高中物理新教材同步必修第二册课件+讲义 第8章 专题强化　功能关系及其应用

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高中物理新教材同步课件必修第二册高中物理新教材特点分析（一）趣味性强，激发学生学习兴趣 在新时代教育制度的改革深化下，学生对于物理课程内容的学习兴趣可以带动学生不断地进行探究。物理课程教学引入趣味性较高的新教材内容，充实物理课堂，引入信息技术，利用多媒体等新时代信息化的教学手段，利用更加直观、动态化的、可观察的教学手段，向学生们展示物理教学课程当中那些抽象的知识点，不断地吸引学生们的好奇心与兴趣力，让学生在物理课堂上能够充分感受到物理的魅力所在。（二）实践性高，高效落实理论学习 在现代化教育课程的背景之下，新课程改革理念越来越融入生活与学习的方方面面，新教材逐步的显现出强大影响力。（三）灵活性强，助力课程目标达成 随着教育制度体系的改革，通过新时代新教材内容的融入，教师不断地革新教学手段，整合线上以及线下的教育资源内容，可以为物理课堂增添新的活力与生机。第八章GONGNENGGUANXIJIQIYINGYONG专题强化　功能关系及其应用探究重点 提升素养 / 专题强化练1.掌握常见的功能关系，理解功与能的关系.2.能够灵活选用功能关系求解问题.学习目标内容索引探究重点　提升素养Part　1质量为m的物块在竖直向上的恒力F的作用下由静止向上加速运动了h，此过程恒力F做功多少，物块机械能变化了多少？(空气阻力不计，重力加速度为g)导学探究答案　恒力F做功WF＝Fh.故物块机械能增加Fh.一、机械能的变化量ΔE与其他力做功的关系1.只有重力或系统内弹力做功，只有重力势能、弹性势能和动能的相互转化，系统机械能守恒；若有其他力做功，就有其他能量和机械能相互转化，系统的机械能就会发生变化.2.除重力和弹力以外的其他力做了多少正功，物体的机械能就增加多少；其他力做了多少负功，物体的机械能就减少多少.知识深化3.常见的几种关系知识深化 质量为m的物体，从距地面h高处由静止开始以加速度a＝ (g为重力加速度)竖直下落到地面.在此过程中例1√物体重力势能的减少量等于重力做的功，即WG＝mgh，B错误；(多选)如图所示，质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面，其运动的加速度大小为 ，g为重力加速度，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体√√这个过程中物体上升的高度为h，则重力势能增加了mgh，故A错误；如图，质量为M、长为l0的木板静止放置于光滑水平地面上，一质量为m的物块(可看成质点)以速度v0从左端冲上木板，物块与木板间的滑动摩擦力大小为Ff.当物块滑至木板最右端时，两者恰好达到共同速度v，木块移动的距离为l.导学探究二、热量的产生与摩擦力做功(1)物块的位移为多少？对物块列出动能定理的表达式.导学探究答案　物块的位移x＝l＋l0，对物块由动能定理得(2)对木板列出动能定理的表达式.导学探究(3)一对滑动摩擦力对系统做的功怎样表示？(用Ff、l、l0表示)；系统动能变化量为多少？(用M、m、v0、v表示)；系统摩擦力做功的过程中产生了多少热量？(用M、m、v0、v表示)与一对滑动摩擦力对系统做功的大小相等吗？这说明什么？导学探究答案　由(1)(2)问表达式相加得一对滑动摩擦力对系统做功代数和为－Ffl0由④式知，摩擦力做功产生的热量与一对滑动摩擦力对系统做功的大小相等，故有Ffl相对＝Q(l相对指相对路程).系统摩擦力做功过程中产生的热量1.系统内一对静摩擦力对物体做功时，由于相对位移为零故没有内能产生，只有物体间机械能的转移.2.作用于系统的滑动摩擦力和物体间相对滑动的距离的乘积，在数值上等于滑动过程因摩擦产生的内能，即Q＝F滑s相对，其中F滑必须是滑动摩擦力，s相对必须是两个接触面的相对滑动距离(或相对路程).知识深化 (多选)如图所示，质量为m0、长度为l的小车静止在光滑的水平面上.质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端.现在一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为Ff.经过时间t，小车运动的位移为x，物块刚好滑到小车的最右端A.此时物块的动能为(F－Ff)(x＋l)B.这一过程中，物块对小车所做的功为 Ff(x＋l)C.