功能關(guān)系、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律

1、第 4 講 功能關(guān)系、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律一一.能量能量轉(zhuǎn)化和守恒定律轉(zhuǎn)化和守恒定律轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移不變不變1內(nèi)容：能量既不會(huì)消失，也不會(huì)創(chuàng)生它只能從一種形式 為另一種形式，或者從一個(gè)物體_到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持_2能量轉(zhuǎn)化及守恒的兩種表述(1)某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量等于增加量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化(2)某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量等于增加量3對(duì)能量轉(zhuǎn)化及守恒的理解：每一種運(yùn)動(dòng)形式都對(duì)應(yīng)一種能量形式，通過(guò)力做功，不同形式的能可以相互轉(zhuǎn)化1行駛中的汽車(chē)制動(dòng)后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的光焰；降落傘在空中勻速下

2、降 上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過(guò)程是()A物體克服阻力做功B物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量C物體的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量D物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量解析：汽車(chē)制動(dòng)，受摩擦阻力減速，克服摩擦力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化而內(nèi)能流星墜落，受空氣阻力，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能降落傘在空中勻速下降，受空氣阻力，重力勢(shì)能減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能所以 A、D 兩項(xiàng)正確答案：答案：AD功能量變化功能關(guān)系重力做功 WGmgh重力勢(shì)能變化EpWGEp彈簧彈力做功 WN彈性勢(shì)能變化EpWNEp除重力外其他力做功 W總機(jī)械能變化EW總E合外力做功 W合動(dòng)能變化EkW合Ek二.功和能的關(guān)系功和能的關(guān)系1功是能量轉(zhuǎn)化的量度功是能量轉(zhuǎn)

3、化的量度，做功的過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化；反之，轉(zhuǎn)化多少能量就說(shuō)明做了多少功2常見(jiàn)的功與能的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下表所示：2(2010 年佛山模擬)在奧運(yùn)比賽項(xiàng)目中，高臺(tái)跳水是我國(guó)運(yùn)動(dòng)員的強(qiáng)項(xiàng)質(zhì)量為 m 的跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)水對(duì)他的阻力大小恒為 F，那么在他減速下降高度為 h 的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(g 為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?()DA他的動(dòng)能減少了 FhB他的重力勢(shì)能增加了 mghC他的機(jī)械能減少了(Fmg)hD他的機(jī)械能減少了 Fh解析：由動(dòng)能定理，EkmghFh，動(dòng)能減少了 Fhmgh，A 不正確；他的重力勢(shì)能減少了 mgh，B 錯(cuò)誤；他

4、的機(jī)械能減少了EFh，C 錯(cuò)誤、D 正確三三.摩擦力做功與機(jī)械能、內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系摩擦力做功與機(jī)械能、內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系1靜摩擦力做功的特點(diǎn)(1)靜摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功(2)相互作用的一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零(3)靜摩擦力做功時(shí)，只有機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)移，不會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能2滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)(1)滑動(dòng)摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功(2)相互間存在滑動(dòng)摩擦力的系統(tǒng)內(nèi)，一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功將產(chǎn)生兩種可能效果：機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；有一部分機(jī)械能在相互摩擦的物體間轉(zhuǎn)移，另外部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(3)摩擦生熱的計(jì)算：QFf s相對(duì)3一木塊靜止在光滑水平面上，被水平方

5、向飛來(lái)的子彈擊中，子彈進(jìn)入木塊的深度為 2 cm，木塊相對(duì)于桌面移動(dòng)了 1 cm，設(shè)木塊對(duì)子彈的阻力恒定，則產(chǎn)生的熱能和子彈損失的動(dòng)能之比是多少？熱點(diǎn)熱點(diǎn) 1判斷過(guò)程中力做功和能量轉(zhuǎn)化判斷過(guò)程中力做功和能量轉(zhuǎn)化【例 1】一質(zhì)量為 M2.0 kg 的小物塊隨足夠長(zhǎng)的水平傳送帶一起運(yùn)動(dòng)，被一水平向左飛來(lái)的子彈擊中并從物塊中穿過(guò)，如圖 541 甲所示地面觀察者紀(jì)錄了小物塊被擊中后的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示(圖中取向右運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?已知傳送帶的速度保持不變，g 取 10 m/s2. 甲乙圖 541(1)指出傳送帶速度 v 的方向及大小，說(shuō)明理由(2)計(jì)算物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù).(3)計(jì)

