高考物理功能關(guān)系-

1、 4 功能關(guān)系 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律教學(xué)目標(biāo)：理解功和能的關(guān)系，能夠應(yīng)用動(dòng)量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決有關(guān)動(dòng)量和能量的綜合問(wèn)題。教學(xué)重點(diǎn)：動(dòng)量能量綜合問(wèn)題的解決方法教學(xué)難點(diǎn)：應(yīng)用動(dòng)量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決動(dòng)量能量綜合問(wèn)題教學(xué)方法：講練結(jié)合教學(xué)過(guò)程：一、功能關(guān)系 做功的過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，功是能量轉(zhuǎn)化的量度。 能量守恒和轉(zhuǎn)化定律是自然界最基本的定律之一。而在不同形式的能量發(fā)生相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，功扮演著重要的角色。本章的主要定理、定律都是由這個(gè)基本原理出發(fā)而得到的。 需要強(qiáng)調(diào)的是：功是一種過(guò)程量，它和一段位移（一段時(shí)間）相對(duì)應(yīng)；而能是一種狀態(tài)量，它與一個(gè)時(shí)刻相對(duì)應(yīng)。兩者的單位是相同的（都是J），但不能說(shuō)功就是

2、能，也不能說(shuō)“功變成了能”。 復(fù)習(xí)本章時(shí)的一個(gè)重要課題是要研究功和能的關(guān)系，尤其是功和機(jī)械能的關(guān)系：突出：“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這一基本概念。物體動(dòng)能的增量由外力做的總功來(lái)量度： W外=Ek，這就是動(dòng)能定理。物體重力勢(shì)能的增量由重力做的功來(lái)量度： WG= -EP，這就是勢(shì)能定理。二、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律 能量及不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化另一種形式，或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，其總量不變。物體機(jī)械能的增量由重力以外的其他力做的功來(lái)量度：W其它=E機(jī)，（W其它表示除重力以外的其它力做的功），這就是機(jī)械能定理。當(dāng)W其它=0時(shí)，說(shuō)明只有重力做功，所以系統(tǒng)的

3、機(jī)械能守恒。一對(duì)互為作用力反作用力的摩擦力做的總功，用來(lái)量度該過(guò)程系統(tǒng)由于摩擦而減小的機(jī)械能，也就是系統(tǒng)增加的內(nèi)能。f d=Q（d為這兩個(gè)物體間相對(duì)移動(dòng)的路程）.【例1】 質(zhì)量為m的物體在豎直向上的恒力F作用下減速上升了H，在這個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的有A.物體的重力勢(shì)能增加了mgHB.物體的動(dòng)能減少了FHC.物體的機(jī)械能增加了FH D.物體重力勢(shì)能的增加小于動(dòng)能的減少解析：由以上三個(gè)定理不難得出正確答案是A、C2【例3】 如圖所示，一根輕彈簧下端固定，豎立在水平面上。其正上方A位置有一只小球。小球從靜止開(kāi)始下落，在B位置接觸彈簧的上端，在C位置小球所受彈力大小等于重力，在D位置小球速度減小

4、到零。小球下降階段下列說(shuō)法中正確的是 A在B位置小球動(dòng)能最大 B在C位置小球動(dòng)能最大 C從AC位置小球重力勢(shì)能的減少大于小球動(dòng)能的增加 D從AD位置小球重力勢(shì)能的減少等于彈簧彈性勢(shì)能的增加ABCD選B、C、D 【例3】一小物體以100J的初動(dòng)能滑上斜面，當(dāng)動(dòng)能減少80 J時(shí)機(jī)械能減少32 J則當(dāng)物體滑回原出發(fā)點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為多少? 答案 20 J【例4】滑塊以速率v1靠慣性沿固定斜面由底端向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)速率為v2，且v2 EPABC例5. 固定光滑斜面體的傾角為=30，其上端固定一個(gè)光滑輕質(zhì)滑輪，A、B 是質(zhì)量相同的物塊m=1 kg ，用細(xì)繩連接后放置如右圖，從靜止釋放兩物體。當(dāng)B落地后

5、不再?gòu)椘穑珹再次將繩拉緊后停止運(yùn)動(dòng)。問(wèn)：（1）B 落地時(shí)A 的速度？ （2）A 沿斜面上升的最大位移？ （3）從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到A、B 均停止運(yùn)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)損失了多少機(jī)械能？BA=30h=0.2m解法1：（1）由牛頓定律, 對(duì)B: mg T = ma對(duì)A: T-mgsin 30 =ma a=0.25g=2.5m/s2 v2=2ah v=1m/s（2）B 落地后，對(duì)A 物體，用機(jī)械能守恒定律-mgSsin 30 = 0 - mv2/2 S=0.1mA 沿斜面上升的最大位移為0.3m.(3)E=mgh/2=1J解法2: (1) 設(shè)B 落地時(shí)A、B 的速度為v，根據(jù)機(jī)械能守恒定律系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量等于系

