高中化學(xué) 功能關(guān)系解析 新人教版必修2

1、功能關(guān)系”問題剖析在中學(xué)階段就功和能的關(guān)系而言，功是能量轉(zhuǎn)化的量度。具體地說，一方面做功過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程；另一方面做了多少功，就意味著轉(zhuǎn)化了多少能量，不同的力做功對(duì)應(yīng)著不同能量的變化,所以功能關(guān)系是解決物理問題的關(guān)鍵。 一與勢能變化有關(guān)的系列做功1. 重力做功與重力勢能的變化重力對(duì)某一物體做功的過程，是重力勢能和其他形式的能量相互轉(zhuǎn)化的過程。重力做正功，物體的重力勢能減少；重力做負(fù)功，即物體克服重力做功，物體的重力勢能增加。例1 .如圖，卷揚(yáng)機(jī)的繩索通過定滑輪用力拉位于粗糙面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動(dòng)。在移動(dòng)過程中，下列說法正確的是.力對(duì)木箱做的功等于木箱增加的動(dòng)能與木箱克服摩擦力

2、所做的功之和.力對(duì)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.木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力勢能.力對(duì)木箱做的功等于木箱增加的機(jī)械能與木箱克服摩擦力做的功之和解析：對(duì)于木箱來說，它克服重力所做的功，即重力對(duì)它做了負(fù)功，所以重力勢能增加，故C對(duì)。根據(jù)動(dòng)能定理得知: D對(duì)。2. 彈簧彈力做功與彈性勢能的變化彈簧彈力做功問題，高中階段不要求定量計(jì)算，只需要定性了解。彈簧彈力做正功，彈簧彈性勢能減少；彈簧彈力做負(fù)功，彈簧彈性勢能增加。彈性勢能的大小與彈簧的形變量有關(guān)，形變量越大，彈性勢能越大，形變量越小，彈性勢能越小，而與彈簧是由于拉伸還是壓縮而引起的形變無關(guān)。對(duì)于同一個(gè)彈簧，形變量相

3、同，不管是拉伸還是壓縮，彈性勢能都相同。3 . 分子力做功與分子勢能的變化分子力做功與分子勢能的關(guān)系，也只需要定性的了解。分子力做正功，分子勢能減少；分子力做負(fù)功，分子勢能增加。取分子間距離無限遠(yuǎn)處為勢能零點(diǎn)，分子勢能的變化關(guān)系如圖所示。例2 分子動(dòng)理論較好地解釋了物質(zhì)的宏觀熱力學(xué)性質(zhì)。據(jù)此可判斷下列說法中錯(cuò)誤的是A、顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停的作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性B、分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大，一定先減小后增大C、分子勢能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大D、在真空、高溫條件下，可以利用分子擴(kuò)散向半導(dǎo)體材料摻入其它元素解析:A是布朗運(yùn)動(dòng),故A正

4、確, 分子間的相互作用力與分子間距離有關(guān),故B錯(cuò).由上面圖知C正確, 由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)知D正確。4. 電場力做功與電勢能的變化電場力做功的過程是電荷電勢能和其他形式能量相互轉(zhuǎn)化的過程，電場力做正功，電荷電勢能減少；電場力做負(fù)功，電荷電勢能增加。例3 如圖所示，在粗糙水平面上固定一點(diǎn)電荷 Q，在 M點(diǎn)無初速釋放一帶有恒定電量的小物塊，小物塊在 Q的電場中運(yùn)動(dòng)到 N點(diǎn)靜止，則從 M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中,下列說法正確的是A小物塊所受電場力逐漸減小；B小物塊具有的電勢能逐漸減??；CM點(diǎn)的電勢一定高于 N點(diǎn)的電勢；D小物塊電勢能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功。解析：由題意可知，小物塊從 M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的

5、過程中電場力做正功，所以小物塊具有的電勢能逐漸減小，故B對(duì)；又因?yàn)樵撾妶鍪屈c(diǎn)電荷形成的電場，N點(diǎn)比M點(diǎn)離點(diǎn)電荷的位置遠(yuǎn)，場強(qiáng)逐漸減小，所以從 M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中小物塊所受電場力逐漸減小，故A對(duì)；由于最后物體靜止，根據(jù)能量守恒，可知小物塊電勢能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功，故D對(duì)。至于C選項(xiàng)，由于點(diǎn)電荷電性不確定，故該選項(xiàng)C錯(cuò)誤。二合外力做功與動(dòng)能的變化動(dòng)能定理合外力對(duì)某一個(gè)物體做功的過程，是物體動(dòng)能與其它形式能量相互轉(zhuǎn)化的過程。合外力做正功，物體的動(dòng)能增加；合外力做負(fù)功，物體的動(dòng)能減少。合外力所做的總功等于物體動(dòng)能的變化量，這就是動(dòng)能定理。(動(dòng)能的變化量是末動(dòng)能減去初動(dòng)能), 利用

6、動(dòng)能定理解題，可以不涉及過程中力的作用情況以及運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)，關(guān)心的只是過程中的能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系和過程的始末狀態(tài)。ABC例4 . 如圖所示，質(zhì)量m=60kg的高山滑雪運(yùn)動(dòng)員，從A點(diǎn)由靜止開始沿滑道滑下，然后由B點(diǎn)水平飛出，最后落在斜坡上的C點(diǎn)。已知BC連線與水平方向成角=37，AB兩點(diǎn)間的高度差為hAB=25m，B、C兩點(diǎn)間的距離為s=75m，（g取10m/s2，sin37=0.60，cos37=0.80）求：運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)飛出時(shí)的速度vB的大小。運(yùn)動(dòng)員從A滑到B的過程中克服摩擦力所做的功。 解析：本題第（2）問所涉及的問題，就是用動(dòng)能定理解決。運(yùn)動(dòng)員從A滑到B的過程中，有重力做正功，摩擦力做負(fù)功，所以

