高中物理功能關(guān)系和能量守恒定律課件

功能關(guān)系和能量守恒定律一、功能關(guān)系：（一）功能關(guān)系：功是能量轉(zhuǎn)化的量度.1.做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程.2.做了多少功，就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.（二）常見的功能關(guān)系：1.合力做功：合力對物體做功等于物體動能的改變.（動能定理）合力做正功，物體的動能增大，其他形式的能轉(zhuǎn)化為動能.合力做負(fù)功，物體的動能減少，動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.2.重力做功：重力做功等于物體重力勢能增量的負(fù)值.重力做正功，物體的重力勢能減少.重力做負(fù)功，重力勢能增加.3.萬有引力做功：萬有引力做功等于物體引力勢能增量的負(fù)值.萬有引力做正功，物體的引力勢能減少.萬有引力做負(fù)功，物體的引力勢能增加.4.彈簧的彈力做功：彈力做功等于彈簧彈性勢能增量的負(fù)值.彈力做正功，物體的彈性勢能減少.彈力做負(fù)功，物體的彈性勢能增加.除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力外其它做功等于物體機械能的改變.推導(dǎo)：5.除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力外其它做功：若除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力外，其他力做功為零.系統(tǒng)的機械能守恒.若除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力外，其他力做正功.系統(tǒng)的機械能增加，其他形式的能轉(zhuǎn)化為機械能.若除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力外，其他力做負(fù)功.系統(tǒng)的機械能減少，機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.6.滑動摩擦力對系統(tǒng)做功：如圖，質(zhì)量為M的木塊靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以初速度v0水平射入初始靜止的木塊，并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運動．已知子彈從剛射中木塊到子彈相對木塊靜止時，木塊前進(jìn)距離為L，子彈進(jìn)入木塊的深度為d，木塊與子彈間的動摩擦因數(shù)為μ.滑動摩擦力對系統(tǒng)做負(fù)功，等于滑動摩擦力與物體間的相對路程的乘積.滑動摩擦力對系統(tǒng)做功，把機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能.7.電場力做功：電場力做功等于電勢能改變的負(fù)值.電場力做正功，電勢能減少.電場力做負(fù)功，電勢能增加.8.感應(yīng)電流受到安培力作用，物體克服安培力做功，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.練1.(多選)如圖所示，兩根光滑的金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為θ的斜面上，導(dǎo)軌的下端接有電阻R，導(dǎo)軌自身的電阻可忽略不計．斜面處在一勻強磁場中，磁場方向垂直于斜面向上．質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒ab，在沿著斜面與棒ab垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上升，上升高度為h.則在此過程中，以下說法正確的是()A．作用于棒ab上的各力的合力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱B．恒力F和重力的合力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱C．恒力F和安培力的合力所做的功等于零D．恒力F所做的功等于棒ab重力勢能的增加量和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和BD練2.(多選)如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的固定軌道，由一段斜的直軌道和與之相切的圓形軌道平滑連接而成，圓形軌道的半徑為R，一質(zhì)量為m的小球從斜軌道上的A點由靜止開始下滑，然后小球沿圓形軌道運動到最高點B時恰好對軌道沒有壓力．已知h＝3R，重力加速度為g.則小球從A點到B點的過程中()A．重力做功為mgR