这一过程中，物块和小车增加的机械能为FxD.这一过程中，物块和小车产生的热量为Ffl例2√√对物块分析，物块的位移为x＋l，根据动能定理得，(F－Ff)(x＋l)＝Ek－0，所以物块到达小车最右端时具有的动能为(F－Ff)(x＋l)，故A正确；对小车分析，小车的位移为x，所以物块对小车所做的功为Ffx，故B错误；物块和小车因摩擦产生的热量Q＝Ffs相对＝Ffl，故D正确；根据功能关系得，外力F做的功转化为小车和物块的机械能和摩擦产生的热量，则有F(l＋x)＝ΔE＋Q，则ΔE＝F(l＋x)－Ffl，故C错误.(2021·盐城市高一期中)如图，木块静止在光滑水平桌面上，一子弹(可视为质点)水平射入木块的深度为d时，子弹与木块相对静止，在子弹入射的过程中，木块沿水平桌面移动的距离为x，木块对子弹的平均阻力为Ff，那么在这个过程中，下列说法不正确的是A.木块的动能增量为FfxB.子弹的动能减少量为Ff(x＋d)C.系统的机械能减少量为FfdD.产生的热量为Ff(x＋d)√子弹对木块的作用力大小为Ff，木块相对于桌面的位移为x，则子弹对木块做功为Ffx，根据功能关系，动能的增量等于子弹对木块做的功，即为Ffx，故A正确；木块对子弹的阻力做功为W＝－Ff(x＋d)，根据功能关系得知：子弹机械能的减少量等于子弹克服阻力做的功，大小为Ff(x＋d)，故B正确；子弹相对于木块的位移大小为d，则系统克服阻力做功为Ffd，根据功能关系可知，系统机械能的减少量为Ffd，产生的热量为Ffd，故C正确，D错误. 如图所示，水平传送带由电动机带动，并始终保持以速度v顺时针匀速转动.现将质量为m的物块无初速度地放在传送带的左端，经过一段时间物块恰好与传送带相对静止.设物块与传送带间的动摩擦因数为μ.(1)这一过程摩擦力对物块做的功为多少？例3设物块与传送带之间的滑动摩擦力大小为Ff，从滑上传送带到相对静止的过程中物块的位移大小为x1，传送带相对地面的位移大小为x2，则(2)传送带克服摩擦力做的功为多少？答案　mv2传送带克服摩擦力做的功W克f＝Ffx2＝2Ffx1＝mv2.(3)系统摩擦生热为多少？(4)与不放物块时相比，电动机多做的功为多少？答案　mv2电动机多做的功为传送带克服摩擦力做的功，W多＝W克f＝mv2.(5)与不放物块时相比，电动机多做的这部分功与哪种能量的变化对应？总结这条功能关系.答案　见解析电动机做功就是消耗电能的过程，按照能量守恒定律，消耗的电能转化成传送带与物块系统的机械能和内能.(即物块增加的动能和系统摩擦生热)W多＝ΔE电→其他＝ΔE机＋Q返回专题强化练Part　21.高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”.如图所示，是某小区宣传窗中的一则漫画.不计空气阻力，若画中被抛下的物体在下落过程中重力做功30 J，下列说法正确的是A.物体重力势能保持不变B.物体重力势能增加了30 JC.物体机械能减少了30 JD.物体动能增加了30 J√1234567891011122.(2022·江苏滨海县八滩中学高一期中)将一定质量的小球放在竖立的弹簧上，弹簧的下端固定(如图甲)，现把小球按到A点位置保持静止，迅速松手后，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置C点(如图乙)，途中经过位置B点时，弹簧正好处于原长，弹簧的质量和空气阻力均忽略不计，则A.小球刚脱离弹簧时的动能最大B.从A点运动至B点，小球重力势能的增加量等于弹簧弹性势能的减小量C.上升过程的某一阶段，小球的动能减小，而机械能增加D.从A点运动至C点，小球克服重力做的功大于弹簧弹力做的功√123456789101112小球从A上升到B位置的过程中，弹簧的弹力先大于重力，后小于重力，小球的合力先向上后向下，则小球先加速后减速，当弹簧的弹力等于重力时，合力为零，小球的速度达到最大，速度最大位置在A、B之间，故A错误；从A点运动至B点，小球和弹簧系统机械能守恒，在B点小球的动能大于A点的动能，所以小球重力势能的增加量小于弹簧弹性势能的减小量，故B错误；123456789101112123456789101112上升过程中小球从速度最大位置到B点，小球的动能减小，弹簧弹性势能减小，而小球的机械能增加，故C正确；从A点运动至C点，由动能定理可知WG＋W弹＝ΔEk＝0所以小球克服重力做的功等于弹簧弹力做的功，故D错误.3.