2022新人教版（2019）《高中物理》必修第二册《功能关系和能量守恒》（ppt课件）.ppt

1、一、能量一、能量一、能量一、能量1.能量的概念能量的概念 一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，量，例如：运动的物体可以推动与它接触的另一物体一例如：运动的物体可以推动与它接触的另一物体一起向前运动；流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹起向前运动；流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧簧.都能对外做功，因此都具有能量。都能对外做功，因此都具有能量。一、能量一、能量1.能量的概念能量的概念 一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，量，例如：运动的物体可以推动与它接触的另一物体一例如：运动的物

2、体可以推动与它接触的另一物体一起向前运动；流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹起向前运动；流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧簧.都能对外做功，因此都具有能量。都能对外做功，因此都具有能量。2.常见的能量形式常见的能量形式 机械能机械能 内能内能 电能电能 核能核能 化学能化学能 3.能量的转化能量的转化 各种不同形式的能量可以相互转化各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程，而且在转化过程中总量保持不变，也就是说当某种形式的能减少时，一定中总量保持不变，也就是说当某种形式的能减少时，一定存在其他形式能量增加，且减少量等于增加量。存在其他形式能量增加，且减少量等于增加量。3.能量的转化

3、能量的转化 各种不同形式的能量可以相互转化各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程，而且在转化过程中总量保持不变，也就是说当某种形式的能减少时，一定中总量保持不变，也就是说当某种形式的能减少时，一定存在其他形式能量增加，且减少量等于增加量。存在其他形式能量增加，且减少量等于增加量。4.功是能量转化的量度功是能量转化的量度 能量的转化是通过做功来实现的，力对物体做了多少功，能量的转化是通过做功来实现的，力对物体做了多少功，就有多少能量发生转化。就有多少能量发生转化。提醒：功和能是两个密切相关但又有本质区别的物理量。提醒：功和能是两个密切相关但又有本质区别的物理量。功是过程量，能是状态量，做

4、功过程伴随着能量的转化。但功是过程量，能是状态量，做功过程伴随着能量的转化。但绝对不能绝对不能误认为误认为：功就是能，能就是功；功可以转化为能。功就是能，能就是功；功可以转化为能。二、能量守恒定律二、能量守恒定律1.内容：内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种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，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，能的总量保持不变。在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。二、能量守恒定律二、能量守恒定律1.内容：内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只

5、能从一种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，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，能的总量保持不变。在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。2.表达式表达式(1)E初初=E末末 (2)E增增=E减减3.适用范围适用范围能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现象中象中普遍适用普遍适用的一条规律。的一条规律。(1)合力的功等于物体动能的增量：合力的功等于物体动能的增量：W合合(2)重力的功等于重力势能增量的负值重力的功等于重力势能增量的负值

6、 WG=(3)弹力的功等于弹性势能增量的负值弹力的功等于弹性势能增量的负值 W弹弹=三、功和能的关系三、功和能的关系(1)合力的功等于物体动能的增量：合力的功等于物体动能的增量：W合合=Ek=EK2 EK1；(2)重力的功等于重力势能增量的负值重力的功等于重力势能增量的负值 WG=(3)弹力的功等于弹性势能增量的负值弹力的功等于弹性势能增量的负值 W弹弹=三、功和能的关系三、功和能的关系(1)合力的功等于物体动能的增量：合力的功等于物体动能的增量：W合合=Ek=EK2 EK1；(2)重力的功等于重力势能增量的负值重力的功等于重力势能增量的负值 WG=EP重重；(3)弹力的功等于弹性势能增量的负

7、值弹力的功等于弹性势能增量的负值 W弹弹=三、功和能的关系三、功和能的关系(1)合力的功等于物体动能的增量：合力的功等于物体动能的增量：W合合=Ek=EK2 EK1；(2)重力的功等于重力势能增量的负值重力的功等于重力势能增量的负值 WG=EP重重；(3)弹力的功等于弹性势能增量的负值弹力的功等于弹性势能增量的负值 W弹弹=EP弹弹；三、功和能的关系三、功和能的关系例例1:如图所示，人拉着绳的一端由如图所示，人拉着绳的一端由A走到走到B，使质，使质量为量为m的物体匀速上升，已知的物体匀速上升，已知A、B两点的水平距离为两点的水平距离为s，求人对物体做的功？求人对物体做的功？60 30 mAsB

