专题66功能关系的理解与应用-《奇招制胜》2017年高考物理热点+题型全突破

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1、功能关系的理解与应用(几种常见题型)1.做功的过程就是能量的转化过程•做了多少功，就有多少能量发生了转化.功是能量转化的量度.常见的儿种功能关系：聊丿般秋转化碗度■屣融%7耳重力做功Wc=mgh鱼力势能变化△坊弹力做功刑弹性势能变化△坊合外力做功动能变化Wa^SE除弹力和頤力之外其他力做功％机械能变化AE・・滑动燃擦力与介质Hi力做功几系统内能变化△务%—平电场力做功、仏戶/〃初电势能变化店电流做功W^UItt电能变化A£=(//z2.在常见的功能关系屮，动能定理应用尤为广泛.(1)对于物体运动过程中不涉及加速度和时间，而涉及力和位一移、速度

2、的问题时，一般选择动能定理，尤其是曲线运动、多过程的直线运动等.(2)如果物体只有重力和弹力做功而又不涉及物体运动过程屮的加速度和时间，既可用机械能守恒定律，又可用动能定理求解.一与弹簧相关的功能关系问题【示例1】(2016•全国甲卷・25)轻质弹簧原长为2/,将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5刃的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接.力$是长度为5/的水平轨道，〃端与半径为/的光滑半圆轨道应刀相切，半圆的直径勿竖直，如图5所示.物块"与间的动摩擦因数“=0.

3、5.用外力推动物块只将弹簧压缩至长度厶然后放开，戶开始沿轨道运动，重力加速度大小为&图5(1)若P的质量为刃，求P到达〃点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落冋到外〃上的位置与〃点之间的距离；(2)若戶能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求P的质量的取值范围.【方法总结】解决功能关系问题应注意的三个方面1•分析清楚是什么力做功，并且清楚该力做正功，还是做负功；根据功能之间的对应关系，判定能的转化形式，确定能量Z间的转化情况.2.也可以根据能量Z间的转化情况，确定是什么力做功，尤其是可以方便计算变力做功的多少.3.功能关系反映了做功和能量转化之间的

4、对应关系，功是能量转化的量度和原因，在不同问题中的具体表现不同.强化训练1如图所示，一物体质量m=2kg,在倾角0=37°的斜面上的/点以初速度r4)=3m/s下滑，昇点距弹簧上端〃的距离AB=Amo当物体到达〃点后将弹簧压缩到C点，最大压缩量心0.2m,然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为〃点，〃点距昇点的距离血=3n),扌当板及弹簧质量不计，g取10m/s2,sin37°=0.6,求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数“；仇二八(2)弹簧的最大弹性势能2(2014•广东卷・16)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块

5、，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A.缓冲器的机械能守恒B.摩擦力做功消耗机械能C.垫板的动能全部转化为内能D.弹簧的弹性势能全部转化为动能二与摩擦生热相关的功能关系问题1.传送带模型：是高屮物理屮比较成熟的模型，典型的有水平和倾斜两种情况。一般设问的角度有两个：(1)动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程，做好受力分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系。(2)能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热

6、量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒泄律求解。2.传送带模型问题中的功能关系分析(1)功能关系分析：//=(2)对伊和0的理解：①传送带做的功：倂=Rx传；②产生的内能传送带模型河题的分析流程[wi[»sniwi【示例2】・(2015•天津理综・10)某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图，皮带在电动机的带动下保持r=1m/s的恒定速度向右运动，现将一质量为/〃=2kg的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数"=0.5。设皮带足够长，取g=10m/s2,在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求：(1)邮件滑动的时

7、间t；(2)邮件对地的位移大小x；(3)邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功肌【示例3】如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角"=30°,皮带在电动机的带动下，始终保持仏=2m/s的速率运行，现把一质量为刃=10kg的工件(可看作质点)轻轻放在皮带的底端，经过时间1.9s,工件被传送到力=1.5m的高处,取g=10m/s2,求：(1)1件与传送带间的动摩擦因数；(2)电动机由于传送工件多消耗的电能。规律总结：(1)对于能量转化的过程，可以从以下两方面来理解：①能量有多种不同的形式，II不同形式的能可以相互转化。②不同形式的能Z间的转化是通过做功来实

8、现的，即做功的过程就是能量转化的过程。做了多少功就有多少能量发生转化，即功是能量变化的量度。(2)涉及能量转化问题的解题方法。①当涉及滑动摩擦力做功，机械能不守恒时