(多选)一质量为1 kg的物体被人用手由静止开始向上提升1 m，这时物体的速度是2 m/s，重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力，则在该过程中A.物体克服重力做功10 J B.手对物体做功10 JC.合外力对物体做功2 J D.物体的机械能增加2 J√123456789101112√由功能关系可知，物体克服重力做功W克G＝mgh＝10 J，故A正确；由功能关系知，除重力或系统内弹力，其他力对物体所做的功等于物体机械能的变化，即ΔE＝W手＝12 J，故D错误.1234567891011124.(多选)一个质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F的作用下，从最低点P缓慢地移到Q点，如图所示，重力加速度为g，则在此过程中A.小球受到的合力做的功为mgL(1－cos θ)B.水平力F做功为FLsin θC.小球的重力势能增加mgL(1－cos θ)D.水平力F做功使小球的机械能增加mgL(1－cos θ)√123456789101112√123456789101112小球受到的合力做的功等于小球的动能变化，而小球缓慢移动的过程中动能不变，故合力做功为零，选项A错误；水平力是变力，做功大小不能用W＝FLsin θ计算，根据动能定理，WF－mgL(1－cos θ)＝0，可知水平力做功为mgL(1－cos θ)，选项B错误；小球重力势能的增加量等于克服重力做的功，ΔEp＝mgL(1－cos θ)，选项C正确；123456789101112小球机械能的增加量等于除重力之外的其他力做的功，本题中绳的弹力不做功，故水平力做的功等于机械能的增加量，因WF＝mgL(1－cos θ)，故小球的机械能增加量为mgL(1－cos θ)，选项D正确.5.(多选)某人用球拍以初速度v0竖直向上击出一个质量为m的小球，小球在运动过程中受到阻力的大小恒为Ff，能达到的最大高度为h，重力加速度为g，则小球从击出到落回击出点的过程中A.人对小球做功mghB.人对小球做功C.小球的机械能减少了2FfhD.小球的机械能守恒√√1234567891011121234567891011126.如图所示，两个完全相同的物体分别自斜面AC和BC顶端由静止开始下滑，物体与两斜面间的动摩擦因数相同，物体滑至斜面底部C点时的动能分别为EA和EB，下滑过程中产生的热量分别为QA和QB，则A.EA>EB　QA＝QBB.EA＝EB　QA>QBC.EA>EB　QA>QBD.EAEB.故选项A正确.7.(多选)(2021·泉州市高一期末)如图，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B的左端放一小物体A，现以水平力F拉A，使A从B的左端滑到右端，由于A、B间摩擦力的作用，B向右移动一段距离.在此过程中A.F做功的大小等于A动能的增加量B.F越大系统中因摩擦产生的热量越多C.摩擦力对A、B做功的代数和不为零D.摩擦力对B所做的功的大小等于B动能的增加量123456789101112√√根据能量守恒可知，F做功一部分变成物体A的动能，一部分变成木板B的动能，一部分摩擦生成了热，A错误；产生的热量等于摩擦力与相对位移的乘积，A、B间滑动摩擦力恒定，相对位移为板长恒定，因此产生的热量为定值，与力F的大小无关，B错误；A、B间的摩擦力为作用力和反作用力，等大反向，而A、B两物体在力的作用下通过的位移不同，摩擦力对A、B做功大小不同，因此代数和不为零，C正确；123456789101112只有摩擦力对B做功，根据动能定理，摩擦力对B所做的功等于B动能的增加量，D正确.1234567891011128.(多选)如图所示，一架直升机通过绳索用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气及水的浮力，则在此过程中，以下说法正确的有A.拉力F所做的功减去克服阻力所做的功等于木箱重 力势能的增量B.木箱克服重力所做的功等于木箱重力势能的增量C.拉力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱 动能的增量D.拉力F和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量123456789101112√√√9.(2021· 江苏灌云高级中学月考)如图所示，一长L＝10 m的水平传送带AB，以恒定速度v＝8 m/s顺时针运动，现有一质量为m＝2 kg的物块以水平向右的初速度v0＝4 m/s从传送带左端A处滑上传送带，物块与传送带面间的动摩擦因数μ＝0.4(g＝10 m/s2).