高三物理專題復(fù)習(xí)課件：功能問題的綜合應(yīng)用

1、功能問題的綜合應(yīng)用要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn)課 前 熱 身能力思維方法延伸拓展要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn)一、功能關(guān)系 1.功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做功的過程總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，且做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化 2.在能的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中，總能量守恒： (1)某種形式的能減少，一定有等量的其他形式的能增加 (2)某物體的能量減少，一定等于其他物體的能量的增加要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn)二、摩擦力做功的特點(diǎn) (1)靜摩擦力做功的特點(diǎn). 靜摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功. 在靜摩擦力做功的過程中，有機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)移(靜摩擦力起著傳遞機(jī)械能的作用)，而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. 相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對(duì)靜摩擦力所做的總功等于0.

2、要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn)(2)滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn). 滑動(dòng)摩擦力可以對(duì)物體做正功，也可以對(duì)物體做負(fù)功，還可以不做功(比如木塊在固定的桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)摩擦力對(duì)桌子就不做功). 滑動(dòng)摩擦力做功的過程中，能量的變化有兩種情況：一是相互摩擦的物體之間有部分機(jī)械能的轉(zhuǎn)移；二是有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn)一對(duì)滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)做的總功(或稱凈功)總是負(fù)值，其絕對(duì)值等于滑動(dòng)摩擦力f與相對(duì)位移s相的乘積(與參照物的選取無關(guān)，其中某個(gè)摩擦力做功的大小與參照物的選取有關(guān))，恰等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能，亦即等于轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能，可寫成fs相=Q.要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn)三、用動(dòng)量和能量關(guān)系解決綜合題 (1)對(duì)單個(gè)物體，可用牛頓第二定律及動(dòng)

3、能定理求解. (2)研究對(duì)象是兩個(gè)(或兩個(gè)以上)相互作用的物體(特別是不要計(jì)算相互作用的內(nèi)力時(shí))，優(yōu)先考慮兩個(gè)守恒定律，涉及相對(duì)距離(或路程)時(shí)宜 先考慮能量守恒定律.課 前 熱 身1.關(guān)于功和能的下列說法中，不正確的是(CD)A.能是物體具有做功的本領(lǐng)B.功是能量轉(zhuǎn)化的量度C.功是過程量，能也是過程量D.功和能具有相同的單位，它們的意義完全相同課 前 熱 身2.一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)只有重力對(duì)物體做正功，必然有(BC)A.物體的重力勢(shì)能增加B.物體的動(dòng)能增大C.物體的機(jī)械能保持不變D.物體的機(jī)械能增加課 前 熱 身3.起重機(jī)在把質(zhì)量為m的物體以加速度a勻加速提升H高度的過程中，繩的拉力做功為m(g+a)

4、H，物體克服重力做功為mgH.課 前 熱 身4.在25m高的塔頂，將質(zhì)量為1kg的小球以20m/s的速度水平拋出，不計(jì)空氣阻力，則在開始下落至將要到達(dá)地面的過程中，小球的動(dòng)能增加了250J，機(jī)械能增加了0J.(g取10m/s2)課 前 熱 身5.質(zhì)量為4.0kg的物體A靜止在水平桌面上，另一個(gè)質(zhì)量為2.0kg的物體B以5.0m/s的水平速度與物體A相撞，碰撞后物體B以1.0m/s的速度反向彈回，相撞過程中損失的機(jī)械能為6J.能力思維方法【例1】一塊質(zhì)量為m的木塊放在水平地面上，用一根彈簧連著木塊，如圖6-5-1所示.用恒力F拉彈簧，使木塊離開地面，如果力F的作用點(diǎn)向上移動(dòng)的距離為h，則(C)圖

5、6-5-1能力思維方法A.木塊的重力勢(shì)能增加了FhB.木塊的機(jī)械勢(shì)能增加了FhC.拉力F所做的功為FhD.木塊的動(dòng)能增加了Fh能力思維方法【解析】在力F的作用點(diǎn)上升h的過程中，力F所做的功為Fh，故C正確.對(duì)于木塊來說動(dòng)能增加，重力勢(shì)能也增加，彈簧的彈性勢(shì)能也增加.根據(jù)功能關(guān)系，拉力F做的功等于彈簧的彈性勢(shì)能增加與物體(木塊)重力勢(shì)能、動(dòng)能增加的總和，故A、B、D均不正確.能力思維方法【例2】如圖6-5-2所示，一輛質(zhì)量m=2kg的平板車，左端放有質(zhì)量M=3kg的小滑塊.滑塊與平板車之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4.圖6-5-2能力思維方法開始時(shí)平板車和滑塊共同以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右

6、運(yùn)動(dòng)，并與豎直墻壁發(fā)生碰撞，設(shè)碰撞時(shí)間極短且碰撞后平板車速度大小保持不變，但方向與原來相反，平板車足夠長，以至滑塊不會(huì)滑到平板車右端.取g=10m/s2求：(1)平板車第一次與墻壁碰撞后向左運(yùn)動(dòng)的最大距離.(2)平板車第二次與墻壁碰撞前瞬間的速度v.(3)為使滑塊始終不會(huì)滑到平板車右端，平板車至少多長?能力思維方法【解析】(1)選平板車為研究對(duì)象，研究平板車與墻壁碰撞后向左運(yùn)動(dòng)的過程，設(shè)平板車向左運(yùn)動(dòng)的最大距離為s，根據(jù)動(dòng)能定理得 -Mgs=0-1/2mv20 解得: s=mv20/(2Mg) =(222)/(20.4310)m=0.33m.能力思維方法(2)選滑塊與板車組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，

