2014届高三物理一轮教学案：5.4功能关系 能量守恒定律

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1、第4单元功能关系__能量守恒定律功能关系[想一想]如图5－4－1所示，质量为m的物体在力F的作用下由静止从地面运动到离地h高处，已知F＝mg，试分别求出在此过程中重力、力F和合力的功，以及物体的重力势能、动能和机械能的变化量，并分析这些量之间存在什么关系？图5－4－1提示：重力做功－mgh，力F做功mgh，合力做功mgh，重力势能增加mgh，动能增加mgh，机械能增加mgh。关系：重力做功等于重力势能变化量的负值，合外力的功等于物体动能的变化量，力F的功等于物体机械能的变化量。[记一记]1．功和能(1)功是能量转化的量度，即

2、做了多少功，就有多少能量发生了转化。(2)做功的过程一定伴随有能量的转化，而且能量的转化必须通过做功来实现。2．力学中常用的四种功能对应关系(1)合外力做功等于物体动能的改变：即W合＝Ek2－Ek1＝ΔEk。(动能定理)(2)重力做功等于物体重力势能的减少：即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。(3)弹簧弹力做功等于弹性势能的减少：即W弹＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。10(4)除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功，等于物体机械能的改变，即W其他力＝E2－E1＝ΔE。(功能原理)[试一试]1．对于功和能的关系，下列说法中正确的是

3、(　　)A．功就是能，能就是功B．功可以变为能，能可以变为功C．做功的过程就是能量转化的过程D．功是物体能量的量度解析：选C　功和能是两个密切相关的物理量，但功和能有本质的区别，功是反映物体在相互作用过程中能量变化多少的物理量，与具体的能量变化过程相联系，是一个过程量；能是用来反映物体具有做功本领的物理量，物体处于一定的状态(如速度和相对位置)就具有一定的能量，功是反映能量变化的多少，而不是反映能量的多少。能量守恒定律[想一想]试说明下列现象中，分别是什么能向什么能的转化。(1)汽车由静止启动；(2)汽车刹车时由运动变为静止

4、；(3)水力发电；(4)太阳能热水器工作时。提示：(1)化学能→动能　(2)动能→内能　(3)水的机械能→电能　(4)太阳能→内能[记一记]1．内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。2.表达式ΔE减＝ΔE增。[试一试]2．某人掷铅球，出手时铅球的动能为150J。关于人对铅球的做功情况和能量转化情况，下列说法正确的是(　　)A．此人对铅球做了150J的功，将体内的化学能转化为铅球的动能B．此人对铅球做的功无法计算C．此

5、人对铅球没有做功，因此没有能量的转化D．此人对铅球做了150J的功，将铅球的重力势能转化为铅球的动能解析：A　本题要求的是人对铅球做的功，由于人对铅球的作用力是变力，且位移未知，10不能运用功的计算公式来计算，可根据功能关系，人对铅球做功，使铅球动能增加，因此，此人对铅球所做的功等于铅球动能的增加，即150J，将体内的化学能转化为铅球的动能。故只有A正确。功能关系的应用1.对功能关系的进一步理解(1)做功的过程是能量转化的过程。不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的。(2)功是能量转化的量度，功和能的关系，一是体现到不

6、同的力做功，对应不同形式的能转化，具有一一对应关系，二是做功的多少与能量转化的多少在数量上相等。2．搞清不同的力做功对应不同形式的能的改变不同的力做功对应不同形式能的变化定量的关系合外力的功(所有外力的功)动能变化合外力对物体做功等于物体动能的增量W合＝Ek2－Ek1重力的功重力势能变化重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2弹簧弹力的功弹性势能变化弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2只有重力、弹簧弹力的功不引起机械能变化机械能守恒ΔE＝0除

7、重力和弹力之外的力做的功　　　机械能变化除重力和弹力之外的力做多少正功，物体的机械能就增加多少；除重力和弹力之外的力做多少负功，物体的机械能就减少多少W除G、弹力外＝ΔE电场力的功电势能变化电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加W电＝－ΔEp[例1]　(2012·安徽高考)如图5－4－2所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知AP＝2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中(　　)

8、10图5－4－2A．重力做功2mgRB．机械能减少mgRC．合外力做功mgRD．克服摩擦力做功mgR[审题指导]　解答本题时应注意以下三点：(1)小球对B点恰好没有压力的含义。(2)摩擦力为变力，应从功能关系上求小球克服摩擦力做功。(3)机械能的减少量与哪个力做功相对应。[尝试解题]　小球