1、第17讲功能关系和能量守恒定律,-3-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,功和能量变化的关系几种常见的功能关系及其表达式,减少,增加,Ep1-Ep2,减少,增加,-Ep Ep1-Ep2,不变化,0,-4-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,变化,增加,减少,E,减少,增加,增加,Ffx相对,-5-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.自然现象中蕴藏着许多物理知识,如图所示为一个盛水袋,某人从侧面缓慢推袋壁使它变形,则水的势能()A.变大B.变小C.不变D.不能确定,A,解析:人缓慢推水袋,对水袋做正功,由功能关系可知,水的重力势能一
2、定增加,A正确。,-6-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.如图所示,一固定斜面倾角为30,一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动,加速度大小等于重力加速度的大小g。物块上升的最大高度为h,则此过程中,物块的(),C,-7-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.功是能量转化的量度:做功的过程是能量转化的过程,做了多少功,就伴随着有多少能量发生转化;反之,转化了多少能量就说明做了多少功。2.牢记三条功能关系(1)重力做的功等于重力势能的变化,弹力做的功等于弹性势能的变化。(2)合外力做的功等于动能的变化。(3)除重力、弹力外
3、,其他力做的功等于机械能的变化。,-8-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,3.功能关系的选用原则(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。,-9-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,摩擦力做功的特点及应用1.静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以做功,也可以做功,还可以不做功。(2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于。(3)静摩擦力做功时,只有机械能的相互转移,不会转化为内能。2.滑
4、动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以做功,也可以做功,还可以不做功。(2)相互间存在滑动摩擦力的系统内,一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果:机械能全部转化为内能;有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移,另外一部分转化为内能。(3)摩擦生热的计算:Q=Ffx相对。其中x相对为相互摩擦的两个物体间的。,正,负,零,正,负,相对位移,-10-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.如图所示,质量为m的木块放在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块,并最终留在木块中与木块一起以速度v运动。已知当子弹相对木块静止时,木块前进距离为l,子弹进入木块的深度为d,若木
5、块对子弹的阻力Ff视为恒定,则下列关系式错误的是(),B,-11-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,解析:从图中不难看出,当木块前进距离为l,子弹进入木块的深度为d时,子弹相对于地面发生的位移为l+d。由牛顿第三定律知,子弹对木块的作用力大小也为Ff。,-12-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.足够长的传送带以速度v匀速传动,一质量为m的小物体A由静止轻放于传送带上,若小物体与传送带之间的动摩擦因数为,如图所示,当物体与传送带相对静止时,转化为内能的能量为(),D,-13-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.无论是滑动摩擦
6、力,还是静摩擦力,计算做功时都是用力与对地位移的乘积。2.摩擦生热的计算公式Q=Ffx相对中x相对为两接触物体间的相对位移,若物体在传送带上做往复运动时,则x相对为总的相对路程。,-14-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,能量守恒定律及应用1.内容能量既不会凭空,也不会凭空消失,它只能从一种形式为另一种形式,或者从一个物体到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量。2.表达式:E减=。3.基本思路(1)某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加,且变化量一定相等。(2)某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且变化量一定相等。4.节约能源的意义:能量的耗散表
7、明,在能源的利用过程中,即在能量的转化过程中,能量在数值上虽未减少,但在可利用的品质上降低了,从便于利用的变成了不便于利用的了。,产生,转化,转移,保持不变,E增,-15-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.火箭发射回收是航天技术的一大进步。如图所示,火箭在返回地面前的某段运动可看成先匀速后减速的直线运动,最后落在地面上。不计火箭质量的变化,则()A.火箭在匀速下降过程中,机械能守恒B.火箭在减速下降过程中,携带的检测仪器处于失重状态C.火箭在减速下降过程中合力做功等于火箭机械能的变化D.火箭着地时,火箭对地的作用力大于自身的重力,答案,解析,-16-,基础夯实精准归纳
8、,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.游客对过山车的兴趣在于感受到力的变化,这既能让游客感到刺激,但又不会受伤,设计者通过计算“受力因子”来衡量作用于游客身上的力,“受力因子”等于座椅施加给游客的力除以游客自身的重力,可以利用传感器直接显示数值。下图为过山车简化原理图:左边部分是装有弹射系统的弹射区,中间部分是作为娱乐主体的回旋区,右边部分是轨道末端的制动区。某位质量m=60 kg的游客坐过山车运动过程中,在轨道A处时“受力因子”显示为7,在轨道B处时“受力因子”显示为0.5,在轨道C处时“受力因子”显示为0.6。已知大回环轨道半径r=10 m,重力加速度g取10 m/s2,则:,-17-
9、,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,(1)该游客在C处时是超重状态还是失重状态?(2)求该游客从A处运动到B处过程中损失的机械能。(3)试分析在设计时能否将弹射区和制动区的位置互换?并说明理由。,答案 (1)失重状态(2)1 500 J(3)不能;理由见解析。,-18-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,解析 (1)因C处受力因子显示0.6,即游客对座椅的压力为0.6mg,故处于失重状态。,设游客机械能损失为E,则E=EkA-(EkB+2mgr),计算得E=1 500 J。(3)不能。因为大回环的最高点比C点高,若将弹射区和制动区的位置互换,从左边出发先
10、经过C点,继续运动速度不断减小,进入大回环轨道不一定能到达最高点B点,会发生脱离轨道的情况,所以不能互换。,-19-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连,弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑,经过B处的速度最大,到达C处的速度为零,AC=h。圆环在C处获得一竖直向上的速度v,恰好能回到A。弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g。则圆环(),B,-20-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,-21-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.如图所示,光
11、滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切,半圆形导轨的半径为r。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧,当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍,之后向上运动恰能到达最高点C,C、O、B三点的同一竖直线上。不计空气阻力,试求:(1)物体在A点时弹簧的弹性势能。(2)物体从B点运动至C点的过程中产生的内能。,-22-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,-23-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.应用能量守恒定律解题的基本思路(1)分清有多少种形式的能量,如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能等在变化。(2)明确哪种形式的能量增加,哪种形式的能量减少,并且列出减少的能量E减和增加的能量E增的表达式。(3)列出能量守恒关系式:E减=E增。2.能量守恒定律确立的两类重要事实:确认了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化。,
