功能关系能量守恒定律课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,功能关系 能量守恒定律,一,、功能关系,1.,内容,(1),功是,的量度,即做了多少功就有,发生了转化,.,(2),做功的过程一定伴随着,而且,必通过做功来实现,.,能量转化,多少能量,能量的转化,能量的转化,2.,功与对应能量的变化关系,每,一种形式的能量的变化均对应一定力的功,.,合外力的功,(,所有外力的功,),动能变化,重力做的功,变化,弹簧弹力做的功,变化,外力,(,除重力、弹力,),做的功,变化,一对滑动摩擦力做的总功,变化,电场力做的功,变化,分子力做的功,变化,重力势能,弹性势能,机械能,内能,电势能,分子势能,二、能量守恒定律,1.,内容,:,能量既不会消灭,也,.,它只会从一,种形式,为其他形式,或者从一个物体转移,到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量,的总量,.,2.,表达式,:,E,减,=,.,E,增,为末状态的能量减去初状态的能量,而,E,减,为初状态的能量减去末状态的能量,.,不会创生,转化,保持不变,E,增,热点聚焦,热点一 几种常见的功能关系,1.,合外力所做的功等于物体动能的增量,表达式,:,W,合,=,E,k2,-,E,k1,即动能定理,.,2.,重力做正功,重力势能减少,;,重力做负功,重力势,能增加,.,由于“增量”是终态量减去始态量,所,以重力的功等于重力势能增量的负值,表达式,:,W,G,=-,E,p,=,E,p1,-,E,p2,.,3.,弹簧的弹力做的功等于弹性势能增量的负值,表,达式,:,W,F,=-,E,p,=,E,p1,-,E,p2,.,弹力做多少正功,弹性,势能减少多少,;,弹力做多少负功,弹性势能增加,多少,.,4.,除系统内的重力和弹簧的弹力外,其他力做的总,功等于系统机械能的增量,表达式,:,W,其他,=,E,.,(1),除重力或弹簧的弹力以外的其他力做多少正,功,物体的机械能就增加多少,.,(2),除重力或弹簧的弹力以外的其他力做多少负,功,物体的机械能就减少多少,.,(3),除重力或弹簧的弹力以外的其他力不做功,物体的机械能守恒,.,特别提示,1.,在应用功能关系解决具体问题的过程中,若只,涉及动能的变化用,“,1,”,如果只涉及重力势能的变,化用,“,2,”,如果只涉及机械能变化用,“,4,”,只涉及弹,性势能的变化用,“,3,”,.,2.,在应用功能关系时,应首先弄清研究对象,明确,力对,“,谁,”,做功,就要对应,“,谁,”,的位移,从而引起,“,谁,”,的能量变化,.,在应用能量的转化和守恒时,一定要明,确存在哪些能量形式,哪种是增加的,哪种是减少的,然后再列式求解,.,热点二 对能量守恒定律的理解和应用,1.,对定律的理解,(1),某种形式的能减少,一定存在其他形式的能,增加,且减少量和增加量一定相等,.,(2),某个物体的能量减少,一定存在其他物体的,能量增加,且减少量和增加量一定相等,.,这也是我们列能量守恒定律方程式的两条基本,思路,.,2.,应用定律解题的步骤,(1),分清有多少形式的能如动能、势能,(,包括重,力势能、弹性势能、电势能,),、内能等在变化,.,(2),明确哪种形式的能量增加,哪种形式的能量减,少,并且列出减少的能量,E,减,和增加的能量,E,增,的表达式,.,(3),列出能量守恒关系式,:,E,减,=,E,增,.,特别提示,1.,应用能量守恒定律解决有关问题,关键是准确,分析有多少种形式的能量在变化,求出减少的总能,量,E,减,和增加的总能量,E,增,然后再依据能量守,恒定律列式求解,.,2.,高考考查该类问题,常综合平抛运动、圆周运,动以及电磁学知识考查判断、推理及综合分析能力,.,热点三 