功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng).ppt

第4講 功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用,1(單選) (2012江蘇卷，3)如圖241所 示，細(xì)線的一端固定于O點(diǎn)，另一端系 一小球在水平拉力作用下，小球以恒 定速率在豎直平面內(nèi)由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn) 在此過(guò)程中拉力的瞬時(shí)功率變化情況是 ( ) A逐漸增大 B逐漸減小 C先增大，后減小 D先減小，后增大,圖241,2(單選)(2013江蘇單科，5)水平面上，一白球與一靜止的灰球碰撞，兩球質(zhì)量相等碰撞過(guò)程的頻閃照片如圖242所示，據(jù)此可推斷，碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的動(dòng)能約占碰撞前動(dòng)能的 ( ),圖242,A30% B50% C70% D90%,3(多選)(2013江蘇卷，9)如圖243所示，水平桌面上的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與小物塊相連彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)物塊位于O點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)物塊的質(zhì)量為m，ABa，物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.現(xiàn)用水平向右的力將物塊從O點(diǎn)拉至A點(diǎn)，拉力做的功為W.撤去拉力后物塊由靜止向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)O點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零重力加速度為g.則上述過(guò)程中 ( ),圖243,圖244,(1)若彈簧的勁度系數(shù)為k，求輕桿開(kāi)始移動(dòng)時(shí)，彈簧的壓縮量x； (2)求為使裝置安全工作，允許該小車撞擊的最大速度vm； (3)討論在裝置安全工作時(shí)，該小車彈回速度v和撞擊速度v的關(guān)系,主要題型：選擇題、計(jì)算題 熱點(diǎn)聚焦 (1)功、功率的理解及定量計(jì)算，往往與圖象相結(jié)合 (2)動(dòng)能定理的應(yīng)用 (3)機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 (4)滑動(dòng)摩擦力做功情況下的功能關(guān)系問(wèn)題,命題趨勢(shì) (1)結(jié)合直線運(yùn)動(dòng)考查功、功率的理解及計(jì)算 (2)對(duì)動(dòng)能定理的考查，可能出現(xiàn)以下情景： 物體在單一過(guò)程中受恒力作用，確定物體動(dòng)能的變化 物體經(jīng)歷多個(gè)過(guò)程，受多個(gè)力的作用，且每個(gè)過(guò)程中所受力的個(gè)數(shù)可能不同，確定物體動(dòng)能的變化 在一個(gè)復(fù)雜的綜合問(wèn)題的某一過(guò)程，應(yīng)用牛頓第二定律與動(dòng)能定理相結(jié)合，分析力的做功或物體的動(dòng)能變化情況,考向一 功、功率的理解與計(jì)算,【典例1】 (單選)(2013江蘇蘇北三市二模，2)下列關(guān)于石塊在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速率v、加速度a、水平方向的位移x和重力的瞬時(shí)功率P隨時(shí)間t變化的圖象中，正確的是 ( ),圖245,求功的主要方法： 公式法：WFlcos 其關(guān)鍵：利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求位移和利用牛頓第二定律求力 動(dòng)能定理法：W合Ek 其關(guān)鍵：分析各力做功情況及物體的動(dòng)能變化,【預(yù)測(cè)1】 (單選)某中學(xué)科技小組制作的利用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)小車的裝置當(dāng)太陽(yáng)光照射到小車上方的光電板時(shí)，光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車前進(jìn)若質(zhì)量為m的小車在平直的水泥路上從靜止開(kāi)始沿直線加速行駛，經(jīng)過(guò)時(shí)間t前進(jìn)的距離為s，且速度達(dá)到最大值vm.