6、統(tǒng)動(dòng)能的增加量：mBghmAghsin=1/2(mA+mB)v2 得出 v=1 m/s (2) 設(shè)B 落地后A 沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的最大位移為S，對(duì)A應(yīng)用機(jī)械能守恒定律： mAg S sin= 1/2 mAv2由此得 S=0.1mA 沿斜面運(yùn)動(dòng)的最大位移為 SA=h+S=0.2+0.1=0.3 m(3) 從釋放A、B到A、B均停止運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)機(jī)械能的損失E為 初態(tài)機(jī)械能E1與末態(tài)機(jī)械能E2之差：E=E1E2=mBghmAghsin30=1J【例6】如圖所示，半徑分別為R和r的甲、乙兩個(gè)光滑的圓形軌道安置在同一豎直平面上，軌道之間有一條水平軌道CD相通，一小球以一定的速度先滑上甲軌道，通過(guò)動(dòng)摩擦因數(shù)為

7、的CD段，又滑上乙軌道，最后離開(kāi)兩圓軌道。若小球在兩圓軌道的最高點(diǎn)對(duì)軌道壓力都恰好為零，試求水平CD段的長(zhǎng)度. 例7.一個(gè)圓柱形的豎直的井里存有一定量的水，井的側(cè)面和底部是密閉和.在井中固定地插著一根兩端開(kāi)口的薄壁圓管，管和井共軸，管下端未觸及井底，在圓管內(nèi)有一不漏氣的活塞，它可沿圓管上下滑動(dòng).開(kāi)始時(shí)，管內(nèi)外水面相齊，且活塞恰好接觸水面，如圖所示，現(xiàn)有卷場(chǎng)機(jī)通過(guò)繩子對(duì)活塞施加一個(gè)向上的力F，使活塞緩慢向上移動(dòng).已知管筒半徑r=0.100m，井的半徑R=2r，水的密度=1.00103kg/m3，大氣壓p0=1.00105Pa.求活塞上升H=9.00m的過(guò)程中拉力F所做的功.（井和管在水面以上及水

8、面以下的部分都足夠長(zhǎng).不計(jì)活塞質(zhì)量，不計(jì)摩擦，重力加速度g=10m/s2.）F下頁(yè)F 解: 從開(kāi)始提升到活塞升至內(nèi)外水面高度差為h0 =p0 /g=10m 的過(guò)程中, 活塞始終與管內(nèi)液體接觸，（再提升活塞時(shí)，活塞和水面之間將出現(xiàn)真空，另行討論） 設(shè): 活塞上升距離為h1，管外液面下降距離為h2，h0h2h1h0=h1+h2因液體體積不變，有 題給H=9mh1，由此可知確實(shí)有活塞下面是真空的一段過(guò)程. 題目上頁(yè)下頁(yè) 活塞移動(dòng)距離從0 到h1的過(guò)程中，對(duì)于水和活塞這個(gè)整體，其機(jī)械能的增量應(yīng)等于除重力外其他力所做的功，因?yàn)槭冀K無(wú)動(dòng)能，所以機(jī)械能的增量也就等于重力勢(shì)能增量，即 其他力有管內(nèi)、外的大氣壓

9、力和拉力F，因?yàn)橐后w不可壓縮，所以管內(nèi)、外大氣壓力做的總功， 故外力做功就只是拉力F做的功， 由功能關(guān)系知 W1=E 活塞移動(dòng)距離從h1到H的過(guò)程中,液面不變, F是恒力F=r2 p0做功為所求拉力F做的總功為 題目上頁(yè)h0h2h1例8.如圖所示，一對(duì)雜技演員（都視為質(zhì)點(diǎn)）乘秋千（秋千繩處于水平位置）從A點(diǎn)由靜止出發(fā)繞O點(diǎn)下擺，當(dāng)擺到最低點(diǎn)B時(shí)，女演員在極短時(shí)間內(nèi)將男演員沿水平方向推出，然后自已剛好能回到高處A 。已知男演員質(zhì)量和女演員質(zhì)量之比m1: m2 =2:1,秋千的質(zhì)量不計(jì)，秋千的擺長(zhǎng)為R , C 點(diǎn)比O 點(diǎn)低5R。求男演員落地點(diǎn)C 與O 點(diǎn)的水平距離S。ABCs5ROR解：設(shè)分離前男

10、女演員在秋千最低點(diǎn)B 的速度為v0，由機(jī)械能守恒定律(m1+m2)gR= (m1+m2)v02 設(shè)剛分離時(shí)男演員速度的大小為v1,方向與v0相同；女演員速度的大小為v2，方向與v0相反，由動(dòng)量守恒(m1+m2)v0=m1v1m2v2分離后，男演員做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)男演員從被推出到落在C點(diǎn)所需的時(shí)間為t ，根據(jù)題給條件，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律4R=gt2 s=v1t根據(jù)題給條件，女演員剛好回到A點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律,m2gR=m2v22已知m1/m2=2,由以上各式可得 s = 8R 例9.質(zhì)量為m的鋼板與直立輕彈簧的上端連接，彈簧下端固定在地上。平衡時(shí)，彈簧的壓縮量為x0，如圖所示。一物塊從鋼板正上方距離為