6、算傳送帶對(duì)外做了多少功？子彈射穿物塊后系統(tǒng)有多少能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？解決這類(lèi)問(wèn)題一定要審清題意，分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，以及過(guò)程中力做功的情況明確力做功對(duì)應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化，以及能量轉(zhuǎn)化中什么能轉(zhuǎn)化為什么能例如：自由落體運(yùn)動(dòng)中，重力對(duì)物體做正功，重力勢(shì)能減少；物體受的合外力即是重力，合外力做功對(duì)應(yīng)動(dòng)能的增加，所以重力做多少功，則動(dòng)能增加多少?gòu)哪苻D(zhuǎn)化來(lái)看是重力做功把重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而總的機(jī)械能不變B軟繩重力勢(shì)能共減少了 mgl1(雙選)(2010 年山東卷)如圖 542 所示，傾角30的粗糙斜面固定在地面上，長(zhǎng)為 l、質(zhì)量為 m、粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的軟繩置于斜面上，其上端與斜面頂端齊平用細(xì)線(xiàn)將物塊

7、與軟繩連接，物塊由靜止釋放后向下運(yùn)動(dòng)，直到軟繩剛)BD好全部離開(kāi)斜面(此時(shí)物塊未到達(dá)地面)，在此過(guò)程中 (A物塊的機(jī)械能逐漸增加 C物塊重力勢(shì)能的減少等于軟繩克服摩擦力所做的功D軟繩重力勢(shì)能的減少小于其動(dòng)能的增加與克服摩擦力所做功之和圖 542熱點(diǎn) 2能量轉(zhuǎn)化中的多過(guò)程問(wèn)題(1)滑環(huán)第一次通過(guò)圓弧軌道 O2的最低點(diǎn) F 時(shí)對(duì)軌道的壓力；(2)滑環(huán)通過(guò)圓弧軌道 O1 最高點(diǎn) A 的次數(shù)；(3)滑環(huán)克服摩擦力做功所通過(guò)的總路程圖 543(3)由題意可知得：滑環(huán)最終只能在圓弧軌道 O2 的 D 點(diǎn)下方來(lái)回運(yùn)動(dòng)，即到達(dá) D 點(diǎn)速度為零，由能量守恒得：解得滑環(huán)克服摩擦力做功所通過(guò)的路程 s78 m.這類(lèi)

8、問(wèn)題審題要求高，一定要分清有哪些過(guò)程，明確過(guò)程中力對(duì)什么做了功，引起了哪種能的轉(zhuǎn)化，物體系統(tǒng)中存在哪些能量形式，在轉(zhuǎn)化中是哪種能轉(zhuǎn)化為哪種能即明確研究對(duì)象的能量來(lái)源與去向，根據(jù)能量守恒來(lái)列方程這類(lèi)問(wèn)題雖然過(guò)程多，但分清了過(guò)程中的能量，對(duì)每一過(guò)程列方程，再聯(lián)立方程求解，問(wèn)題就不會(huì)那么難易錯(cuò)點(diǎn)：滑動(dòng)摩擦力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的問(wèn)題【例 1】(雙選)如圖 545 所示，質(zhì)量為 m 的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，始終保持以速度 v勻速運(yùn)動(dòng)，物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，物體過(guò)一會(huì)兒能保持與傳送帶相對(duì)靜止，對(duì)于物體從靜止釋放到相對(duì)靜止這一過(guò)程下列說(shuō)法正確的是()圖 545答案：答案：BD相對(duì)滑動(dòng)的物體中，一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功對(duì)兩個(gè)物體的位移不同，對(duì)兩個(gè)物體做功也就不同，摩擦力乘以相對(duì)位移等于摩擦中產(chǎn)生的內(nèi)能在運(yùn)用功能原理時(shí)要選定好對(duì)象，并且分析清楚能量的來(lái)源與去向才不致出錯(cuò)1飛機(jī)場(chǎng)上運(yùn)送行李的裝置為一水平放置的環(huán)形傳送帶，傳送帶的總質(zhì)量為 M，其俯視圖如