功能关系的应用

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  本次主要用功能的观点解决物体的运动和带电体、带电粒子、导体棒在电场或磁场中的运动问题.考查的重点有以下几方面:
  ①重力、摩擦力、静电力和洛伦兹力的做功特点和求解;
  ②与功、功率相关的分析与计算;
  ③几个重要的功能关系的应用;
  ④动能定理的综合应用;
  ⑤综合应用机械能守恒定律和能量守恒定律分析问题.
  功能关系是高考的重点和热点,命题情景新,联系实际密切,综合性强,侧重在计算题中命题,是高考的压轴题.
  本专题的高频考点主要集中在功和功率的计算、动能定理、机械能守恒定律、功能关系的应用等几个方面,难度中等,本专题知识还常与曲线运动、电场、磁场、电磁感应相联系进行综合考查,复习时应多注意这些知识的综合训练和应用。功、能、能量守恒是近几年高考理科综合物理命题的重点、热点和焦点,也是广大考生普遍感到棘手的难点之一.能量守恒贯穿于整个高中物理学习的始终,是联系各部分知识的主线.它不仅为解决力学问题开辟了一条重要途径,同时也为我们分析问题和解决问题提供了重要依据.守恒思想是物理学中极为重要的思想方法,是物理学研究的极高境界,是开启物理学大门的金钥匙,同样也是对考生进行方法教育和能力培养的重要方面.
  一、求功的方法比较
  1.恒力做功的求法
  (1)应用公式W=Fscosα其中α是F、s间的夹角.
  (2)用动能定理(从做功的效果)求功:
  此公式可以求恒力做功也可以求变力做功.
  特别提醒:(1)应用动能定理求的功是物体所受合外力的功,而不是某一个力的功.
  2.变力做功的求法
  (1)摩擦力既可以做正功,也可以做負功,还可以不做功.
  二、两种功率表达式的比较
  (1)求某一时刻的瞬时功率.这时F是该时刻的作用力大小,v取瞬时值,对应的P为F在该时刻的瞬时功率;
  (2)当v为某段位移(时间)内的平均速度时,则要求这段位移(时间)内F必须为恒力,对应的P为F在该段时间内的平均功率.
  三、对动能定理的理解
  1.对公式的理解
  (1)计算式为标量式,没有方向性,动能的变化为末动能减去初动能.
  (2)研究对象是单一物体或可以看成单一物体的整体.
  (3)公式中的位移和速度必须是相对于同一参考系,一般以地面为参考系.
  2.动能定理的优越性
  (1)适用范围广:应用于直线运动,曲线运动,单一过程,多过程,恒力做功,变力做功.
  (2)应用便捷:公式不涉及物体运动过程的细节,不涉及加速度和时间问题,应用时比牛顿运动定律和运动学方程方便,而且能解决牛顿运动定律不能解决的变力问题和曲线运动问题
  考点一 力学中的几个重要功能关系的应用
  例1.“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是
  A.摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变
  B.在最高点,乘客重力大于座椅对他的支持力
  C.摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零
  D.摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变
  答案:B
  【变式探究】将质量为m的小球在距地面高度为h处抛出,抛出时的速度大小为v0,小球落到地面时的速度大小为2v0,若小球受到的空气阻力不能忽略,则对于小球下落的整个过程,下面说法中正确的是( )
  A.小球克服空气阻力做的功小于mgh
  B.重力对小球做的功等于mgh
  C.合外力对小球做的功小于mv20
  D.重力势能的减少量等于动能的增加量
  答案 AB
  湖北省恩施市中等职业技术学校
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