【摘要】功能關(guān)系是高中物理中的重要內(nèi)容，也是高考的重要考點(diǎn).內(nèi)容方面，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某些力做的功與能量轉(zhuǎn)化等同，為數(shù)量關(guān)系.解答功能關(guān)系類題目時(shí)，要掌握技巧，才能加快解題速度，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性.本文針對(duì)高中物理功能關(guān)系類問題的解題技巧展開研究.

【關(guān)鍵詞】高中物理；功能關(guān)系；解題技巧

在高中物理中，功能關(guān)系類題目的解題難度相對(duì)較大.所以，高中學(xué)生掌握相關(guān)理論知識(shí)的同時(shí)還要掌握相應(yīng)的解題技巧，以提高知識(shí)應(yīng)用能力［1］.

1 功能關(guān)系概述

1.1 重力做功與重力勢(shì)能之間的變化關(guān)系

當(dāng)重力做正功的時(shí)候，重力勢(shì)能就會(huì)相應(yīng)地減少；當(dāng)重力做負(fù)功的時(shí)候，重力勢(shì)能就會(huì)相應(yīng)地增加［2］ .重力所做的功即為重力勢(shì)能減少量.具體的關(guān)系式如下：

WG=Ep1-Ep2.

其中，Ep1為初狀態(tài)重力勢(shì)能，Ep2為末狀態(tài)重力勢(shì)能.

1.2 彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能之間的變化關(guān)系

當(dāng)彈簧彈力做正功的時(shí)候，彈性勢(shì)能相應(yīng)地減少；當(dāng)彈簧彈力做負(fù)功的時(shí)候，彈性勢(shì)能相應(yīng)地增加.彈性所做的功即為重力勢(shì)能的減少量.具體的關(guān)系式如下：

WN=Ep1-Ep2.

其中，Ep1為初狀態(tài)彈性勢(shì)能，Ep2為末狀態(tài)彈性勢(shì)能.

1.3 合力做功與動(dòng)能之間的變化關(guān)系

合力做正功的時(shí)候，動(dòng)能相應(yīng)地增加；合力做負(fù)功的時(shí)候，動(dòng)能相應(yīng)地減少.合力所做的功即為動(dòng)能的增量.具體的關(guān)系式如下：

WN=Ek1-Ek2.

其中，Ek1為末動(dòng)能，Ek2為初動(dòng)能.

1.4 除重力與彈簧彈力以外其他的力做功與機(jī)械能之間的變化關(guān)系

除重力與彈簧彈力以外其他的力做正功機(jī)械能增加，除重力與彈簧彈力以外其他的力做負(fù)功機(jī)械能減少［3］.具體的關(guān)系式如下：

W其他=E機(jī)1-E機(jī)2.

其中，E機(jī)1為末狀態(tài)機(jī)械能，E機(jī)2為初狀態(tài)機(jī)械能.

2 高中物理中功能關(guān)系類題目的解題技巧

高中物理中的功能關(guān)系通過應(yīng)用功能關(guān)系總式就可以體現(xiàn)出來，即W＝ΔE.需要注意的是，功和能是兩個(gè)完全不同的物理量，前者對(duì)應(yīng)過程，后者對(duì)應(yīng)狀態(tài)，但是二者之間存在確定性關(guān)系.高中物理功能關(guān)系方面的題多種多樣，知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用靈活，下面主要介紹動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用物理題解題技巧和能量問題解題技巧.

2.1 動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用物理題解題技巧

有關(guān)動(dòng)能定理的物理題，知道動(dòng)能和速度，就能夠得出物體質(zhì)量.

例1 小車長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m、質(zhì)量為m=1kg，其在光滑的水平面上保持靜止?fàn)顟B(tài)，質(zhì)量為m2=kg物體在小車上以v0=2.5m/s的水平速度從A端開始何B端滑動(dòng)，如果m1與m2之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.05，問：

圖1

（1）物體m2要脫離小車需要多長(zhǎng)時(shí)間？

（2）m2在車上滑動(dòng)的過程中，m2對(duì)小車產(chǎn)生摩擦力所做的正功與小車對(duì)m2產(chǎn)生的摩擦力所做的負(fù)功各為多少？（g=10m/s2）

解析 （1）物體m2上小車，受到小車對(duì)其向左的滑動(dòng)摩擦力作用，然后向右做為勻減速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)小車受物體向右的滑動(dòng)摩擦力作用，開始向右勻加速運(yùn)動(dòng)，初速度是零，當(dāng)物體從小車上脫離，兩者都會(huì)對(duì)地產(chǎn)生位移，差值與車長(zhǎng)L相等，如果物體和小車的加速度是a2，a1，用牛頓第二定律計(jì)算：

a1=μm1gm1=μg=0.5m/s2，a2=μm2gm2=μg=0.5m/s2.

