高考物理功能關系主要包括以下幾類:
1. 動量守恒:描述物體在某一方向上動量守恒的運動規律。
2. 機械能守恒:描述物體只有動能和重力勢能相互轉化,或只有動能和彈性勢能相互轉化時的運動規律。
3. 動量定理:描述物體受到外力作用時,物體動量的變化規律。
4. 功能原理:描述除重力或彈簧的彈力之外的其他力做功與物體機械能變化之間的關系。
此外,還有能量守恒定律,它是物理學的最高定律,適用于包括物理在內的所有自然現象。其基本內容為:能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉化為其他形式,或者從一個物體轉移到另一個物體,在轉化或轉移的過程中,能量的總量不變。
這些功能關系在解決高考物理問題時是非常重要的。
【題目】
一個質量為$m$的物體(可視為質點)從高度為$H$的粗糙斜面頂端由靜止開始滑下,到達底部時進入一個與斜面平行的水平傳送帶。已知物體與傳送帶間的動摩擦因數為$\mu $,傳送帶的運行速度為$v_{0}$。求物體在傳送帶上滑行的距離。
【分析】
物體在斜面上滑下的過程中,受到重力、支持力和摩擦力作用。根據功能關系,重力勢能轉化為動能和內能。
物體在傳送帶上滑行的過程中,受到傳送帶的摩擦力作用,動能轉化為內能。
【解答】
物體在斜面上滑下的過程中,根據動能定理:
$mgH - \mu mg\sin\theta\mathbf{\cdot}H = \frac{1}{2}mv^{2}$
其中$\theta$為斜面的傾角。
物體在傳送帶上滑行的過程中,根據動能定理:
$- \mu mg\mathbf{\cdot}(H + x) = 0 - \frac{1}{2}mv^{2} - \mathbf{\cdot}x\mathbf{\cdot}\mu v_{0}$
其中$x$為物體在傳送帶上滑行的距離。
聯立以上兩式可得:
$x = \frac{mgH}{\mu v_{0}^{2} - \mu g\sin\theta}$