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功能关系及应用
功能关系及应用
[高考要求]
重要考点
要求
命题热点
功和功率
Ⅱ
1.重力、摩擦力、电场力和洛伦兹力的做功特点和求解
2.与功、功率相关的分析和计算。
3.动能定理的综合应用。
4.应用动能定理、功能关系解决动力学问题。
其中动能定理和功能关系的应用是考查的重点,考查的特点是密切联系生活、生产实际,联系现代科学技术的问题和能源环保问题
动能和动能定理
Ⅱ
重力做功与重力势能
Ⅱ
电场力做功与电势能
Ⅱ
功能关系
Ⅱ
电功率、焦耳定律
Ⅰ
本专题涉及的考点有:
功和功率、动能和动能定理、重力做功和重力势能、弹力功与弹性势能、合力功与机械能,摩擦阻力做功、内能与机械能。
都是历年高考的必考内容,考查的知识点覆盖面全,频率高,题型全。
动能定理、功能关系是历年高考力学部分的重点和难点,用能量观点解题是解决动力学问题的三大途径之一。
《考纲》对本部分考点要求都为Ⅱ类,功能关系一直都是高考的“重中之重”,是高考的热点和难点,涉及这部分内容的考题不但题型全、分值重,而且还常有高考压轴题。
考题的内容经常与牛顿运动定律、曲线运动、电磁学等方面知识综合,物理过程复杂,综合分析的能力要求较高,这部分知识能密切联系生活实际、联系现代科学技术,因此,每年高考的压轴题,高难度的综合题经常涉及本专题知识。
它的特点:
一般过程复杂、难度大、能力要求高。
还常考查考生将物理问题经过分析、推理转化为数学问题,然后运用数学知识解决物理问题的能力。
一、重要地位:
3、对守恒思想理解不够深刻
在高中物理学习过程中,既要学习到普遍适用的守恒定律——能量守恒定律,又要学习到条件限制下的守恒定律——机械能守恒定律。
学生掌握守恒定律的困难在于:
对于能量守恒定律,分析不清楚哪些能量发生了相互转化,即哪几种能量之和守恒;而对于机械能守恒定律,又不能正确的分析何时守恒,何时不守恒。
4、对功和能混淆不清
在整个高中物理学习过程中,很多同学一直错误的认为功与能是一回事,甚至可以互相代换,其实功是功,能是能,功和能是两个不同的概念,对二者的关系应把握为:
功是能量转化的量度。
二、突破策略:
(5)功是能量转化的量度,由此,对于大小、方向都随时变化的变力F所做的功,可以通过对物理过程的分析,从能量转化多少的角度来求解。
例1:
如图5-2所示,质量为m的小物体相对静止在楔形物体的倾角为θ的光滑斜面上,楔形物体在水平推力F作用下向左移动了距离s,在此过程中,楔形物体对小物体做的功等于().
A.0B.mgscosθC.FsD.mgstanθ
C.
mv2max+Fs-
mv02D.F·
·t
【审题】审题中要注意到,此过程中发动机始终以额定功率工作,这样牵引力大小是变化的,求牵引力的功就不能用公式
,而要另想他法。
【解析】解法一:
(平均力法)
铁锤每次做功都用来克服铁钉阻力做的功,但摩擦阻力不是恒力,其大小与深度成正比,F=f=kx,可用平均阻力来代替.如图5-3所示,第一次击入深度为x1,平均阻力
=
kx1,做功为W1=
x1=
kx12.
第二次击入深度为x1到x2,平均阻力
=
k(x2+x1),位移为x2-x1,做功为W2=
(x2-x1)=
k(x22-x12).
两次做功相等:
W1=W2.
解后有:
x2=
x1=1.41cm,
Δx=x2-x1=0.41cm.
解法二:
(图象法)因为阻力F=kx,以F为纵坐标,F方向上的位移x为横坐标,作出F-x图象(如图5-4所示),曲线上面积的值等于F对铁钉做的功。
由于两次做功相等,故有:
S1=S2(面积),即:
kx12=
k(x2+x1)(x2-x1),
所以Δx=x2-x1=0.41cm[m]
例4:
一列火车由机车牵引沿水平轨道行使,经过时间t,其速度由0增大到v。
已知列车总质量为M,机车功率P保持不变,列车所受阻力f为恒力。
求:
这段时间内列车通过的路程。
【审题】以列车为研究对象,水平方向受牵引力F和阻力f,但要注意机车功率保持不变,就说明牵引力大小是变化的,而在中学阶段用功的定义式求功要求F是恒力。
【解析】以列车为研究对象,列车水平方向受牵引力和阻力,设列车通过路程为s。
根据动能定理:
【总结】解决该类问题,要注意研究对象的选取,可以选择t时间内通过风力发电机的空气为研究对象,也可以选择单位时间内通过风力发电机的空气为研究对象,还可以选择单位长度的空气为研究对象。
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- 关 键 词:
- 功能 关系 应用
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