7、當(dāng)板車向左運(yùn)動(dòng)最大距離處時(shí)，滑塊具有向右的速度，由于摩擦力作用，使板車又向右運(yùn)動(dòng)，研究滑塊與板車相互作用的過程，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得 Mv0-mv0=(M+m)v解得平板車第二次與墻壁碰撞前瞬間的速度為 v=(M-m)/(M+m)v0=(1/5)v0=0.4m/s能力思維方法(3)最終板車停在墻邊，動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，設(shè)滑塊相對(duì)板車的總位移為l，根據(jù)滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)有: 1/2(M+m)v20=Mgl 解得:l=(M+m)v20/(2Mg) 代入數(shù)據(jù)得 l=(3+2)22/(20.4310)m=0.833m.l即為平板車的最短長度.能力思維方法【解題回顧】本題在分析清楚物理過程的前提下，關(guān)鍵

8、是利用摩擦力做功的特點(diǎn)解決問題.特別是Q=Fs相對(duì)大家要學(xué)會(huì)正確應(yīng)用.能力思維方法【例3】如圖6-5-4所示，AB與CD為兩個(gè)斜面，其上部足夠長，下部分別與一個(gè)光滑的圓弧面的兩端相切(OE為整個(gè)軌道的對(duì)稱軸).圓弧的圓心角為120，半徑R=2.0m,一個(gè)物體在離弧底E高度h=3.0m處，以速率v0=4.0m/s沿斜面運(yùn)動(dòng).若物體與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.02,求：該物體在AB與CD斜面上(除圓弧部分)一共能夠走多長的路程.圖6-5-4能力思維方法【解析】因?yàn)閙gsin60mgcos60，所以物體不可能在斜面部分靜止.物體沿斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)摩擦力總對(duì)其做負(fù)功，使其機(jī)械能不斷減少，物體沿斜面來回上升

9、的高度越來越小，最終只能在光滑圓弧BEC部分來回運(yùn)動(dòng)(在B、C處時(shí)速度為0).整個(gè)過程中滑動(dòng)摩擦力大小恒定f=mgcos60，所以摩擦力的功Wf=-fs路程，根據(jù)功能關(guān)系，其大小決定于物體機(jī)械能的變化，能力思維方法即: fs路程=(1/2mv20+mgh)-mgOE(1-cos60) 其中f=mgcos60，重力勢(shì)能參考平面為過E的水平面.解得：s路程=280m延伸拓展【例4】左端固定一長為l的輕彈簧，且質(zhì)量為M的小車靜止在光滑水平面上，其右端有一質(zhì)量為m的小銅塊以速度v0向左運(yùn)動(dòng)，并與彈簧相碰，而后恰好停在小車右端(沒與右壁作用).如圖6-5-5所示，求銅塊與彈簧作用過程中彈簧獲得的最大彈性

10、勢(shì)能.圖6-5-5延伸拓展【解析】鋼塊將彈簧壓縮到最短過程中銅塊與小車具有相同速度v，由動(dòng)量守恒得: mv0=(m+M)v 從開始向左運(yùn)動(dòng)到彈簧壓縮到最短的過程中，克服阻力做功設(shè)為Wf，彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能為Epm，由 能量守恒得1/2mv20-Wf=1/2(m+M)v2+Epm. 后來銅塊回到右端過程中，動(dòng)量守恒、能量守恒 (m+M)v=(m+M)v 1/2(m+M)v2+Epm-Wf=1/2(m+M)v2得: Wf=Epm=m(Mv20)/4(m+M)延伸拓展【例6】在光滑水平面上，有一質(zhì)量m1=20kg的小車，通過一根幾乎不可伸長的輕繩與另一質(zhì)量m2=25kg的拖車連接，一質(zhì)量m3=1

11、5kg的物體放在拖車的平板上，物體與平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,開始時(shí)，拖車靜止，繩未拉緊，如圖6-5-2所示，圖6-5-6延伸拓展小車以v0=3m/s的速度前進(jìn).求： (1)m1、m2、m3以同一速度前進(jìn)時(shí)，其速度的大小. (2)物體在拖車平板上移動(dòng)的距離.延伸拓展【解析】整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程可分成兩個(gè)階段：繩子被拉緊時(shí)，m1與m2獲得共同速度，m1、m2系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，但有機(jī)械能的損失.此時(shí)m3的速度還為0.繩子拉緊后，在摩擦力作用下m3加速，m1與m2減速，m3與m2間有相對(duì)滑動(dòng)，直至三者速度相等，一起運(yùn)動(dòng).此階段系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒，但可由動(dòng)能定理求解.繩剛被拉緊時(shí)，設(shè)m1與m2的共同速度為v1，m1和m2系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有：m1v0=(m1+m2)v1、解得：v1=4/3m/s.延伸拓展 再對(duì)m1、m2、m3系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒得： m1v0=(m1+m2+m3)v2解得：v2=1m/s 繩拉緊后，物體在拖車上相對(duì)滑動(dòng)，設(shè)拖車位移為s1，物體位移為s2，分別