B．機械能減少量為mgRC．合力做功為mgR

D．克服摩擦力做功為0.5mgRAD練3.(多選)如圖所示，在空間中存在豎直向上的勻強電場，質(zhì)量為m、電荷量為＋q的物塊從A點由靜止開始下落，加速度為g，下落高度H到B點后與一輕彈簧接觸，又下落h后到達(dá)最低點C，整個過程中不計空氣阻力，且彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g，則帶電物塊在由A點運動到C點過程中，下列說法正確的是()A.該勻強電場的電場強度為B.帶電物塊機械能減少量為C.帶電物塊電勢能的增加量為D.對于彈簧和物體組成的系統(tǒng),重力勢能的減少量等于彈性勢能與電勢能的增加量之和CD練4（多選)如圖所示，在光滑的水平面上，有一質(zhì)量為M的長木板以一定的初速度向右勻速運動，將質(zhì)量為m的小鐵塊無初速度地輕放到長木板右端，小鐵塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)小鐵塊在長木板上相對長木板滑動L時，與長木板保持相對靜止，此時長木板對地的位移為x，在這個過程中，下面說法正確的是()A．小鐵塊增加的動能為μmg(x＋L)B．長木板減少的動能為μmgxC．摩擦產(chǎn)生的熱量為μmg(x－L)D．系統(tǒng)機械能的減少量為μmgLBD練5.(多選)如圖所示，質(zhì)量為M、長度為l的小車靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的小物塊放在小車的最左端．現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上，使物塊從靜止開始做勻加速直線運動．物塊和小車之間的摩擦力的大小為f.經(jīng)過時間t，小車運動的位移為s，物塊剛好滑到小車的最右端．物塊可以看成質(zhì)點，則()A．物塊受到的摩擦力對物塊做的功與小車受到的摩擦力對小車做功的代數(shù)和為零B．整個過程物塊和小車增加的機械能為F(s＋l)C．整個過程物塊和小車間摩擦生熱為flD．小車的末動能為fsCD二、能量守恒定律：（一）能量轉(zhuǎn)化與守恒定律：1.內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變．2.表達(dá)式：能量守恒定律是普遍適用的規(guī)律，對于系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化問題，優(yōu)先考慮應(yīng)用能量守恒定律，其基本方程為ΔE增＝ΔE減，解題時從兩個角度列關(guān)系式：(1)某些形式增加的總能量ΔE增等于其他形式減少的總能量ΔE減．(2)某些物體增加的總能量ΔE增等于其他物體減少的總能量ΔE減．練6.如圖所示是某類潮汐發(fā)電示意圖．漲潮時開閘，水由通道進(jìn)入海灣水庫蓄水，待水面升至最高點時關(guān)閉閘門如圖甲)，當(dāng)落潮時，開閘放水發(fā)電(如圖乙)．設(shè)海灣水庫面積為5.0×108m2，平均潮差為3.0m，一天漲落潮兩次，發(fā)電的平均能量轉(zhuǎn)化率為10%，則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率約為(ρ水取1.0×103kg/m3，g取10m/s2)()A．2.6×104kW B．5.2×104kWC．2.6×105kW D．5.2×105kWB練7.如圖所示，固定斜面的傾角θ＝30°，物體A與斜面之間的動摩擦因數(shù)為μ，輕彈簧下端固定在斜面底端，彈簧處于原長時上端位于C點．用一根不可伸長的輕繩通過輕質(zhì)光滑的定滑輪連接物體A和B，滑輪右側(cè)繩子與斜面平行，A的質(zhì)量為2m，B的質(zhì)量為m，初始時物體A到C點的距離為L.現(xiàn)給A、B一初速度v0使A開始沿斜面向下運動，B向上運動，物體A將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈到C點．已知重力加速度為g，不計空氣阻力，整個過程中，輕繩始終處于伸直狀態(tài)，求此過程中：(1)物體A向下運動剛到C點時的速度；(2)彈簧的最大壓縮量；(3)彈簧的最大彈性勢能．（二）傳送帶模型中的功能問題：1.求摩擦產(chǎn)生熱量的方法：摩擦產(chǎn)生的熱量等于摩擦力與工件相對傳送帶的路程乘積．2.求電機消耗電能的方法：多消耗的電能等于工件增加的機械能與摩擦產(chǎn)生的熱量之和．例1

(多選)如圖所示，水平傳送帶由電動機帶動，并始終保持以速度v勻速運動，現(xiàn)將質(zhì)量為m的某物塊由靜止釋放在傳送帶上的左端，過一會兒物塊能保持與傳送帶相對靜止，設(shè)物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，對于這一過程，下列說法正確的是()A．摩擦力對物塊做的功為0.5mv2B．物塊對傳送帶做功為0.5mv2C．系統(tǒng)摩擦生熱為0.5mv2D．電動機多做的功為mv2ACD例2如圖，一傳送皮帶與水平面夾角為30°，以2m/s的恒定速度順時針運行．現(xiàn)將一質(zhì)量為10kg的工件輕放于底端，經(jīng)一段時間送到高2m的平臺上，工件與皮帶間的動摩擦因數(shù)為μ＝，g＝10m/s2，求帶動皮帶的電動機由于傳送工件而多消耗的電能．【答案】280J體驗高考1.(多選)如圖所示，輕質(zhì)彈簧的左端固定，并處于自然狀態(tài)．小物塊的質(zhì)量為m，從A點向左沿水平地面運動，壓縮彈簧后被彈回，運動到A點恰好靜止．物塊向左運動的最大距離為s，與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，彈簧未超出彈性限度．在上述過程中()A．彈簧的最大彈力為μmg

B．物塊克服摩擦力做的功為2μmgsC．彈簧的最大彈性勢能為μmgsD．物塊在A點的初速度為BC2.(多選)一物塊在高3.0m、長5.0m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑，其重力勢能和動能隨下滑距離s的變化如圖中直線Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2.則()A．物塊下滑過程中機械能不守恒B．物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5C．物塊下滑時加速度的大小為6.0m/s2D．當(dāng)物塊下滑2.0m時機械能損失了12JAB3.秋千由踏板和繩構(gòu)成，人在秋千上的擺動過程可以簡化為單擺的擺動，等效“擺球”的質(zhì)量為m，人蹲在踏板上時擺長為l1，人站立時擺長為l2.不計空氣阻力，重力加速度大小為g.(1)如果擺長為l1，“擺球”通過最低點時的速度為v，求此時“擺球”受到拉力T的大?。?2)在沒有別人幫助的情況下，人可以通過在低處站起、在高處蹲下的方式使“擺球”擺得越來越高．a(chǎn)．人蹲在踏板上從最大擺角θ1開始運動，到最低點時突然站起，此后保持站立姿勢擺到另一邊的最大擺角為θ2.假定人在最低點站起前后“擺球”擺動速度大小不變，通過計算證明θ2>θ1.b．實際上人在最低點快速站起后“擺球”擺動速度的大小會增大．隨著擺動越來越高，達(dá)到某個最大擺角θ后，如果再次經(jīng)過最低點時，通過一次站起并保持站立姿勢就能實現(xiàn)在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動，求在最低點“擺球”增加的動能ΔEk應(yīng)滿足的條件．4.如圖所示的離心裝置中，光滑水平輕桿固定在豎直轉(zhuǎn)軸的O點，小圓環(huán)A和輕質(zhì)彈簧套在輕桿上，長為2L