11、 3x0的A處自由落下，打在鋼板上并立刻與鋼板一起向下運(yùn)動(dòng)，但不粘連。它們到達(dá)最低點(diǎn)后又向上運(yùn)動(dòng)。已知物塊質(zhì)量也為m時(shí)，它們恰能回到O點(diǎn)。若物塊質(zhì)量為2m，仍從A處自由落下，則物塊與鋼板回到O點(diǎn)時(shí)，還具有向上的速度。求:物塊向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)的最高點(diǎn)與O點(diǎn)的距離。 3x0Ox0mA 物塊自由下落，與鋼板碰撞，壓縮彈簧后再反彈向上，運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)，彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)。碰撞過(guò)程滿足動(dòng)量守恒條件。壓縮彈簧及反彈時(shí)機(jī)械能守恒。自由下落3x0，根據(jù)機(jī)械能守恒：物塊與鋼板碰撞時(shí)，根據(jù)動(dòng)量守恒： mv0=(m+m)v1（v1為碰后共同速度）分析與解：3x0Ox0mA設(shè)回到O點(diǎn)時(shí)物塊和鋼板的速度為V，則：物塊與鋼板一起升到O

12、點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒：2mV12/2+Ep=2mgx0 1如果物塊質(zhì)量為2m，根據(jù)動(dòng)量守恒則：2mVo=(2m+m)V2 ，即 V2=2Vo/33mV22/2+Ep=3mgx0+ 3mV2/2 2從O點(diǎn)開(kāi)始物塊和鋼板分離，由1式得：Ep= mgx0/2代入2得：1/23m(2/3Vo)2+mgx0/2=3mgx0+ 3mV2/2化簡(jiǎn)得，V2=gx0 h=V2 /2g=gx0/2g=x0/2 V02 =6gx0 V12 =3gx0/23x0Ox0mA本節(jié)課到此結(jié)束； 夢(mèng)之城娛樂(lè) flp271bej “馬老爺子，我們這是在閑聊，你怎么總是不讓大家說(shuō)說(shuō)自己的看法呢？我還聽(tīng)說(shuō)城里的地皮值了錢(qián)，瘸子剛從城

13、里來(lái)，莫非他是打著辦養(yǎng)老院的旗號(hào)強(qiáng)占集體的房產(chǎn)？”張老漢胡亂猜測(cè)著。 “我家的老四在城里剛剛買(mǎi)了套新房，聽(tīng)說(shuō)剛預(yù)付款就花了十好幾萬(wàn)，每月的房貸也少不了兩千多塊要這么說(shuō)，我們村的老學(xué)?？芍荡箦X(qián)了”王大娘是一個(gè)從不說(shuō)假話的人。 “俗話說(shuō)黃鼠狼給雞拜年沒(méi)安好心，依我看這瘸子一定有他的打算” “善心也好惡意也罷，他開(kāi)他的養(yǎng)老院，我過(guò)我的街頭生活，死活不去他的養(yǎng)老院，我看他能把我怎么樣？”大家七嘴八舌的各抒己見(jiàn)，說(shuō)著自己的看法。 “無(wú)論怎么說(shuō)，我們的子女都不在身邊，撇下我們這些孤寡老人無(wú)人照顧。蘇林辦養(yǎng)老院畢竟是件善事，大家都來(lái)支持才對(duì)”馬老爺子做了最后的總結(jié)。養(yǎng)老院終于建成了，開(kāi)業(yè)這天，大哥帶領(lǐng)著村委

14、班子特地邀請(qǐng)了鎮(zhèn)上的領(lǐng)導(dǎo)前來(lái)參加慶典。 “楊柳樹(shù)村的村民們，今天是我們村蘇林養(yǎng)老院開(kāi)業(yè)典禮的大喜日子。蘇林養(yǎng)老院是我們村村民蘇林同志承辦的一家私人養(yǎng)老院，也是到目前為止我們鎮(zhèn)上唯一的一所個(gè)人慈善單位。作為鎮(zhèn)上的一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)人，在此，我向大家表示歉意，鎮(zhèn)上沒(méi)有想到的事，蘇林他想到了，鎮(zhèn)上沒(méi)有做到的事，蘇林他做到了。今天，我?guī)?lái)了鎮(zhèn)上同志們幾萬(wàn)元的自謀捐款，向蘇林同志表示深深的祝賀和大力的支持！預(yù)祝蘇林養(yǎng)老院越辦越好！”掌聲喝彩聲響成一片，鎮(zhèn)領(lǐng)導(dǎo)鄭重宣布：“歡迎蘇林同志為養(yǎng)老院剪彩并講話?！?“各位領(lǐng)導(dǎo)和柳樹(shù)村的父老鄉(xiāng)親們，謝謝大家的光臨蘇林養(yǎng)老院今天正式開(kāi)業(yè)了?！泵鎸?duì)大家，一肚子話的我竟然一句也說(shuō)不出。順手拿起已備好的新剪刀剪短了紅色的彩帶。鑲嵌著“蘇林養(yǎng)老院”五個(gè)大字的牌匾在眾人的簇?fù)硐聮煸诹舜笤旱拈T(mén)檻上。鞭炮齊鳴，禮花劃破了小山村的天空，發(fā)出震耳欲聾