高中物理高考一轮复习一轮复习 2023届高考物理一轮复习学案功能关系

功能关系学案涉及功能关系的高考题题型全,热度高,平均难度中等偏上,并常与生产实际相联系,结合程度较高,其中摩擦力做功引起机械能损失是难点,应予以足够重视.未来高考对考查该版块仍将保持较高的概率.涉及功能关系的高考题题型全,热度高,平均难度中等偏上,并常与生产实际相联系,结合程度较高,其中摩擦力做功引起机械能损失是难点,应予以足够重视.未来高考对考查该版块仍将保持较高的概率.【学习目标】1.掌握功和能的关系2.功能关系与图像相结合3.功能关系与传送带相结合【知识要点】考点一力做功与能量转化之间的关系1．搞清力对“谁”做功：对“谁”做功就对应“谁”的位移，引起“谁”的能量变化．如子弹物块模型中，摩擦力对子弹的功必须用子弹的位移去求解，这个功引起子弹动能的变化．2．搞清不同的力做功对应不同形式的能的改变不同的力做功对应不同形式能的变化定量的关系合外力的功(所有外力的功)动能变化合外力对物体做功等于物体动能的增量W合＝Ek2－Ek1重力的功重力势能变化重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2弹簧弹力的功弹性势能变化弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2只有重力、弹簧弹力的功不引起机械能变化机械能守恒ΔE＝0除重力和弹力之外的力做的功机械能变化除重力和弹力之外的力做多少正功，物体的机械能就增加多少；除重力和弹力之外的力做多少负功，物体的机械能就减少多少W除G、弹力外＝ΔE一对滑动摩擦力的总功内能变化作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统内能增加Q＝Ff·l相对例1.升降机底板上放一质量为100kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5m时速度达到4m/s，则此过程中(g取10m/s2)( )A．升降机对物体做功5800JB．合外力对物体做功5800JC．物体的重力势能增加500JD．物体的机械能增加800J练习1.如图所示，小球从A点以初速度v0沿粗糙斜面向上运动，到达最高点B后返回A，C为AB的中点。下列说法正确的是()A．小球从A出发到返回A的过程中，位移为零，外力做功为零B．小球从A到C与从C到B的过程，减少的动能相等C．小球从A到C与从C到B的过程，速度的变化率相等D．小球从A到C与从C到B的过程，损失的机械能相等考点二功能关系与图像相结合继续强化图像问题的六看．2．深挖图像中的隐含条件.3．熟练掌握物理关系式转化为数学函数式.例2．将一物体从地面以一定的初速度竖直上抛，从抛出到落回原地的过程中，空气阻力恒定，以地面为零重力势能参考平面，则下列反映物体的机械能E、动能Ek、重力势能Ep及克服阻力做的功W随距地面高度h变化的四个图线中，可能正确的是()例3A．B．C． D．例3例3.一物体放在升降机底板上，随同升降机由静止开始竖直向下运动，运动过程中物体的机械能与物体位移关系的图象如图所示，其中0～s1过程的图线为曲线，s1～s2过程的图线为直线。根据该图象，下列判断正确的是

～s1过程中物体所受合力一定是变力～s2过程中物体可能在做匀速直线运动～s2过程中物体可能在做变加速直线运动～s2过程中物体的动能可能在不断增大考点三、与斜面有关的功能关系例4.如图所示，物体沿足够长的斜面向上运动，经过A点时具有动能100J，当它向上滑行道B点时，动能减少了80J，机械能损失了20J，则物体回到A点时的动能为(

)A、100J

B、50J

C、20J

D、60J例5.滑块以速率靠惯性沿固定斜面由底端向上运动,当它回到出发点时速率为,且,若滑块向上运动的位移中点为A,取斜面底端重力势能为零,则(

)A.上升时机械能减小,下降时机械能增大B.上升时机械能减小,下降时机械能也减小C.上升过程中动能和势能相等的位置在A点上方D.上升过程中动能和势能相等的位置在A点下方考点四、与粗糙圆形轨道有关的功能关系例6.如图，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功。则()A.W＝mgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离B.W＝mgR，质点恰好能到达Q点C.质点再次经过N点时，对N点压力大于2mgD.要使质点能到达Q点上方R处，应在P点上方2R处释放质点考点五、板块模型中功能转化关系、运动状态分析例7、长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的水平外力F拉B，由于A、B间摩擦力作用，A将在B上滑动，如图.以地面为参考系，A、B都向前移动一段距离，在此过程中()A.外力F做的功等于A和B动能的增量对A的摩擦力所做的功等于A动能的增量对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功D.外力F对B所做的功等于B动能的增量与B克服摩擦力做的功之和考点六、与弹簧、连接体有关的多过程问题例8．如图，倾角θ=37°的光滑且足够长的斜面固定在水平面上，在斜面顶端固定一个轮半径和质量不计的光滑定滑轮D，质量均为m=1kg的物体A和B用一劲度系数k=240N/m的轻弹簧连接，物体B被位于斜面底端且垂直于斜面的挡板P挡住。用一不可伸长的轻绳使物体A跨过定滑轮与小环C连接，轻弹簧和定滑轮右侧的绳均与斜面平行，小环C穿过竖直固定的光滑均匀细杆。当环C位于Q处时整个系统静止，此时绳与细杆的夹角α=53°，且物体B对挡板P的压力恰好为零。已知sin37°=，cos37°=，g取10m/s（2）现让环C从位置R由静止释放，位置R与位置Q关于位置S对称，图中SD水平且长度为d=m，求：①小环C运动到位置Q的速率v；②小环C从位置R运动到位置S的过程中轻绳对环做的功WT考点七．传送带上运动过程中功能关系和能的转化问题