7、根據(jù)動(dòng)能定理得，在利用第（1）問所得vB的大小，即可解決。三氣體做功與氣體內(nèi)能的變化氣體體積膨脹，對(duì)外做功，其體內(nèi)能減少；氣體體積被壓縮，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增加。在熱學(xué)問題中，這一類問題很使學(xué)生頭疼。因?yàn)?，改變氣體內(nèi)能有兩種方式：做功和熱傳遞。在改變氣體體積的時(shí)候，是否發(fā)生熱傳遞還必須考慮，而這就對(duì)學(xué)生提出了比較高的要求。例5. 對(duì)一定量的氣體，下列說法正確的是A、在體積緩慢地不斷增大的過程中，氣體一定對(duì)外界做功B、在壓強(qiáng)不斷增大的過程中，外界對(duì)氣體一定做功C、在體積不斷被壓縮的過程中，內(nèi)能一定增加D、在與外界沒有發(fā)生熱量交換的過程中，內(nèi)能一定不變解析：氣體體積增大，意味著氣體對(duì)外做功，

8、所以A對(duì)；但是，氣體壓強(qiáng)增大有可能是因?yàn)闅怏w溫度增加引起，而溫度的增加則可能是因?yàn)槲諢崃康木壒?，所以B錯(cuò)；氣體被壓縮，外界對(duì)氣體做功，但是同時(shí)有可能伴隨放熱過程，所以氣體內(nèi)能不一定增加，故C錯(cuò)；與外界發(fā)生熱量交換，即熱傳遞，只是改變內(nèi)能方式之一，因此，沒有發(fā)生這種方式，并不意味著內(nèi)能就不可能變化，故D錯(cuò)。四安培力做功與電能的變化安培力做功問題，一般發(fā)生在導(dǎo)體棒切割磁感線問題中。安培力做負(fù)功，即“外力”克服安培力做多少功，就有多少其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電磁能。而這些轉(zhuǎn)化而來的電磁能有往往會(huì)緊接著轉(zhuǎn)化為電阻所散發(fā)的熱量。例6. 如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4T的勻強(qiáng)磁場中，讓長為0.5m、電阻為0

9、.1的導(dǎo)體ab在金屬框上以10m/s的速度向右勻速滑動(dòng),如電阻R1=6，R2=4，其它導(dǎo)線上的電阻可忽略不計(jì)，求：（1）導(dǎo)體ab中的電流強(qiáng)度與方向；（2）為使ab棒勻速運(yùn)動(dòng)，外力的機(jī)械功率；（3）ab棒中轉(zhuǎn)化成電能的功率，并比較機(jī)械功率與轉(zhuǎn)化功率是否相等。解：（1）根據(jù)右手定則，可得電流方向?yàn)閎a。又當(dāng)體棒切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E=Blv=2（v），所以根據(jù)歐姆定律得。（2）ab棒勻速運(yùn)動(dòng)，所以有F外=F安，而F安 =BLI；所以。（3）由于ab棒勻速運(yùn)動(dòng)，所以有F外=F安，所以根據(jù)安培力做功與電能轉(zhuǎn)化的關(guān)系可知，機(jī)械功率與轉(zhuǎn)化功率相等。具體計(jì)算P=I2R=1.6（W），也可以得到P機(jī)=P電。

10、 五摩擦力做功與相關(guān)能量的轉(zhuǎn)化摩擦力在我們所研究的問題中總是成對(duì)出現(xiàn)的，一對(duì)互為作用力與反作用力的摩擦力對(duì)兩個(gè)物體構(gòu)成的物體系統(tǒng)所做的總功，可以用來衡量相對(duì)應(yīng)的過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能，或者是物體系統(tǒng)增加的內(nèi)能，即產(chǎn)生的熱量，可表示為。(S相對(duì)是相對(duì)位移或路程)例7.兩塊長木板A和B，質(zhì)量相等m= 1kg，長度都是l=1.0m，緊貼在一起靜置于光滑的地面上，令一小物體C，質(zhì)量與長木板相等，可視作質(zhì)點(diǎn)，位于木板A的左端，如圖1所示，現(xiàn)給物體一個(gè)水平向右的瞬時(shí)沖量，沖量的大小為2Ns(設(shè)施沖量的時(shí)間極短)，已知物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.10。問木板A最終運(yùn)動(dòng)的速度為多少？解析：假設(shè)：物塊在木板A上滑行x后便停在A上，與A和B相對(duì)靜止，因此， 對(duì)物塊有： 對(duì)A和B有： 對(duì)于（物塊A和B）構(gòu)成的系統(tǒng)，根據(jù)動(dòng)量守恒有解得：m1.0m，所以，假設(shè)不符：C 要滑離木板A 并在木板B上滑動(dòng)。第一階段，物塊在木板A上滑動(dòng)距離l后，到達(dá)木板B，設(shè)在C剛滑離A時(shí)，C的速度為u，這時(shí)A與B的速度相等，設(shè)為V，在這一