx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