設(shè)這一過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的功率恒為P，小車所受阻力恒為F，那么這段時(shí)間內(nèi) ( ),【預(yù)測(cè)2】 (多選)放在粗糙水平面上的物體受到水平拉力的作用，在06 s內(nèi)其速度與時(shí)間的圖象和該拉力的功率與時(shí)間的圖象分別如圖246甲、乙所示下列說(shuō)法正確的是 ( ),圖246,A06 s內(nèi)物體的位移大小為30 m B06 s內(nèi)拉力做的功為70 J C合外力在06 s內(nèi)做的功與02 s內(nèi)做的功相等 D滑動(dòng)摩擦力的大小為5 N,考向二 動(dòng)能定理的應(yīng)用,【典例2】 如圖247所示，水平路面CD的右側(cè)有一長(zhǎng)L12 m的板M，一物塊放在板M的最右端，并隨板一起向左側(cè)固定的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，板M的上表面與平臺(tái)等高平臺(tái)的上表面AB長(zhǎng)s3 m，光滑半圓軌道AFE豎直固定在平臺(tái)上，圓軌道半徑R0.4 m，最低點(diǎn)與平臺(tái)AB相切于A點(diǎn),圖247,當(dāng)板M的左端距離平臺(tái)L2 m時(shí)，板與物塊向左運(yùn)動(dòng)的速度v08 m/s.當(dāng)板與平臺(tái)的豎直墻壁碰撞后，板立即停止運(yùn)動(dòng)，物塊在板上滑動(dòng)，并滑上平臺(tái)已知板與路面的動(dòng)摩擦因數(shù)10.05，物塊與板的上表面及軌道AB的動(dòng)摩擦因數(shù)20.1，物塊質(zhì)量m1 kg，取g10 m/s2. (1)求物塊進(jìn)入圓軌道時(shí)對(duì)軌道上的A點(diǎn)的壓力； (2)判斷物塊能否到達(dá)圓軌道的最高點(diǎn)E.如果能，求物塊離開(kāi)E點(diǎn)后在平臺(tái)上的落點(diǎn)到A點(diǎn)的距離；如果不能，則說(shuō)明理由,審題流程 第一步：抓好過(guò)程分析構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型,第二步：抓好關(guān)鍵點(diǎn)找出突破口,應(yīng)用動(dòng)能定理解題的基本步驟,圖248,【預(yù)測(cè)4】 如圖249所示，在光滑水平地面 上放置質(zhì)量M2 kg的長(zhǎng)木板，木板 上表面與固定的豎直弧形軌道相切 一質(zhì)量m1 kg的小滑塊自A點(diǎn)沿弧 面由靜止滑下，A點(diǎn)距離長(zhǎng)木板上表面高度h0.6 m滑塊在木板上滑行t1 s后，和木板以共同速度v1 m/s勻速運(yùn)動(dòng)，取g10 m/s2.求： (1)滑塊與木板間的摩擦力； (2)滑塊沿弧面下滑過(guò)程中克服摩擦力做的功； (3)滑塊相對(duì)木板滑行的距離及在木板上產(chǎn)生的熱量,圖249,考向三 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用,【典例3】 (2013浙江卷，23)山谷中有三塊石頭和一根不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)青藤，其示意圖如圖2410.圖中A、B、C、D均為石頭的邊緣點(diǎn)，O為青藤的固定點(diǎn)，h11.8 m，h24.0 m，x14.8 m，x28.0 m開(kāi)始時(shí)，質(zhì)量分別為M10 kg和m2 kg的大、小兩只滇金絲猴分別位于左邊和中間的石頭上，當(dāng)大猴發(fā)現(xiàn)小猴將受到傷害時(shí)，迅速?gòu)淖筮吺^的A點(diǎn)水平跳至中間石頭,大猴抱起小猴跑到C點(diǎn)，抓住青藤下端，蕩到右邊石頭上的D點(diǎn)，此時(shí)速度恰好為零運(yùn)動(dòng)過(guò)程中猴子均可看成質(zhì)點(diǎn)，空氣阻力不計(jì)，重力加速度g10 m/s2.求：,圖2410,用機(jī)械能守恒定律解題的基本思路,【預(yù)測(cè)5】 (多選)如圖2411所示，勁度系數(shù)為 k的輕質(zhì)彈簧，一端系在豎直放置的半 徑為R的圓環(huán)頂點(diǎn)P，另一端系一質(zhì)量 為m的小球，小球穿在圓環(huán)上做無(wú)摩 擦的運(yùn)動(dòng)設(shè)開(kāi)始時(shí)小球置于A點(diǎn)， 彈簧處于自然狀態(tài)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速率為v，對(duì)圓環(huán)恰好沒(méi)有壓力下列分析正確的是 ( ),圖2411,【預(yù)測(cè)6】 如圖2412所示，在豎直平面內(nèi)有 一固定光滑軌道，其中AB是長(zhǎng)為R的 水平直軌道，BCD是圓心為O、半徑 為R的圓弧軌道，兩軌道相切于B點(diǎn) 在外力作用下，一小球從A點(diǎn)由靜止 開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)撤除外力已知小球剛好能沿圓軌道經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)C，重力加速度大小為g.