功能关系能量守恒定律.ppt
第四单元功能关系能量守恒定律,1功和能的关系做功的过程就是的过程，做了多少功，就有多少能量发生了，功是能量转化的,能量转化,转化,量度,2功能关系的几种表达形式(1)合外力对物体所做的功等于物体的增量，即，即动能定理(2)重力做正功，重力势能；重力做，重力势能增加由于“增量”是末态量减去始态量，所以重力的功等于重力势能增量的负值，即WGEp.(3)弹簧的弹力做的功等于弹性势能增量的负值，即W弹E弹.(4)重力和弹簧弹力之外的力对物体所做的功等于物体的增量即W其他E机2E机1E机,动能,W合EkEk2Ek1,减小,负功,Ep1Ep2,Ep1Ep2,机械能,能量既不会，也不会创生，它只会从一种形式为其他形式，或者从一个物体到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变,消失,转化,转移,功和能是两个密切联系的物理量，做功过程就是能量转化的过程，做功的多少等于能量转化的多少，做功的正、负表示能量转化的方向下面具体分析几种重要的功能关系1重力做的功等于重力势能增量的负值：WGEp.,2弹力做的功等于弹性势能增量的负值：W弹Ep弹3合外力做的功等于物体动能的增量：W合Ek.4除系统内的重力和弹力以外，其他外力及内力做的总功等于系统机械能的增量WFE末E初E.5滑动摩擦力对系统做功的绝对值等于系统内能的增量，即摩擦生热(或说成系统克服摩擦力做的功等于系统内能的增量)Ffd相E内,增量就是变化量，为末态量减初态量，实际上不一定是增加的，也可能是减少的,1静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以做正功，可以做负功，还可能不做功(2)存在相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做的总功为零(3)在静摩擦力做功的过程中，有机械能的转移，而没有机械能转化为内能,2滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以做负功，还可以不做功(2)相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果机械能全部转化为内能；有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另外部分转化为内能(3)摩擦生热的计算：QFfd相,【例1】如图1所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动在移动过程中，下列说法正确的是(),图1,AF对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和BF对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能DF对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和,答案：CD,高分通道(1)解答本题时易错选B.原因是没有分析清木箱加速上升时，通过拉力F做的功，还有一部分转化为木箱的动能(2)应用功能关系解题时，要弄清楚有哪些力在做功，这些力做功等于哪种形式能量的变化,答案：ACD,【例2】如图2所示，木块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功为W1，生热为Q1；第二次让B可以在光滑地面上自由滑动仍将A拉到B右端，这次F做功为W2，生热为Q2；则应有()AW1W2，Q1Q2BW1W2，Q1Q2CW1W2，Q1Q2DW1W2，Q1Q2,图2,解析：两种情况下A的位移不同，故力F做功不同，但相对位移相同，所以产生的热量相同拉力F做的功直接由公式WFlcos求得，其中l是木块A相对地面的位移，所以W1W2，滑动摩擦力做功过程中产生的内能等于系统克服摩擦力做的功，即EQFfd相，其中d相表示木块之间的相对位移，在这里是B的长度，所以Q1Q2.答案：A,高分通道摩擦力做功和内能的转化问题中，一对滑动摩擦力做功的和总为负值，其绝对值等于摩擦力与相对位移的乘积，也等于系统损失的机械能(也等于转化为内能的量),变式2：如图3所示，某人乘雪橇从雪坡经A点滑至B点，接着沿水平路面滑至C点停止人与雪橇的总质量为70 kg.表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据，请根据图表中的数据解决下列问题：(g10 m/s2),图3,(1)人与雪橇从A到B的过程中，损失的机械能为多少？(2)设人与雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小,答案：(1)9100 J(2)140 N,【例3】(2009年山东卷)图4所示为某探究活动小组设计的节能运输系统斜面轨道倾角为30，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为.木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程下列选项正确的是(),AmMBm2MC木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度D在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能,图4,下滑过程中：(Mm)gsin(Mm)gcos(Mm)a1上滑过程中：MgsinMgcosMa2解得，a2g(sincos)a1g(sincos)，故C正确答案：BC,高分通道对能量转化过程及转化途径不清晰本题考查了功能关系，牛顿第二定律，旨在考查学生推理能力和分析综合能力，中等难度弄明白木箱下滑过程中弹簧获得的弹性势能最大值与上滑过程中弹簧释放的弹性势能相等是解答本题的关键,变式3：风力发电是一种环保的电能获取方式图5为某风力发电站外观图设计每台风力发电机的功率为40 kW.实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%，空气的密度是1.29 kg/m3，当地水平风速约为10 m/s，问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求？,图5,答案：10 m,1一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出，对于这一过程，下列说法正确的是(),A子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统内能的增加量C子弹减少的机械能等于木块增加的动能和内能之和D子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块系统增加的内能之和,解析：由于子弹穿过木块的过程中与木块有相对位移，所以子弹减少的动能转化为木块的动能和子弹与木块系统增加的内能，选项A、C错，B、D正确答案：BD,答案：BCD,32003年10月15日，我国在上海市“金贸大厦”成功地举行了高楼跳伞表演，被称为“中华第一跳”的此次表演，开辟了我国高楼跳伞的先河来自不同国籍的16名跳伞爱好者进行了单人跳、双人跳及组合跳的精彩表演.他们从345 m高的“金贸大厦”观景平台上跳下，在距地面150 m高处打开伞包，假设打开伞包前后两段过程，跳伞爱好者的运动均可看作是匀变速直线运动，且始末速度均为0，一个质量为60 kg的跳伞爱好者，若30 s完成跳伞表演，跳伞爱好者在跳伞的整个运动过程中，以下说法正确的是(),A机械能先不变后减小B机械能一直在减小C克服空气阻力做功为207 kJD最大速度是23 m/s,答案：BCD,4跳伞运动员在刚跳离飞机、降落伞尚未打开的一段时间内：空气阻力做正功；重力势能增加；动能增加；空气阻力做负功以下说法中正确的是()ABC D,解析：跳伞运动员跳离飞机，在尚未打开降落伞的这段时间内，运动员向下运动，重力对运动员做正功，重力势能减少；空气阻力对运动员做负功由于重力大于空气阻力，运动员向下做加速运动，其动能增加，故错，对答案：B,5从地面竖直上抛一个质量为m的小球，小球上升的最大高度为H.设上升过程中空气阻力F阻恒定则对于小球的整个上升过程，下列说法中错误的是()A小球动能减少了mgHB小球机械能减少了F阻HC小球重力势能增加了mgHD小球的加速度大于重力加速度g,答案：A,6如图6所示，一质量为m的物块放在水平地面上，现在对物块施加一个大小为F的水平恒力，使物块从静止开始向右移动距离x后立即撤去F.物块与水平地面间的动摩擦因数为.求：(1)撤去F时，物块的速度大小；(2)撤去F后，物块还能滑行多远？,图6,
