高三物理教案：《功能關系綜合應用》教學設計

　　本文題目：高三物理教案：功能關系綜合應用

　　考綱要求

　　1.理解功是能量轉化的量度，知道力學中常見的功能關系

　　2.學會應用功能關系及能量守恒定律解決實際問題

　　【知識梳理與重難點分析】

　　一.功能關系

　　1.功是能的轉化的量度：

　　做功的過程就是能量轉化的過程，做功的數值就是能量轉化的數值.不同形式的能的轉化又與不同形式的功相聯系.

　　2.力學領域中功能關系的幾種主要表現形式：

　　⑴合外力的功等于動能的增量，即：W合=

　　⑵重力的功等于重力勢能增量的負值：即：WG=

　　⑶彈簧彈力的功等于彈性勢能增量的負值：即：WF=

　　(4)除重力和彈簧彈力以外的其它力做的總功于 .

　　二.能的轉化和守恒定律：

　　能量既不能憑空產生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或從一個物體轉移

　　到另一個物體.正確理解：

　　⑴某種形式的能減少，一定存在其它形式的能增加，且減少量和增加量一定相等.

　　⑵某個物體的能量減少，一定存在其它物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等.

　　三.摩擦力做功的特點

　　1.摩擦力可以做正功，可以做負功，還可以不做功.

　　2.一對靜摩擦力的功的代數和總是等于 .靜摩擦力做功只實現系統內不同物體間機械能的轉移，而不存在機械能與其他形式能之間的轉化.

　　3.一對滑動摩擦力的功的代數和總為負值-f s相對(s相對為物體間的相對位移)，其絕對值等于系統損失的機械能.

　　【典型例題】

　　類型一：功能關系的靈活應用

　　例1、一滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，斜面固定于水平地面，用拉力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運動了一段距離.若已知在這過程中，拉力F所做的功為A，斜面對滑塊的作用力所做的功為B，重力所做的功為C，空氣阻力所做的功為D，則小滑塊的動能的增量為 ，重力勢能的增量為 　　 ，機械能的增量為 　　 .

　　針對訓練1：如圖，卷揚機的繩索通過定滑輪用力F拉位于粗糙面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動。在移動過程中，下列說法正確的是( )

　　A.F對木箱做的功等于木箱增加的動能與木箱克服摩擦力所做的功之和

　　B.F對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勢能

　　D.F對木箱做的功等于木箱增加的機械能與木箱克服摩擦力做的功之和

　　針對訓練2：在離地面高為 h 處豎直上拋一質量為 m 的物塊，拋出時的速度為v0，當它落到地面時速度為 v ，用 g 表示重力加速度，則在此過程中物塊克服空氣阻力所做的功等于( )

　　類型二：滑動摩擦力的功與內能的關系

　　例2、在工廠的流水線上安裝有水平傳送帶,用水平傳送帶傳送工件,可大大提高工作效率.如圖所示,水平傳送帶以恒定速率v=2 m/s,運送質量為m=0.5 kg的工件,工件都是以v0=1 m/s的初速度從A位置滑上傳送帶.工件與傳送帶之間的動摩

　　擦因數為 =0.2,每當前一個工件在傳送帶上停止相對滑動后,后一個工件立即滑上傳送帶.取g=10 m/s2.求:

　　(1)傳送帶摩擦力對每個工件做的功.

　　(2)每個工件與傳送帶之間因摩擦而產生的熱量.

　　(3)傳送每個工件電動機做的功.

　　針對訓練3：一足夠長的水平傳送帶以恒定的速度運動，現將質量為M ?2.0kg 的小物塊拋上傳送帶，如圖a所示.地面觀察者記錄了小物塊拋上傳送帶后0～6 s內的速度隨時間變化的關系，如圖b所示(取向右運動的方向為正方向)， g 取10m/s2 .

　　(1)指出傳送帶速度的大小和方向;

　　(2)計算物塊與傳送帶間的動摩擦因數μ

　　(3)計算0-6s內傳送帶對小物塊做的功.

　　(4)計算0-6s內由于物塊與傳送帶摩擦產生的熱量.

　　類型三：能的轉化與守恒

　　例3、、如圖甲所示，質量mB=1 kg的平板小車B在光滑水平面上以v1=1 m/s的速度向左勻速運動.當t=0時，質量mA=2kg的小鐵塊A以v2=2 m/s的速度水平向右滑上小車，A與小車間的動摩擦因數為μ=0.2。若A最終沒有滑出小車，取水平向右為正方向，g=10m/s2，求：

　　(1)A在小車上停止運動時，小車的速度為多大?

　　(2)小車的長度至少為多少?

　　(3)在圖乙所示的坐標紙中畫出1.5 s內小車B運動的速度一時間圖象.

　　針對訓練4：如圖是為了檢驗某種防護罩承受沖擊力的裝置，M是半徑為R=1.0m的固定于豎直平面內的 光滑圓弧軌道，軌道上端切線水平。N為待檢驗的固定曲面，該曲面在豎直面內的截面為半徑 的 圓弧，圓弧下端切線水平且圓心恰好位于M軌道的上端點。M的下端相切處放置豎直向上的彈簧槍，可發射速度不同的質量m=0.01kg的小鋼珠，假設某次發射的鋼珠沿軌道恰好能經過M的上端點，水平飛出后落到曲面N的某一點上，取g=10m/s2。求：

　　(1)發射該鋼球前，彈簧的彈性勢能EP多大?

　　(2)鋼珠從M圓弧軌道最高點飛出至落到圓弧N上所用的時間是多少(結果保留兩位有

　　效數字)?