摩擦力做功的特点,静摩擦力,滑动摩擦力,不,同,点,能量的,转化方,面,在静摩擦力做功的,过程中,只有机械能,从一个物体转移到,另一个物体,(,静摩擦,力起着传递机械能,的作用,),而没有机械能转化为其他形式,的能量,1.,相互摩擦的物体通,过摩擦力做功,将部分,机械能从一个物体转,移到另一个物体,2.,部分机械能转化为,内能,此部分能量就是,系统机械能的损失量,类别,比较,不,同,点,一对摩,擦力做,功方面,一对静摩擦,力所做功的,代数总和等,于零,一对相互作用的滑动摩擦力,对物体系统所做的总功,等于,摩擦力与相对路程的乘积,即,W,f,=-,F,f,l,相,表示物体克服摩,擦力做功,系统损失的机械能,转变成内能,相,同,点,正负功、,不做功,方面,两种摩擦力都可以对物体做正功、负功,还,可以不做功,特别提示,一对相互作用的滑动摩擦力做功所产生的热量,Q,=,F,f,l,相对,其中,l,相对是物体间相对路径长度,.,如果两物体,同向运动,l,相对,为两物体对地位移大小之差,;,如果两物,体反向运动,l,相对,为两物体对地位移大小之和,;,如果一,个物体相对另一物体做往复运动,则,l,相对,为两物体相,对滑行路径的总长度,.,题型,1,功和能的相应关系的理解,已知货物的质量为,m,在某段时间内起重机,将货物以,a,的加速度加速升高,h,则在这段时间内,叙述正确的是,(,重力加速度为,g,)(),A.,货物的动能一定增加,mah,-,mgh,B.,货物的机械能一定增加,mah,C.,货物的重力势能一定增加,mah,D.,货物的机械能一定增加,mah,+,mgh,题型探究,解析,准确把握功和对应能量变化之间的关系是,解答此类问题的关键,具体分析如下,:,动能定理,货物动能的增加量等于货物合外力做的,功,mah,A,错误,;,功能关系,货物机械能的增量等于除,重力以外的力做的功而不等于合外力做的功,B,错误,;,功能关系,重力势能的增量对应货物重力做的负功大小,mgh,C,错误,;,功能关系,货物机械能的增量为起重机,拉力做的功,m,(,g,+,a,),h,D,正确,.,答案,D,规律总结,力学范围内,应牢固掌握以下三条功能,关系,:,(1),重力的功等于重力势能的变化,弹力的功等于弹,性势能的变化,.,(2),合外力的功等于动能的变化,.,(3),除重力、弹力外,其他力的功等于机械能的变化,.,运用功能关系解题时,应弄清楚重力做什么功,合外,力做什么功,除重力、弹力外的力做什么功,从而判,断重力势能或弹性势能、动能、机械能的变化,.,变式练习,1,如图,1,所示,滑块静止于,光滑水平面上,与之相连的轻质,弹簧处于自然伸直状态,.,现用恒,定的水平外力,F,作用于弹簧右端,在向右移动一段距离的过程中,拉力,F,做了,10 J,的功,.,上述过程中,(),A.,弹簧的弹性势能增加了,10 J,B.,滑块的动能增加了,10 J,C.,滑块和弹簧组成的系统机械能增加了,10 J,D.,滑块和弹簧组成的系统机械能守恒,解析,拉力,F,做功既增加了弹性势能,还增加了滑块,的动能,A,、,B,错误,;,系统增加的机械能等于力,F,做的功,C,对,D,错,.,图,1,C,题型,2,能量守恒定律的应用,如图,2,所示,A,、,B,、,C,质量分别,为,m,A,=0.7 kg,m,B,=0.2 kg,m,C,=0.1 kg,B,为套在细绳上的圆环,A,与水平桌面,的动摩擦因数,=0.2,另一圆环,D,固定,在桌边,离地面高,h,2,=0.3 m,当,B,、,C,从,静止下降,h,1,=0.3 m,C,穿环而过,B,被,D,挡住,不计,绳子质量和滑轮的摩擦,取,g,=10 m/s,2,若开始时,A,离桌边足够远,.,试求,:,(1),物体,C,穿环瞬间的速度,.,(2),物体,C,能否到达地面,?,如果能到达地面,其速,度多大,?,图,2,思维导图,解析,(1),由能量守恒定律得,(,m,B,+,m,C,),gh,1,=(,m,A,+,m,B,+,m,C,),v,1,2,+,m,A,g,h,1,可求得,:,(2),设物体,C,到达地面的速度为,v,2,由能量守恒定律,得,可求出 