专题功能关系、能量转化和守恒定律

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1、一、功能关系1．功能关系(1)能的概念：一个物体能对外做功，这个物体就具有能量．第4讲　专题功能关系、能量转化和守恒定律(2)功能关系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(3)功与对应能量的变化关系功能量的变化合外力做正功_____增加重力做正功_________减少弹簧弹力做正功_________减少电场力做正功_______减少其他力(除重力、弹力)做

2、正功_______增加动能重力势能弹性势能电势能机械能1．(单选)升降机底板上放一质量为100kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5m时速度达到4m/s，则此过程中(g取10m/s2)()．A．升降机对物体做功5800JB．合外力对物体做功5800JC．物体的重力势能增加500JD．物体的机械能增加800J【即学即练】答案A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_____到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量________

3、_．2．表达式：ΔE减＝______．不会创生转移保持不变ΔE增转化2．说明下列有关能量转化的问题中，分别是什么能向什么能的转化．(1)列车刹车时由运动变为静止；(2)太阳能电池发电；(3)风力发电；(4)潮汐发电；(5)太阳能热水器工作时；(6)汽车由静止启动答案(1)动能→内能(2)太阳能→电能(3)风能(空气动能)→电能(4)水的势能→电能(5)太阳能→内能(6)化学能→动能【即学即练】常见的功能关系【典例1】(多选)如图4－4－1所示，在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索，用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使

4、其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法正确的有()．题型一　对功能关系的理解图4-4-1A．力F所做功减去克服空气阻力所做的功等于重力势能的增量B．木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量C．力F、重力、空气阻力三者合力所做的功等于木箱动能的增量D．力F和空气阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量解析对木箱受力分析如图所示，则由动能定理：WF－mgh－WFf＝ΔEk，故C对．由上式得：WF－WFf＝ΔEk＋mgh，故A错、D对．由重力做功与重力势能变化关系知B对，故B、C、D

5、对．答案BCD图4-4-2答案BD功能关系的选用技巧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动能定理分析．2．只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析．3．只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析．4．只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析．借题发挥【典例2】如图4－4－3所示在水平地面上固定一个半径为R的半圆形轨道，其中圆弧部分光滑，水平段长为L，一质量为m的小物块紧靠一根被压缩的弹簧固定在水题型二　能量转化与守恒定律的应用图4-4-3平轨道的最右

6、端，小物块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，现突然释放小物块，小物块被弹出，恰好能够到达圆弧轨道的最高点A，取g＝10m/s2，且弹簧长度忽略不计，求：(1)小物块的落点距O′的距离；(2)小物块释放前弹簧具有的弹性势能．【变式跟踪2】如图4－4－4所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损图4-4-4失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于坡道的底端O点．已知在OM段，物块A与水平面间的动摩擦因数为μ，其余各处的摩擦不计，重力

7、加速度为g，求：(1)物块滑到O点时的速度大小．(2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零)．(3)若物块A能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？1．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)在相互摩擦的物体系统中，一对相互作用的滑动摩擦力，对物体系统所做总功的多少与路径有关，其值是负值，等于摩擦力与相对位移的积，即

8、W

9、＝Ffl相对，表示物体系统损失了机械能，克服了摩擦力做功，ΔE损＝Q＝Ffl相对(摩擦生热)；(3)一对滑动摩擦力做功的

10、过程中能量的转化和转移的情况：一是相互摩擦的物体通过摩擦力做功将部分机械能转移到另一个物体上；二是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．借题发挥2．运用能量守恒定律解题的基本思路1．解决力学问题的方法选取(1)牛顿第二定律揭示了力的瞬时效应，在研究某一物体所受力的瞬时作用与物体运动的关系时，优选运动