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本文题目：高三物理教案：功能关系综合应用教案

第九课时 功能关系综合应用

考纲要求

1.理解功是能量转化的量度，知道力学中常见的功能关系

2.学会应用功能关系及能量守恒定律解决实际问题

【知识梳理与重难点分析】

一.功能关系

1.功是能的转化的量度：

做功的过程就是能量转化的过程，做功的数值就是能量转化的数值.不同形式的能的转化又与不同形式的功相联系.

2.力学领域中功能关系的几种主要表现形式：

⑴合外力的功等于动能的增量，即：W合=

⑵重力的功等于重力势能增量的负值：即：WG=

⑶弹簧弹力的功等于弹性势能增量的负值：即：WF=

(4)除重力和弹簧弹力以外的其它力做的总功于 .

二.能的转化和守恒定律：

能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移

到另一个物体.正确理解：

⑴某种形式的能减少，一定存在其它形式的能增加，且减少量和增加量一定相等.

⑵某个物体的能量减少，一定存在其它物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等.

三.摩擦力做功的特点

1.摩擦力可以做正功，可以做负功，还可以不做功.

2.一对静摩擦力的功的代数和总是等于 .静摩擦力做功只实现系统内不同物体间机械能的转移，而不存在机械能与其他形式能之间的转化.

3.一对滑动摩擦力的功的代数和总为负值-f s相对(s相对为物体间的相对位移)，其绝对值等于系统损失的机械能.

【典型例题】

类型一：功能关系的灵活应用

例1、一滑块放在如图所示的凹形斜面上，斜面固定于水平地面，用拉力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离.若已知在这过程中，拉力F所做的功为A，斜面对滑块的作用力所做的功为B，重力所做的功为C，空气阻力所做的功为D，则小滑块的动能的增量为 ，重力势能的增量为 ，机械能的增量为 .

针对训练1：如图，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动。在移动过程中，下列说法正确的是( )

A.F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和

B.F对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

C.木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能

D.F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和

针对训练2：在离地面高为 h 处竖直上抛一质量为 m 的物块，抛出时的速度为v0，当它落到地面时速度为 v ，用 g 表示重力加速度，则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于( )

类型二：滑动摩擦力的功与内能的关系

例2、在工厂的流水线上安装有水平传送带,用水平传送带传送工件,可大大提高工作效率.如图所示,水平传送带以恒定速率v=2 m/s,运送质量为m=0.5 kg的工件,工件都是以v0=1 m/s的初速度从A位置滑上传送带.工件与传送带之间的动摩

擦因数为 =0.2,每当前一个工件在传送带上停止相对滑动后,后一个工件立即滑上传送带.取g=10 m/s2.求:

(1)传送带摩擦力对每个工件做的功.

(2)每个工件与传送带之间因摩擦而产生的热量.

(3)传送每个工件电动机做的功.

针对训练3：一足够长的水平传送带以恒定的速度运动，现将质量为M 2.0kg 的小物块抛上传送带，如图a所示.地面观察者记录了小物块抛上传送带后0～6 s内的速度随时间变化的关系，如图b所示(取向右运动的方向为正方向)， g 取10m/s2 .

(1)指出传送带速度的大小和方向;

(2)计算物块与传送带间的动摩擦因数

(3)计算0-6s内传送带对小物块做的功.

(4)计算0-6s内由于物块与传送带摩擦产生的热量.

类型三：能的转化与守恒

例3、、如图甲所示，质量mB=1 kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1 m/s的速度向左匀速运动.当t=0时，质量mA=2kg的小铁块A以v2=2 m/s的速度水平向右滑上小车，A与小车间的动摩擦因数为=0.2。若A最终没有滑出小车，取水平向右为正方向，g=10m/s2，求：

(1)A在小车上停止运动时，小车的速度为多大?

(2)小车的长度至少为多少?

(3)在图乙所示的坐标纸中画出1.5 s内小车B运动的速度一时间图象.

针对训练4：如图是为了检验某种防护罩承受冲击力的装置，M是半径为R=1.0m的固定于竖直平面内的 光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平。N为待检验的固定曲面，该曲面在竖直面内的截面为半径 的 圆弧，圆弧下端切线水平且圆心恰好位于M轨道的上端点。M的下端相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同的质量m=0.01kg的小钢珠，假设某次发射的钢珠沿轨道恰好能经过M的上端点，水平飞出后落到曲面N的某一点上，取g=10m/s2。求：

(1)发射该钢球前，弹簧的弹性势能EP多大?

(2)钢珠从M圆弧轨道最高点飞出至落到圆弧N上所用的时间是多少(结果保留两位有

效数字)?