故物体,C,能到达地面,到地面,的速度为,答案,(2),物体,C,能到达地面,速度为,拓展探究,物体,A,在水平桌面上滑行的最大距离是,多少,?,解析,当,C,落地后,物体,A,继续前进的距离为,x,3,由动,能定理得,:,可得,:,x,3,=0.165 m,所以物体,A,滑行的总距离为,x,=,h,1,+,h,2,+,h,3,=0.765 m.,答案,0.765 m,运用能的转化与守恒定律解题时,应首,先弄清楚各种能量间的转化关系,这种转化是靠做,功实现的,.,因此,物体运动过程中各个力的功是解,题的关键,.,抓住能量转化和各个力的功是解决这种,问题的基础,.,方法提炼,变式练练,2,如图,3,所示,倾角为,30,的光滑斜面的,下端有一水平传送带,传送带正以,6 m/s,的速度运,动,运动方向如图所示,.,一个质量为,2 kg,的物体,(,物,体可以视为质点,),从,h,=3.2 m,高处由静止沿斜面下,滑,物体经过,A,点时,不管是从斜面到传送带还是从,传送带到斜面,都不计其动能损失,.,物体与传送带间,的动摩擦因数为,0.5,物体向左最多能滑到传送带左,右两端,AB,的中点处,重力加速度,g,=10 m/s,2,则,:,图,3,(1),物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间,?,(2),传送带左右两端,AB,间的距离,l,至少为多少,?,(3),上述过程中物体与传送带组成的系统产生的摩擦热,为多少,?,(4),物体随传送带向右运动,最后沿斜面上滑的最大高,度,h,为多少,?,解析,(1),可得,t,=1.6 s.,(2),由能的转化和守恒得,:,(3),此过程中,物体与传送带间的相对位移,x,相,=+,v,带,t,1,又,而摩擦热,Q,=,mg,x,相,以上三式可联立得,Q,=160 J.,(4),物体随传送带向右匀加速,当速度为,v,带,=6 m/s,时,向右的位移为,x,则,mgx,=,mv,带,2,即物体在到达,A,点前速度与传送带相等,最后以,v,带,=,6 m/s,的速度冲上斜面,由,mv,带,2,=,mgh,得,h,=,1.8 m.,答案,(1)1.6 s (2)12.8 m (3)160 J,(4)1.8 m,题型,3,功能关系在传送带类问题中的应用,飞机场上运送行李的装置为,一水平放置的环形传送带,传送带,的总质量为,M,其俯视图如图,4,所示,.,现开启电动机,传送带达到稳定运,行的速度,v,后,将行李依次轻轻放到传送带上,.,若有,n,件质量均为,m,的行李需通过传送带运送给旅客,.,假设在转弯处行李与传送带无相对滑动,忽略皮,带轮、电动机损失的能量,.,求从电动机开启,到运,送完行李需要消耗的电能为多少,?,图,4,解析,设行李与传送带间的动摩擦因数为,则传,送带与行李间由于摩擦产生的总热量,Q,=,n,mg,l,由运动学公式得,:,又,v,=,gt,联立解得,:,由能量守恒得,:,所以 ,答案,本题共,8,分,.,其中式各,1,分,式各,2,分,.,摩擦力做功与产生内能的关系,:,(1),静摩擦力做功的过程中,只有机械能的相互转,移,(,静摩擦力起着传递机械能的作用,),而没有内能,的产生,.,(2),滑动摩擦力做功的过程中,能量的转化有两个,方向,一是相互摩擦的物体之间机械能的转移,;,二,是机械能转化为内能,转化为内能的量值等于机械,能的减少量,表达式为,Q,=,F,滑,l,相对,.,【,评价标准,】,【,名师导析,】,自我批阅,(16,分,),如图,5,所示,质量为,m,的滑块,放在光滑的水,平平台上,平台右端,B,与水平传送带相接,传送带的,运行速度为,v,0,长为,L,.,今将滑块缓慢向左压缩固定,在平台上的轻弹簧,到达某处时突然释放,.,当滑块,滑到传送带右端,C,时,恰好与传送带速度相同,.,滑块,与传送带间的动摩擦因数为,.,(1),试分析滑块在传送带上的运动情况,.,图,5,(2),若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度,求释放滑