功能關系、能量轉化和守恒定律

1、1.功能關系(1)能的概念：一個物體能對外做功，這個物體就具有能量(2)功能關系功是 的量度，即做了多少功就有 發(fā)生了轉化做功的過程一定伴隨著 ，而且 必通過做功來實現(xiàn)第第4講功能關系、能量轉化和守恒定律講功能關系、能量轉化和守恒定律能量轉化能量轉化多少能量多少能量能量的轉化能量的轉化能量的轉化能量的轉化(3)功與對應能量的變化關系功能量的變化合外力做正功 增加重力做正功 減少彈簧彈力做正功 減少電場力做正功 減少分子力做正功 減少其他力(除重力、彈力)做正功 增加動能動能重力勢能重力勢能彈性勢能彈性勢能電勢能電勢能分子勢能分子勢能機械能機械能2.能量守恒定律(1)內容：能量既不會消滅，也 它

2、只會從一種形式 為其他形式，或者從一個物體 到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量(2)表達式：E減 .不會創(chuàng)生不會創(chuàng)生轉化轉化轉移轉移保持不變保持不變E增增常見的功能關系常見的功能關系1已知貨物的質量為m，在某段時間內起重機將貨物以a的加速度加速升高h，則在這段時間內，下列敘述正確的是(重力加速度為g)()A貨物的動能一定增加mahmghB貨物的機械能一定增加mahC貨物的重力勢能一定增加mahD貨物的機械能一定增加mahmgh答案D2一個盛水袋，某人從側面緩慢推裝液體的袋壁使它變形至如圖441所示位置，則此過程中袋和液體的重心將()A逐漸升高 B逐漸降低C先降低再升高 D始終不變

3、解析人對液體做正功，液體的機械能增加，液體緩慢移動可以認為動能不變，故重力勢能增加，重心升高，A正確答案A下列說法正確的是()A隨著科技的發(fā)展，第一類永動機是可以制成的B太陽照射到地球上的光能轉化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了C“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉化和守恒定律，因而是不可能的D有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產生答案C4如圖442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()AX37B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

4、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增加解析在X37B由較低軌道飛到較高軌道的過程中，必須啟動助推器，對X37B做正功，X37B的機械能增大，A對，B錯根據(jù)能量守恒定律，C錯X37B在確定軌道上繞地球做圓周運動，動能和重力勢能都沒有發(fā)生變化，所以機械能不變，D錯故本題正確選項為A.答案A5如圖443所示，一個小物體在足夠長的斜面上以一定初速度釋放，斜面各處粗糙程度相同，初速度方向沿斜面向上，則物體在斜面上運動的過程中，下列說法錯誤的是()A動能一定是先減小后增大B機械能一直減小C如果某段時間內摩擦力做功與物體動能的改變量相同，則此后物體動能將不斷增

5、大D如果某段時間內摩擦力做功為W，再經過相同的時間，兩段時間內摩擦力做功可能相等解析物體減速到零時有可能靜止在斜面上，其動能一直減小，A錯誤；由于摩擦力做負功，物體的機械能一直減小，B正確；C中說明重力做功為零，物體能反向沿斜面向下加速運動，C正確；由于物體可能反向沿斜面向下加速運動，在相等的兩段時間內路程可能相同，則摩擦力做的功相同，D正確答案A 考點一利用動能定理分析功和能量變化的問題(1)合外力(包括重力)做功等于物體動能的改變量(2)與勢能有關的力(重力、彈簧彈力、電場力)做功等于勢能的改變量如圖444所示，卷揚機的繩索通過定滑輪用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動在移

6、動過程中，下列說法正確的是()AF對木箱做的功等于木箱增加的動能與木箱克服摩擦力所做的功之和BF對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勢能DF對木箱做的功等于木箱增加的機械能答案C如圖445所示，在抗洪救災中，一架直升機通過繩索，用恒力F豎直向上拉起一個漂在水面上的木箱，使其由水面開始加速上升到某一高度，若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在此過程中，以下說法錯誤的是()A力F所做功減去克服空氣阻力所做的功等于重力勢能的增量B木箱克服重力所做的功等于重力勢能的增量C力F、重力、空氣阻力三者合力所做的功等于木箱動能的增量D力F和空氣阻力的合力所做

