教科版物理必修2 第四章 第5節(jié)機械能守恒定律5 功是能量轉化的量度 （講義）

1、.高中物理功是能量轉化的量度一、考點打破知識點考綱要求題型說明功是能量轉化的量度1. 知道功是能量轉化的量度，掌握重力做功、彈力做功、合外力做功與對應的能量轉化關系；2. 會用功是能量轉化的量度解決實際問題。選擇題計算題本知識點是高中階段重要的物理規(guī)律，高頻考點，每一種形式的能量變化都要通過對應的功來量度，從物理方法上我們提供了一種量度來確定能量轉化了多少，其本質(zhì)是能量守恒的表現(xiàn)形式。本知識點是高考難點。二、重難點提示重點：掌握重力做功、彈力做功、合外力做功、除重力彈力以外的力做功與對應的能量轉化關系。難點：會用功與能的關系解決實際問題。一、幾種常見的功能關系功能量的變化 表達式重力做正功重力

2、勢能減少彈簧彈力做正功彈性勢能減少合外力做正功動能增加其他力除重力、彈力外做正功機械能增加二、功能關系使用說明1. 重力做功和彈力做功特點都與途徑無關，稱為保守力的功。2. 能量的增加量都是用末態(tài)的能量減去初態(tài)的能量；減少量都是用初態(tài)的能量減去末態(tài)的能量。3. 動能變化的量度是物體所受各力的功的代數(shù)和。4. 機械能變化的量度是除重力以外的其他力做功的代數(shù)和，一定要注意研究對象是系統(tǒng)還是單個物體。三、使用功能關系的解題思路1. 確定研究對象及運動過程；2. 做受力分析，確定各力的功正、負功；3. 運用功能關系求解。例題1 如下圖，在升降機內(nèi)固定一光滑的斜面體，一輕質(zhì)彈簧的一端連在位于斜面體上方的

3、固定木板B上，另一端與質(zhì)量為m的物塊A相連，彈簧與斜面平行。整個系統(tǒng)由靜止開場加速上升高度h的過程中A. 物塊A的重力勢能增加量一定等于mghB. 物塊A的動能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的代數(shù)和C. 物塊A的機械能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的代數(shù)和D. 物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)的機械能增加量等于斜面對物塊A的支持力和木板B對彈簧的拉力做功的代數(shù)和思路分析：由于斜面光滑，物塊A靜止時彈簧彈力與斜面支持力的合外力與重力平衡，當整個裝置加速上升時，由牛頓第二定律可知物塊A受到的合外力應向上，故彈簧伸長量增加，物塊A相對斜面下滑一段間隔 ，應選項A錯誤；根據(jù)動能定理可知，

4、物塊A動能的增加量應等于重力、支持力及彈簧彈力對其做功的代數(shù)和，應選項B錯誤；物塊A機械能的增加量應等于除重力以外的其他力對其做功的代數(shù)和，選項C正確；物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)的機械能增加量應等于除重力和彈簧彈力以外的其他力做功的代數(shù)和，應選項D正確。答案：CD例題2 如下圖，電梯的質(zhì)量為M，其天花板上通過一輕質(zhì)彈簧懸掛一質(zhì)量為m的物體。電梯在鋼索的拉力作用下由靜止開場豎直向上加速運動，不計空氣阻力的影響，當電梯上升高度為H時，電梯的速度到達v，那么在這段運動過程中，以下說法正確的選項是A. 輕質(zhì)彈簧對物體的拉力所做的功等于mv2B. 鋼索的拉力所做的功等于mv2MgHC. 輕質(zhì)彈簧對物體的拉力

5、所做的功大于mv2D. 鋼索的拉力所做的功等于mMv2mMgH思路分析：對m有功能關系可得彈力做功應等于m機械能的增加，故除了物體所具有的動能mv2外，還有增加的重力勢能，A錯誤，C正確；鋼索拉力做功應等于系統(tǒng)機械能的增量，即電梯動能的增量、重力勢能的增量，m動能的增量、重力勢能的增量，由于彈簧彈力，故m重力勢能的增量小于mgH，同時還有彈簧增加的彈性勢能。對于系統(tǒng)，可以忽略內(nèi)力，可以看做m放在電梯底板隨電梯一起運動，故鋼索拉力做功應等于mMv2mMgH，B錯誤，D正確。答案：CD例題3 如下圖，某段滑雪雪道傾角為30°，總質(zhì)量為m的滑雪運發(fā)動從距底端高為h處的雪道上由靜止開場勻加速

6、下滑，加速度為。運發(fā)動從上向下滑到底端的過程中 A. 合外力做功為 B. 增加的動能為 C. 抑制摩擦力做功為 D. 減少的機械能為思路分析：運發(fā)動從上向下滑到底端的過程中，受到的合外力有Fma，運動的位移為2h，那么合外力做功為，即動能的增量為，A錯誤；下滑過程中只有重力和摩擦力做功，故根據(jù)動能定理，Wf ，即抑制摩擦力做功為，B正確，C錯誤；由功能關系知，減少的機械能為，D錯誤。答案：B【方法提煉】傳送帶模型中的動力學和能量轉化問題的分析流程1. 傳送帶模型中的動力學分析2. 傳送帶模型問題中的功能關系分析1功能關系分析：WFEkEpQ2對WF和Q的理解：傳送帶的功：產(chǎn)生的內(nèi)能：總分值訓練

7、：如下圖，質(zhì)量為m的物體在程度傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機帶動，始終保持以速度v勻速運動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，物體在滑下傳送帶之前能保持與傳送帶相對靜止，對于物體從靜止釋放到與傳送帶相對靜止這一過程，以下說法中正確的選項是A. 電動機多做的功為mv2B. 物體在傳送帶上的劃痕長C. 傳送帶抑制摩擦力做的功為mv2D. 電動機增加的功率為mgv思路分析：物體與傳送帶相對靜止之前，物體做勻加速運動，由運動學公式知t，傳送帶做勻速運動，由運動學公式知vt，對物體根據(jù)動能定理有mgmv2，摩擦產(chǎn)生的熱量Qmgxmgx，四式聯(lián)立解得摩擦產(chǎn)生的熱量Qmv2，根據(jù)能量守恒定律，電動機多做的功一部分轉化為物體的動能，一部分轉化為熱量，故電