解决传送带的综合问题，应从如下几个方面入手：（1）分析系统中各个问题的运动情况，明确物理过程，形成完整的物理情景。（2）把握传送带上物体的运动：滑动摩擦力作用、相对运动、可能达到共速、有热量产生等。（3）灵活的运用牛顿定律、运动学公式；动量定理动量守恒；功能关系、能量守恒定律。

（4）注意分析隐含条件，临界条件、极值出现的条件；注意从系统着眼分析问题等。例9.在大型物流货场，广泛应用着传送带搬运货物。如图甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将m＝1kg的货物放在传送带上的A处，经过1．2s到达传送带的B端。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图象如图乙所示，已知重力加速度，由v--t图可知A．A、B两点的距离为2．4mB．货物与传送带的动摩擦因数为0．5C．货物从A运动到B过程中，传送带对货物做功大小为12．8JD．货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为4．8J练习9．如图所示，一足够长的绷紧的传送带与水平面的夹角，传送带在电动机的带动下，始终保持的速率运行，现把一质量为的工件（可看做质点）轻轻放在传送带的底端，工作和传送带之间，取，求：（1）经的时间，工件被传送的高度；（2）在内产生的热量；（3）在这内，电动机由于传送工件多消耗的电能．功能关系学案答案例1A练习1BCD例解:A、物体运动过程中受重力和阻力,除重力外其余力做的功等于机械能的增加量,上升过程和下降过程,物体一直克服阻力做功,故机械能不断减小,但A落回原地时有速度,机械能不可能为零,故A错误;B、物体运动过程中受重力和阻力,合力做功等于动能的增加量;上升过程动能不断减小,表达式为:;下降过程动能不断增加,表达式为:,所以B选项是正确的;

C、重力做功等于重力势能的减小量,以地面为零重力势能参考平面,故,所以C选项是正确的;D、克服阻力做的功W＝f＋f(－h)，故选项D可能正确所以BCD选项是正确的.例3.答案ABD例4.答案B解析物体从开始到经过斜面上某一点时，受重力、支持力和摩擦力，根据动能定理，有，机械能减小量等于克服摩擦力做的

，当该物体经过斜面上某一点时，动能减少了80J，机械能减少了20J，所以当物体到达最高点时动能减少了100J，机械能减少了25J，所以物体上升过程中克服摩擦力做功是25J，全过程摩擦力做功W=-50J从出发到返回底端，重力做功为零，由动能定理可得，即回到A点时的动能为，B正确；例解:由可以知道,斜面与滑块间有摩擦,滑块无论上升还是下降时,都有机械能损失,故A错误,B正确;为判断C、D的情况,可先求出斜面中点A的动能和势能情况,滑块初始机械能①,滑块在斜面中点A的速度,在A点的机械能②.联立①②式得:

;而因斜面与滑块间有摩擦,知,所以,故动能和势能相等的位置应出现在A点之上,所以C选项是正确的;

所以BC选项是正确的.例6.【答案】AC【解析】A、质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为，故由牛顿第二定律可得：，解得：；那么对质点从静止下落到N的过程应用动能定理可得：；由于摩擦力做负功，故质点在半圆轨道上相同高度时在NQ上的速度小于在PN上的速度，所以，质点对轨道的压力也较小，那么，摩擦力也较小，所以，质点从N到Q克服摩擦力做的功，所以，质点在Q的动能大于零，即质点到达Q点后，继续上升一段距离，故A正确，B错误；C、由于摩擦力做负功，故质点在QN上运动，在同一位置时下滑速度小于上滑速度，所以，质点对轨道的压力也较小，那么，摩擦力也较小，所以，质点从Q到N克服摩擦力做的功；所以，质点从静止到再次经过N点，克服摩擦力做功为：

故由动能定理可得：；所以，由牛顿第二定律可得质点受到的支持力为：，故由牛顿第三定律可得：质点再次经过N点时，对N点压力大于，故C正确；D、要使质点能到达Q点上方R处，设在P点上方h处释放质点，那么由动能定理可得：，所以，，故D错误。例7D例8.【答案】（1）12N，0.72kg（2）①2m/s【解析】试题分析：（1）该题中，共有ABC三个物体与弹簧组成一个系统，受力的物体比较多，可以先以AB组成的整体为研究对象，求出绳子的拉力，然后以C为研究对象进行受力分析，即可求出C的质量；（2）由机械能守恒定律即可求出C在位置Q的速度；（3）由几何关系求出绳子RD段的长度，再以B为研究对象，求出弹簧的伸长量，以及后来的压缩量，最后根据机械能守恒定律求出C的速度、动能；由动能定理求出轻绳对环做的功WT（1）先以AB组成的整体为研究对象，AB系统受到重力、支持力和绳子的拉力处于平衡状态根据平衡条件得：绳子的拉力为：T=2mg解得：T=12以C为研究对象，其受力分析，如图根据平衡条件得：T解得：M=0.72（2）①环从位置R运动到Q位置的过程中，对小环C、弹簧和A组成的系统机械能守恒：Mg(2dcot其中：vA两式联立可得：v=2②由题意，开始时B恰好对挡板没有压力，所以B受到重力、支持力和弹簧的拉力，弹簧处于伸长状态；对B受力分析，则有：kΔ解得：弹簧的伸长量ΔR到S时，A下降的距离为x此时弹簧的压缩量Δx由速度分解可知此时A的速度为零，从R运动到S的过程中,初末态的弹性势能相等对于小环C、弹簧和A组成的系统机械能守恒有：Mgd解得：E从位置R运动到位置S的过程中，对小环C由动能定理可知：W解得:

W例练习9【答案】（1）；（