7、的功等于木箱機械能的增量解析對木箱受力分析如圖所示，則由動能定理：WFmghWfEk故C對由上式得：WFWfEkmgh，故A錯D對由重力做功與重力勢能變化關系知B對，選A項答案A考點二摩擦生熱問題摩擦力做功的特點 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能，此部分能量就是系統(tǒng)機械能的損失量類別比較 靜摩擦力滑動摩擦力不同點一對摩擦力的總功方面一對靜摩擦力所做功的

8、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Wffs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，還可以不做功如圖446所示，木塊A放在木塊B的左端，用恒力F將A拉至B的右端，第一次將B固定在地面上，F(xiàn)做功為W1，生熱為Q1；第二次讓B可以在光滑地面上自由滑動，仍將A拉到B右端，這次F做功為W2，生熱為Q2；則應有()AW1W2，Q1Q2BW1W2，Q1Q2CW1W2，Q1Q2 DW1W2，Q1Q2解析拉力F做的功直接由公式WFscos 求得，其中s是物體對地的位移，所

9、以W1W2，滑動摩擦力做功過程中產生的內能等于系統(tǒng)克服摩擦力做的功，即EQfs相對，其中s相對表示物體之間的相對位移，在這里是B的長度，所以Q1Q2.答案A電機帶動水平傳送帶以速度v勻速轉動，一質量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為，如圖447所示，當小木塊與傳送帶相對靜止時，求：(1)小木塊的位移；(2)傳送帶轉過的路程；(3)小木塊獲得的動能；(4)摩擦過程產生的摩擦熱；(5)電機帶動傳送帶勻速轉動輸出的總能量(5)由能的轉化與守恒得，電機輸出的總能量轉化為小木塊的動能與摩擦熱，所以E總EkQmv2.利用Qfs相對進行熱量Q的計算時，關鍵是對相對路程s相對

10、的理解例如：如果兩物體同向運動，s相對為兩物體對地位移大小之差；如果兩物體反向運動，s相對為兩物體對地位移大小之和；如果一個物體相對另一個物體往復運動，則s相對為兩物體相對滑行路徑的總長度. 1.力學規(guī)律優(yōu)選法1.選取方法(1)牛頓第二定律揭示了力的瞬時效應，在研究某一物體所受力的瞬時作用與物體運動的關系時優(yōu)選運動學公式和牛頓第二定律(2)動能定理反映了力對空間的累積效應，對于不涉及物體運動過程中的加速度和時間的問題，優(yōu)選動能定理(3)如果物體只有重力和彈簧彈力做功而又不涉及物體運動過程中的加速度和時間，此類問題優(yōu)選用機械能守恒定律求解(4)在涉及相對滑動問題時則優(yōu)先考慮能量守恒定律，即系統(tǒng)的

11、動能轉化為系統(tǒng)的內能(5)在涉及摩擦力、電場力、磁場力(安培力)做功時優(yōu)先考慮能量守恒定律2.傳送帶模型中的能量問題傳送帶模型是高中物理中比較常見的模型，一般設問的角度有兩個：動力學角度，如求物體在傳送帶上運動的時間、物體在傳送帶上能達到的速度、物體相對傳送帶滑過的位移，依據(jù)牛頓第二定律結合運動學規(guī)律求解(第三章中已做介紹)能量的角度：求傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶由于相對滑動而產生的熱量、因放上物體而使電動機多消耗的電能等，常依據(jù)功能關系或能量守恒定律求解(1)木板在輪子上水平移動的總時間；(2)輪子因傳送木板所消耗的機械能答案(1)2.5 s(2)5.12 J游樂場中的一種滑梯如圖449所示小朋友從軌道頂端由靜止開始下滑，沿水平軌道滑動了一段距離后停下來，則()A下滑過程中支持力對小朋友做功B下滑過程中小朋友的重力勢能增加C整個運動過程中小朋友的機械能守恒D在水平面滑動過程中摩擦力對小朋友做負功解析下滑過程