求：,圖2412,考向四 功能關(guān)系的應(yīng)用,力學(xué)中常見(jiàn)的功能關(guān)系,【典例4】 (多選)(2013江蘇無(wú)錫一模，6)如圖2413，木塊A放在木板B的左端，A、B間接觸面粗糙，用恒力F將木塊A拉到木板B的右端第一次將B固定在水平地面上，第二次將B放在光滑水平地面上，則前后兩個(gè)過(guò)程中相同的量是 ( ),圖2413,1解決功能關(guān)系問(wèn)題應(yīng)該注意的兩個(gè)方面 (1)分析清楚是什么力做功，并且清楚該力做正功，還是做負(fù)功；根據(jù)功能之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，判定能的轉(zhuǎn)化形式，確定能量之間的轉(zhuǎn)化多少 (2)也可以根據(jù)能量之間的轉(zhuǎn)化情況，確定是什么力做功，尤其可以方便計(jì)算變力做功的多少 2易錯(cuò)易混點(diǎn) E內(nèi)Ff l相對(duì)中l(wèi)相對(duì)為相對(duì)滑動(dòng)的兩物體間相對(duì)滑行路徑的總長(zhǎng)度,【預(yù)測(cè)7】 (多選)如圖2414所示，在粗糙的水平面上，質(zhì)量相等的兩個(gè)物體A、B間用一輕質(zhì)彈簧相連組成系統(tǒng)且該系統(tǒng)在水平拉力F作用下以相同加速度保持間距不變一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們的總動(dòng)能為2Ek時(shí)撤去水平力F，最后系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)不計(jì)空氣阻力，認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，從撤去拉力F到系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 ( ),圖2414,【預(yù)測(cè)8】 (單選)如圖2415所示，甲、乙兩種粗糙面不同的傳送帶，傾斜于水平地面放置，以同樣恒定速率v向上運(yùn)動(dòng)現(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物體(視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在A處，小物體在甲傳送帶上到達(dá)B處時(shí)恰好達(dá)到傳送帶的速率v，在乙傳送帶上到達(dá)離B豎直高度為h的C處時(shí)達(dá)到傳送帶的速率v.已知B處離地面的高度皆為H.則在物體從A到B的過(guò)程中 ( ),圖2415,A兩種傳送帶與小物體之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同 B將小物體傳送到B處，兩種傳送帶消耗的電能相等 C兩種傳送帶對(duì)小物體做功相等 D將小物體傳送到B處，兩種系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量相等,解析 小物體在兩種傳送帶上均做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小agcos gsin ，在速度達(dá)到v的過(guò)程中，小物體在甲傳送帶上的位移s較大，根據(jù)公式v22as可知小物體在甲傳送帶上時(shí)的加速度較小，易知小物體與甲傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)較小，選項(xiàng)A錯(cuò)；在小物體從A到B的過(guò)程中，根據(jù)功能關(guān)系可知傳送帶對(duì)小物體做的功等于小物體機(jī)械能的增加量，選項(xiàng)C正確；,在將小物體傳送到B處的過(guò)程中，傳送帶消耗的電能等于系統(tǒng)增加的機(jī)械能與產(chǎn)生的內(nèi)能之和，兩種系統(tǒng)增加的機(jī)械能相等，產(chǎn)生的內(nèi)能不等，所以消耗的電能不等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤 答案 C,審題技巧與策略 在審題過(guò)程中，要特別注意以下幾個(gè)方面： 第一，題中給出什么 第二，題中要求什么 第三，題中隱含什么 第四，怎樣把物理情景轉(zhuǎn)化為具體的物理?xiàng)l件,技法四 計(jì)算題解題技巧,理解題意的具體方法是： 1認(rèn)真審題，捕捉關(guān)鍵詞. 如“最多”、“最大”、“最長(zhǎng)”、“最短”、“剛好”、“瞬間”等 2認(rèn)真審題，挖掘隱含條件 3審題過(guò)程要注意畫好情境示意圖，把物理圖景轉(zhuǎn)化為物理?xiàng)l件 4審題過(guò)程要建立正確的物理模型 5在審題過(guò)程中要特別注意題中的臨界條件,【典例】 電動(dòng)機(jī)通過(guò)一質(zhì)量不計(jì)的輕繩用定滑輪吊起質(zhì)量為8 kg的物體已知繩能承受的最大拉力為120 N電動(dòng)機(jī)的輸出功率可以調(diào)節(jié)，其最大功率為1 200 W若將此物體由靜止開(kāi)始用最快方式上升90 m(物體在吊高到接近90 m時(shí)已開(kāi)始以最大速度勻速上升)，試求所需最短時(shí)間為多少？(g取10 m/s2),審題路線圖 PFv知：剛開(kāi)始，v很小，如果電動(dòng)機(jī)以額定功率工作，則F很大，F(xiàn)等于最大承受力120 N，故據(jù)題目物理情景有：,【即學(xué)即練】 (2013北京卷，23)蹦床比賽分成預(yù)備運(yùn)動(dòng)和比賽動(dòng)作兩個(gè)階段最初，運(yùn)動(dòng)員靜止站在蹦床上；在預(yù)備運(yùn)動(dòng)階段，他經(jīng)過(guò)若干次蹦跳，逐漸增加上升高度，最終達(dá)到完成比賽動(dòng)作所需的高度；此后，進(jìn)入比賽動(dòng)作階段 把蹦床簡(jiǎn)化為一個(gè)豎直放置的輕彈簧，彈力大小Fkx(x為床面下沉的距離，k為常量)質(zhì)量m50 kg的運(yùn)動(dòng)員靜止站在蹦床上，床面下沉x00.10 m；,在預(yù)備運(yùn)動(dòng)中