設(shè)物體經(jīng)過t時(shí)間之后脫離小車，則

l=s2-s1=v0t-12a2t2-12a1t2.

將a1，a2，L，v0代入到上面的公式中，通過計(jì)算得出結(jié)果：t=1s，t=4s（與題意不符合，舍去）.

（2）因?yàn)閠=1s，物體位移采用如下計(jì)算公式：

s2=v0t-12a2t2=2.5×1m-12×0.5×12m=2.25m.

小車的位移s1=12a1t2=12×0.5×12m=0.25m.

則W1=-μm2gs1=-0.5×0.25J=0.125J，

W2=-μm2gs2=-0.5×2.25J=-1.125J，

2.2 能量問題解題技巧

能是用于反映物體做功的本領(lǐng)，它反映了物體的一種狀態(tài).在高中物理教學(xué)中，能量問題是教學(xué)的重點(diǎn)，掌握這方面問題的解題技巧，可以加快解題速度［4］ .

例2 如圖2，水平長(zhǎng)傳送帶維持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，速度為v=3m/s.現(xiàn)將質(zhì)量為1kg的物體放于左端，沒有產(chǎn)生初速度，最終物體與傳送帶同時(shí)運(yùn)動(dòng)，速度為3m/s，在物塊零增加到3m/s的過程中，求：由速度物塊放上傳送帶后帶動(dòng)傳送帶的電動(dòng)機(jī)所消耗的電能.

圖2

解析 將小物塊放在傳送帶上，初速度是零，傳送帶向左方向滑動(dòng)，受到向右的滑動(dòng)摩擦力的影響，物塊最終與傳送同步運(yùn)動(dòng)，保持相同速度［5］.

物塊滑動(dòng)的過程中，所受的摩擦力為Ff=μmg，加速度a=FfM=μg.

加速達(dá)到v所用的時(shí)間t=va=vμg.

物塊對(duì)地面產(chǎn)生的位移s物=v2·t=v22μg.

這段時(shí)間傳送帶向右傳送產(chǎn)生的位移s帶=vt=v2μg.

物塊相對(duì)傳送帶向后滑動(dòng)產(chǎn)生的位移s相對(duì)=s帶-s物=v22μg.

按照能量守恒定律

Q=Ff·s相對(duì)=μmg·s相對(duì)=12mv2=12×1×32J=4.5J.

物塊放在傳送帶上面之后，傳送帶克服滑動(dòng)摩擦力做功為

W=Ff·s帶=μmg·v2μg=mv2=9J.

3 結(jié)語

通過研究，在高中物理課程中，功能關(guān)系是重點(diǎn)內(nèi)容.由于功能關(guān)系比較復(fù)雜，加之知識(shí)的多樣性，所以，有關(guān)功能關(guān)系的高考物理題難度大.為了提高學(xué)生解題能力，并加快解題速度，本文采用案例分析方法介紹該類問題的解題技巧.

參考文獻(xiàn)：

［1］高超.“雙新”背景下高中物理綜合類大題的解題技巧［J］.學(xué)園，2023，16（05）：30-32.

［2］周秀琴.學(xué)科大概念下的高三復(fù)習(xí)教學(xué)策略——以“功能關(guān)系”為例［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2023（14）：7-10.

［3］陶漢斌.夯實(shí)力學(xué)基礎(chǔ) 提升能量境界——賞析高中物理的兩條主線力與能量［J］.中學(xué)教學(xué)參考，2022（05）：32-36.

［4］王彥斌.解題優(yōu)化 背景助推——淺析高中物理高考解題策略的研究［J］.數(shù)理化解題研究，2022（31）：117-119.

［5］王東海.高中物理教學(xué)中解題策略的有效訓(xùn)練方法舉隅［J］.數(shù)理化解題研究，2022（19）：103-105.