功能關系能量守恒定律功能關系⊙問題導引如-4-課件1

1、第四節(jié) 功能關系 能量守恒定律一、功能關系問題導引如圖541所示，質量為m的物體在力F的作用下由靜止從地面運動到離地h高處，已知Fmg，試分別求出在此過程中重力、力F和合力的功，以及物體的重力勢能、動能和機械能的變化量，并分析這些量之間存在什么關系？基礎要點整合圖541知識梳理1功和能(1)功是 的量度，即做了多少功，就有多少_發(fā)生了轉化(2)做功的過程一定伴隨有 ，而且_必須通過做功來實現(xiàn)2力學中常用的四種功能對應關系(1)合外力做功等于物體動能的改變：即 (動能定理)能量轉化能量能量的轉化能量的轉化W合Ek2Ek1Ek(2)重力做功等于物體重力勢能的減少：即 (3)彈簧彈力做功等于彈性勢能

2、的減少：即 (4)除了重力和彈簧彈力之外的其他力所做的總功，等于物體機械能的改變，即 (功能原理)WGEp1Ep2EpW彈Ep1Ep2EpW其他力E2E1自主檢測1對于功和能的關系，下列說法中正確的是A功就是能，能就是功B功可以變?yōu)槟?，能可以變?yōu)楣做功的過程就是能量轉化的過程D功是物體能量的量度答案C二、能量守恒定律問題導引如圖542所示，美國空軍X37B無人航天飛機于2010年4月首飛，在X37B由較低軌道飛到較高軌道的過程中圖542AX37B中燃料的化學能轉化為X37B的機械能BX37B的機械能要減少C自然界中的總能量要變大D如果X37B在較高軌道繞地球做圓周運動，則在此軌道上其機械能不

3、變答案AD知識梳理1能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會 ，它只能從一種形式 為另一種形式，或者從一個物體 到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量 2表達式：E減 憑空消失轉化轉移保持不變E增自主檢測2某人擲鉛球，出手時鉛球的動能為150 J關于人對鉛球的做功情況和能量轉化情況，下列說法正確的是A此人對鉛球做了150 J的功，將體內(nèi)的化學能轉化為鉛球的動能B此人對鉛球做的功無法計算C此人對鉛球沒有做功，因此沒有能量的轉化D此人對鉛球做了150 J的功，將鉛球的重力勢能轉化為鉛球的動能答案A考點一功能關系的理解與應用1對功能關系的進一步理解(1)做功的過程是能量轉化的過程不同形式

4、的能量發(fā)生相互轉化是通過做功來實現(xiàn)的(2)功是能量轉化的量度，功和能的關系，一是體現(xiàn)到不同的力做功，對應不同形式的能轉化，具有一一對應關系，二是做功的多少與能量轉化的多少在數(shù)量上相等考點核心突破2搞清不同的力做功對應不同形式的能的改變不同的力做功對應不同形式能的變化定量的關系合外力的功(所有外力的功)動能變化合外力對物體做功等于物體動能的增量W合Ek2Ek1重力的功重力勢能變化重力做正功，重力勢能減少；重力做負功，重力勢能增加WGEpEp1Ep2彈簧彈力的功彈性勢能變化彈力做正功，彈性勢能減少；彈力做負功，彈性勢能增加W彈EpEp1Ep2只有重力、彈簧彈力的功不引起機械能變化機械能守恒E0除重

5、力和彈力之外的力做的功機械能變化除重力和彈力之外的力做多少正功，物體的機械能就增加多少；除重力和彈力之外的力做多少負功，物體的機械能就減少多少，W除G、彈力外E電場力的功電勢能變化電場力做正功，電勢能減少；電場力做負功，電勢能增加W電Ep (2013山東理綜)如圖543所示，楔形木塊abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同，頂角b處安裝一定滑輪質量分別為M、m(Mm)的滑塊，通過不可伸長的輕繩跨過定滑輪連接，輕繩與斜面平行兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運動若不計滑輪的質量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運動的過程中 圖543A兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能守恒B重力對M做的功等于M

6、動能的增加C輕繩對m做的功等于m機械能的增加D兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能損失等于M克服摩擦力做的功解析因為M克服摩擦力做功，所以系統(tǒng)機械能不守恒，A錯誤根據(jù)功能關系，由于M克服摩擦力做功，兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能減少，且減少的機械能等于M克服摩擦力做的功，D正確對于M，其所受所有外力做功的和等于M動能的增加，B錯誤對m，除了重力做功以外還有繩的拉力在做功，繩的拉力做功，使m的機械能增加，C正確答案CD規(guī)律總結功能關系問題選擇題的解答技巧對各種功能關系熟記于心，力學范圍內(nèi)，應牢固掌握以下三條功能關系：(1)重力的功等于重力勢能的變化，彈力的功等于彈性勢能的變化；(2)合外力的功等于動能的變化；(3)除

