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1、能量转化和守恒定律吕叔湘中学庞留根2004年9月能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变.——能量转化和守恒定律表现形式一.功是能量转化的量度——功能关系94年上海高考例1、例2二.能量转化和守恒定律的应用1.电磁感应现象中的能量问题00年高考12例3例4例5例6例7例82.光学和原子物理中的应用——例900年春北京00年高考1300年春北京5.例10例11其它应用例1294年高考8例13例1400年春北京14摩擦力的功例15例16数学表达式动能定理W合=W1+W2+…=ΔEK功能原理W
2、F=ΔEK+ΔEP=ΔE机械能守恒定律ΔE=0ΔEK+ΔEP=0热力学第一定律ΔE=Q+W电功W=qU=UIt焦耳定律Q=I2Rt闭合电路欧姆定律Iεt=I2（R+r）t=qU+I2rt法拉第电磁感应定律E电=W克安爱因斯坦光电效应方程EKm=hν-W玻尔假设hν=E2-E1质能方程E=mc2ΔE=Δmc2变压器P出=P入表现形式返回⑴重力所做的功等于重力势能的减少⑵电场力所做的功等于电势能的减少⑶弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少⑷合外力所做的功等于动能的增加⑸只有重力和弹簧的弹力做功，机械能守恒（6）重力和弹簧的弹力以外的力所做的功等于机械能的增加（7）克服一对滑动摩擦力所做的净功
3、等于机械能的减少（8）克服安培力所做的功等于感应电能的增加——功是能量转化的量度功能关系返回如图1所示,两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ斜角上,导轨的左端接有电阻R,导轨自身的电阻可忽路不计。斜面处在一匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。质量为m,电阻可不计的金属棒ab,在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑,并上升h高度,如图所示。在这过程中() （A）作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于零 （B）作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和（C）恒力F与安培力的合力所作的功等于零 （D）恒力F与重力的合力所作的功等于电阻R上发出的焦耳热9
4、4年上海高考题θBRbaFθB解析：在金属棒匀速上滑的过程中,棒的受力情况如图,mgF安FN弹力N对棒不做功，拉力F对棒做正功,重力mg与安培力F安对棒做负功。棒的动能不变,重力势能增加,电阻R发热,其内能增加。由动能定理,对金属棒有WF+WG+W安=△Ek=0即作用在捧上各个力作功的代数和为零。故选项A正确以上结论从另一个角度来分析,因棒做匀速运动,故所受合力为零,合力的功当然也为零。故选项A正确,选项B,C错误因弹力不做功,故恒力F与重力的合力所做的功等于克服安培力所做的功。而克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能,电能最终转化为R上发出的焦耳热,故选项D正确。返回题目例
5、1、在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的、长为L的不导电细线的一端连着一个质量为m的带正电小球、另一端固定于O点，把小球拉起直至细线与场强平行，然后无初速度释放，已知小球摆到最低点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为θ=30°，如图所示，求小球运动过程中最大动能是多少？θCOABm解：可以看出，电场方向水平向右mgqEDA---C由动能定理mglcosθ-qEl(1+sinθ）=0qE/mg=cosθ/(1+sinθ）=tg30°小球向左运动的过程,先加速后减速，当切向加速度为0到达D点时，速度最大OD跟竖直方向夹角也为30°A---D由动能定理1/2mv2=mglcosθ-qEl(1-s
6、inθ）=mgLtg30°返回例2：一质量为M的长木板B静止在光滑水平面上，一质量为m的小滑块A（可视为质点）以水平速度v0从长木板的一端开始在木板上滑动，到达另一端滑块刚离开木板时的速度为1/3v0求：滑块在木板上滑动过程中产生的内能。v0ΔSS2S11/3v0Vf1BABA由动量守恒定律mv0=1/3mv0+MVV=2mv0/3M由能量守恒定律Q=1/2·mv02-1/2m·1/9v02-1/2·MV2=2/9·mv02(2-m/M)返回f2电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用,因此,要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功。此过程中,其他形式的能量转化
7、为电能。当感应电流通过用电器时,电能又转化为其他形式的能量。“外力”克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电能。同理,安培力做功的过程,是电能转化为其它形式能的过程。安培力做了多少功,就有多少电能转化为其它形式的能。认真分析电磁感应过程中的能量转化、熟练地应用能量转化和守恒定律是求解较复杂的电磁感应问题的常用方法.电磁感应现象中的能量问题返回00年高考12.空间存在以ab、cd为边界的匀强磁场区域，磁感强度大小为B，方向垂