则下列说法正确的是A.经过1 s，滑动摩擦力对物块做功为－48 JB.经过1 s，物块机械能变化量为64 JC.物块从A到B点过程中，物块动能增加64 JD.物块从A到B点过程中，系统内能增加16 J√123456789101112物块刚放到传送带上时，由于与传送带有相对运动，物块受向右的滑动摩擦力，物块做加速运动，有Ff＝μmg＝ma，解得a＝4 m/s2，经过1 s物块相对地面的位移为x＝v0t＋ at2＝6 m<10 m，物块的速度v′＝v0＋at＝8 m/s，滑动摩擦力对物块做正功W＝Ffx＝μmgx＝48 J，物块机械能变化量为48 J，故A、B错误；123456789101112物块从A到B点过程中，系统内能增加Q＝Ff·x相＝μmg(vt－x)＝0.4×2×10×(8×1－6) J＝16 J，故D正确.12345678910111210.(2021·安徽亳州二中高一期末)如图所示，质量为M＝2 kg的长木板静止在光滑水平面上，现有一质量m＝1 kg的小滑块(可视为质点)以v0＝3 m/s的初速度从左端沿木板上表面冲上木板，带动木板一起向右滑动，已知滑块与木板间的动摩擦因数μ＝0.1，长木块长L0＝4.5 m，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)滑块在木板上滑动过程中，滑块的加速度a1的大小和木板的加速度a2的大小；答案　1 m/s2　0.5 m/s2　123456789101112滑块在木板上滑动过程中，受到向左的滑动摩擦力，做匀减速运动，根据牛顿第二定律得滑块加速度大小为a1＝μg＝1 m/s2123456789101112(2)试判断滑块与长木板能否达到共同速度，若能，请求出共同速度大小和小滑块相对长木板滑行的距离L；若不能，求出滑块滑离木板的速度和需要的时间；答案　能　1 m/s　3 m123456789101112设经过时间t，滑块和长木板达到共同速度v，则对滑块有v＝v0－a1t对长木板有v＝a2t联立以上两式，代入数据得滑块和长木板达到的共同速度v＝1 m/s，t＝2 s此时，滑块相对长木板滑行的距离123456789101112根据能量守恒定律，整个过程中系统因摩擦产生的热量Q＝FfL＝μmgL＝3 J.(3)整个过程中系统因摩擦产生的热量Q.答案　3 J12345678910111211.(多选)(2020·全国卷Ⅰ)一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2.则A.物块下滑过程中机械能不守恒B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5C.物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2D.当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J123456789101112√√由E－s图像知，物块动能与重力势能的和减小，则物块下滑过程中机械能不守恒，故A正确；由E－s图像知，整个下滑过程中，物块机械能的减少量为ΔE＝30 J－10 J＝20 J，重力势能的减少量Δep＝mgh＝30 J，又ΔE＝μmgcos α·s，其中cos α＝ ＝0.8，h＝3.0 m，g＝10 m/s2，则可得m＝1 kg，μ＝0.5，故B正确；物块下滑时的加速度大小a＝gsin α－μgcos α＝2 m/s2，故C错误；物块下滑2.0 m时损失的机械能为ΔE′＝μmgcos α·s′＝8 J，故D错误.12345678910111212.如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点.一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动.重力加速度大小为g.小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为A.2mgR B.4mgRC.5mgR D.6mgR√123456789101112小球从a运动到c，根据动能定理，得123456789101112根据功能关系，小球从a点到轨迹最高点机械能的增量为力F做的功，即ΔE＝F·(2R＋R＋x)＝5mgR.故选C.返回