7、重力、彈力外，其他力的功等于機械能的變化運用功能關系解題時，應弄清楚重力做什么功，合外力做什么功，除重力、彈力外的力做什么功，從而判斷重力勢能或彈性勢能、動能、機械能的變化1(2014四川省綿陽模擬)如圖544所示，豎直放置的粗糙四分之一圓弧軌道ABC與光滑半圓弧軌道CDP最低點重合在C點，圓心O1和O2在同一條豎直線上，圓弧ABC的半徑為4R，半圓弧CDP的半徑為R.一質量為m的小球從A點靜止釋放，達到P時與軌道間的作用力大小為mg.不計空氣阻力小球從A到P的過程中突破訓練圖544A機械能減少了2mgR B克服摩擦力做功mgRC合外力做功2mgR D重力勢能減少了mgR圖544答案B考點二能

8、量守恒定律的理解和應用1對定律的理解(1)某種形式的能量減少，一定有另外形式的能量增加，且減少量和增加量相等(2)某個物體的能量減少，一定有別的物體的能量增加，且減少量和增加量相等2應用定律的一般步驟(1)分清有多少種形式的能(如動能、勢能、內(nèi)能、電能等)在變化(2)分別列出減少的能量E減和增加的能量E增的表達式(3)列恒等式：E減E增 (2014寧波第三次測試)消防車的供水系統(tǒng)主要由水泵、輸水管道和水炮組成如圖545所示，消防水炮離地高度為H，建筑物上的火點離地高度為h，水炮與火點的水平距離為x，水泵的功率為P，整個供水系統(tǒng)的效率0.6.假設水從水炮水平射出，不計空氣阻力，取g10 m/s2

9、. 圖545(1)若H80 m，h60 m，水炮的出水速度v030 m/s，求水炮與起火建筑物之間的水平距離x；(2)在(1)問中，若水炮每秒出水量m060 kg，求水泵的功率P；(3)當完成高層滅火后，還需要對散落在火點正下方地面上的燃燒物進行滅火將水炮豎直下移至H45 m，假沒供水系統(tǒng)的效率不變，水炮出水口的橫截面積不變，水泵功率應調(diào)整為P.則P應為多大？審題指導1審讀題干，獲取有用信息水從水炮水平射出，水做平拋運動水泵的功率為P，效率為0.6，則有用功率為P.2分析設問，確定解題方案水做平拋運動，初速度為v0，豎直位移為Hh，用平拋運動規(guī)律求水平位移水泵做功使水的動能和重力勢能增加，利用

10、功能關系求水泵的功率答案(1)60 m(2) 1. 25102 kW(3)43.3 kW規(guī)律總結應用能量守恒定律解題的步驟1分清有多少形式的能如動能、勢能(包括重力勢能、彈性勢能、電勢能)、內(nèi)能等在變化；2明確哪種形式的能量增加，哪種形式的能量減少，并且列出減少的能量E減和增加的能量E增的表達式；3列出能量守恒關系式：E減E增考點三摩擦力做功與摩擦生熱的計算1靜摩擦力與滑動摩擦力做功特點比較類別比較 靜摩擦力滑動摩擦力不同點能量的轉化方面在靜摩擦力做功的過程中，只有機械能從一個物體轉移到另一個物體(靜摩擦力起著傳遞機械能的作用)，而沒有機械能轉化為其他形式的能量(1)相互摩擦的物體通過滑動摩擦

11、力做功，將部分機械能從一個物體轉移到另一個物體(2)部分機械能轉化為內(nèi)能，此部分能量就是系統(tǒng)機械能的損失量不同點一對摩擦力的總功方面一對靜摩擦力所做功的代數(shù)總和等于零一對相互作用的滑動摩擦力對物體系統(tǒng)所做的總功，等于摩擦力與兩個物體相對路程的乘積，即WffL相對，表示物體克服摩擦力做功，系統(tǒng)損失的機械能轉化成內(nèi)能相同點正功、負功、不做功方面兩種摩擦力對物體可以做正功、負功，還可以不做功2.摩擦生熱的計算(1)若兩物體之間的摩擦為靜摩擦時，兩物體之間不發(fā)生相對滑動，則產(chǎn)生的熱量為零(2)若兩物體之間的摩擦力為滑動摩擦力，兩物體間的相對位移為d，則產(chǎn)生的熱量QFfd.圖546(1)滑塊到達B端時，

