2024届高考物理一轮复习课件：功能关系习题课

功能关系习题课 问题情景一：如图所示,某段雪道倾角为,总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑,加速度为(为重力加速度)。请分析，在他从静止下滑到底端的过程中： 探究一：功能关系的理解和应用（1） (1)运动员的重力势能的变化量？ (3)运动员获得的动能是多少？ (4)系统的机械能如何变化？ 由合外力做的功等于物体动能的增加量 系统内除重力或弹力以外，其他力做的功等于系统机械能的变化量 (2)摩擦力对运动员做的功是多少？ 拓展：一质量为的物体始终受到一个竖直向上的恒力，在重力和恒力的作用下，由A点运动到B点，在A点时高度为，动能为，在B点时，高度为，速度为。则物体机械能的变化量是多少？ 1.动能的变化量： 2.势能的变化量： 3.系统机械能的变化量： 合外力对物体做的功 重力和弹力之外的力做的功 方法总结：处理功能关系的基本思路。 作用力做功与能量的变化相对应 重力对物体做的功 重力势能 弹簧弹性势能 电势能 弹簧弹力对物体做的功 电场力对物体做的功 针对训练1.在自由式滑雪比赛中，运动员的轨迹如图所示，空气阻力可以忽略，雪地与滑雪板之间的摩擦力不可忽略。运动员（　　） A．在点速度为零 B．从到过程中，重力势能全部转化为动能 C．从到过程中，减少的重力势能全部转化为动能 D．从到过程中，机械能一直减小 C 问题情景二：如图所示，水平面与竖直平面内的光滑半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为。一个质量为的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，请分析： （1）如果AB段是光滑的，物体恰好能够经过点，则弹簧的弹性势能是多少？ 解：恰好通过C点，则在C点时，由重力提供向心力： 探究二：功能关系的理解和应用（2） 从A到C由动能定理： 得 又由 解得 （2）如果弹簧的弹性势能不变，AB段摩擦因数为，物体恰好能够滑到与O的等高点，则AB段的长度是多少？ 解：由能量守恒： 即 得 1.弹簧弹力与形变量成正比，可以利用平均值和图像法求弹力做功，再根据功能关系求弹性势能。 方法总结：涉及弹簧的问题如何处理？ 2.可以用动能定理、机械能守恒或者能量守恒关系，求弹簧弹性势能。 针对训练2.在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为的木块相连，木块处于静止状态。现给木块一个竖直向下的力，使木块缓慢向下移动，力F做功，此后木块静止，如图所示。则（　　） A．在木块下移的过程中重力势能的减少量 B．在木块下移的过程中弹性势能的增加量 C．在木块下移的过程中弹簧弹力做功 D．在木块下移的过程中弹性势能的增加量 AD 问题情景三：如图所示，倾斜直轨道AB与光滑圆弧轨道BCD相切于B点，CD为圆弧轨道的直径且垂直于水平地面，O为圆心，半径BO与CO夹角为，整个轨道固定在竖直面内。质量为的小滑块从A点由静止释放，先后经过B、C、D点，最后打在直轨道上。已知A、B间距，滑块与直轨道间的动摩擦因数，圆弧半径，重力加速度g取。 （1）求滑块运动到B点时的动能； 解：滑块从静止释放至运动到B点，由能量守恒 代入数据可得： 探究三：功能关系的综合运用——能量守恒 解：滑块从B点运动D点过程中，由动能定理有： 滑块在D点有： 解得： （2）求滑块经过D点时，圆弧轨道对滑块的弹力大小F；（结果可保留根号） （3）改变滑块在直轨道上的释放位置，使滑块始终不脱离轨道，求滑块在直线轨道上运动的最大路程。 解：设滑块释放点到B点的距离为，滑块从释放到圆弧轨道O点等高处过程中有 滑块最终只在圆弧轨道上往返滑动，有 解得： 针对训练3.如图所示为一倾角为的固定斜面，将斜面分成3等份，从下到上依次为AB、BC、CD。质量为的小球从A点以初速度向上运动，斜面光滑时，刚好到达D点。若只有AB间有摩擦（AB间的动摩擦因数为一定值），小球仍以初速度上滑，刚好到达C点，然后下滑到A点，在此过程中下列说法正确的是（　　） A．整个过程中克服摩擦力做功等于 B．小球到达C点后再次下滑，动能先增加后减小 C．在上滑过程中重力、滑动摩擦力对小球做的总功为 D．小球从B运动到A的过程中只有重力势能与内能之间的相互转化 D 14 收获与感悟: 1.功能关系的应用 2.能量守恒定律在复杂问题中的应用 $