12、軌道對它支持力的大??；(2)車被鎖定時，車右端距軌道B端的距離；(3)從車開始運動到被鎖定的過程中，滑塊與車面間由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能大小審題指導(1)判斷車被鎖定時滑塊與小車間是否還在相對滑動(2)摩擦產(chǎn)生內(nèi)能的過程發(fā)生在滑塊與小車相對滑動的過程答案(1)30 N(2)1 m(3)6 J規(guī)律總結求解相對滑動物體的能量問題的方法(1)正確分析物體的運動過程，做好受力情況分析(2)利用運動學公式，結合牛頓第二定律分析物體的速度關系及位移關系(3)公式QFfl相對中l(wèi)相對為兩接觸物體間的相對位移，若物體在傳送帶上做往復運動時，則l相對為總的相對路程2如圖547所示，質量為m的長木塊A靜止于光滑水平面

13、上，在其水平的上表面左端放一質量為m的滑塊B，已知木塊長為L，它與滑塊之間的動摩擦因數(shù)為.現(xiàn)用水平向右的恒力F拉滑塊B.圖547突破訓練(1)當長木塊A的位移為多少時，B從A的右端滑出？(2)求上述過程中滑塊與木塊之間產(chǎn)生的內(nèi)能10傳送帶模型中的能量計算傳送帶模型中常涉及的計算有傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶由于相對滑動產(chǎn)生的熱量，因放上物體而使電動機多消耗的電能等的計算，常依據(jù)功的計算公式、動能定理、功能關系和能量守恒定律求解一般情況有：W傳EkEpQ、QFfs相對解題素能培養(yǎng)物理構建模型圖548審題指導1物體剛放到傳送帶上時所受摩擦力的方向如何？2物體經(jīng)過多長時間速度達到與傳送帶的速度

14、相同？3物體的速度達到與傳送帶相同以后，物體做什么運動？答案見解析3(2014陜西西工大附中適應考)如圖549所示，質量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機帶動，始終保持以速率v勻速運動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，物體過一會兒能保持與傳送帶相對靜止，對于物體從靜止釋放到相對傳送帶靜止這一過程下列說法正確的是圖549突破訓練答案BC隨堂演練1滑塊靜止于光滑水平面上，與之相連的輕質彈簧處于自然伸直狀態(tài)，現(xiàn)用恒定的水平外力F作用于彈簧右端，在向右移動一段距離的過程中拉力F做了10 J的功在上述過程中訓練高效提能圖5410A彈簧的彈性勢能增加了10 JB滑塊的動能增加了10 JC滑塊

15、和彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加了10 JD滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒答案C2(2014山東師大附中模擬)將三個木板1、2、3固定在墻角，木板與墻壁和地面構成了三個不同的三角形，如圖5411所示，其中1與2底邊相同，2和3高度相同現(xiàn)將一個可以視為質點的物塊分別從三個木板的頂端由靜止釋放，并沿木板下滑到底端，物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)均相同在這三個過程中，下列說法正確的是圖5411A沿著1下滑到底端時，物塊的速度最大B物塊沿著3下滑到底端的過程中，產(chǎn)生的熱量是最多的C物塊沿著1和2下滑到底端的過程中，產(chǎn)生的熱量是一樣多的D沿著2和3下滑到底端時，物塊的速度相同答案ABC3(2014南寧質檢)一小球

16、從離地高H處由靜止開始豎直下落，運動過程中受到的阻力大小與速率成正比，下圖中反映了小球的機械能E隨下落高度h的變化規(guī)律(選地面為零勢能參考平面)，其中可能正確的是解析因阻力做功等于機械能的變化，故Eh圖線的斜率的絕對值為阻力的大小，該小球做變加速運動所以B正確答案B4(2014四川省名校模擬)如圖5412所示，在光滑四分之一圓弧軌道的頂端a點，質量為m的物塊(可視為質點)由靜止開始下滑，經(jīng)圓弧最低點b滑上粗糙水平面，圓弧軌道在b點與水平軌道平滑相接，物塊最終滑至c點停止，若圓弧軌道半徑為R，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為，下列說法正確的是圖5412答案BCD5(2014瓊海一模)如圖5413所示，質量為M、長為L的木板置于光滑的水平面上，一質量為m的滑塊放置在木板左端，滑塊與