8、例例1:如图所示，人拉着绳的一端由如图所示，人拉着绳的一端由A走到走到B，使质，使质量为量为m的物体匀速上升，已知的物体匀速上升，已知A、B两点的水平距离为两点的水平距离为s，求人对物体做的功？求人对物体做的功？mgs)13(60 30 mAsB(1)合力的功等于物体动能的增量：合力的功等于物体动能的增量：W合合=Ek=EK2 EK1；(2)重力的功等于重力势能增量的负值重力的功等于重力势能增量的负值 WG=EP重重；(3)弹力的功等于弹性势能增量的负值弹力的功等于弹性势能增量的负值 W弹弹=EP弹弹；(4)除重力和弹力以外的力做的总功等于系统机械能的增量除重力和弹力以外的力做的总功等于系统机

9、械能的增量:W其它其它=E=E2 E1.三、功和能的关系三、功和能的关系常见的几种功能关系常见的几种功能关系功功能的变化能的变化表达式表达式重力做功重力做功做负功，增加；做正功，减少做负功，增加；做正功，减少 WG=Ep 弹力做功弹力做功做负功，增加；做正功，减少做负功，增加；做正功，减少W弹弹=Ep合力做功合力做功做正功，增加；做负功，减少做正功，增加；做负功，减少W合合=Ek除重力除重力(系统弹力系统弹力)外其它力做功外其它力做功做正功，增加；做负功，减少做正功，增加；做负功，减少W其他其他=Ek一对滑动摩擦力一对滑动摩擦力做的总功做的总功机械能减少，内能增加机械能减少，内能增加Q=FfS

10、相对相对1.滑板、滑块模型中的功能关系滑板、滑块模型中的功能关系 例例2.如图所示，质量为如图所示，质量为m的小铁块的小铁块A以水平速度以水平速度v0冲上质量冲上质量为为M，长为，长为l，置于光滑水平面上，置于光滑水平面上C的木板的木板B，正好不从木板上，正好不从木板上掉下，已知掉下，已知A、B间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为，此时木板对地位移为，此时木板对地位移为s，求这一过程中求这一过程中:(1)木板增加的动能木板增加的动能;(2)小铁块减少的动能小铁块减少的动能;(3)系统机械能的减少量系统机械能的减少量;(4)系统产生的热量系统产生的热量.典例分析典例分析 举一反三举一反三例例3.如图

11、所示，质量为如图所示，质量为m的物体的物体(可视为质点可视为质点)以某一速度由以某一速度由底端冲上倾角为底端冲上倾角为30的固定斜面，上升的最大高度为的固定斜面，上升的最大高度为h，其加速，其加速A.重力势能增加了重力势能增加了mghB.动能减少了动能减少了mgh加速度大小为加速度大小为 。在这个过程中，则物体。在这个过程中，则物体()mgh23C.动能减少了动能减少了D.机械能损失了机械能损失了 mgh23g432.对功能关系的综合考查对功能关系的综合考查例例3.如图所示，质量为如图所示，质量为m的物体的物体(可视为质点可视为质点)以某一速度由以某一速度由底端冲上倾角为底端冲上倾角为30的固

12、定斜面，上升的最大高度为的固定斜面，上升的最大高度为h，其加速，其加速A.重力势能增加了重力势能增加了mghB.动能减少了动能减少了mgh加速度大小为加速度大小为 。在这个过程中，则物体。在这个过程中，则物体()mgh23C.动能减少了动能减少了D.机械能损失了机械能损失了 mgh23g432.对功能关系的综合考查对功能关系的综合考查AC例例4.如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套、套在粗糙竖直固定杆在粗糙竖直固定杆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，经过处由静止开始下滑

13、，经过B处的速度最大，到达处的速度最大，到达C处的速度为零，处的速度为零，AC=h，圆环在，圆环在C处获得一竖直向上的速度处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到，恰好能回到A，弹簧始，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为终在弹性限度内，重力加速度为g，则圆环，则圆环()A.下滑过程中，加速度一直减小下滑过程中，加速度一直减小B.下滑过程中，克服摩擦力做的功为下滑过程中，克服摩擦力做的功为 3.运用能量守恒定律分析问题运用能量守恒定律分析问题241mvmghmv 241C.在在C处，弹簧的弹性势能为处，弹簧的弹性势能为D.上滑经过上滑经过B的速度大于下滑经过的速度大于下滑经过B的速度的速度例例4.如

14、图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套、套在粗糙竖直固定杆在粗糙竖直固定杆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，经过处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达处的速度最大，到达C处的速度为零，处的速度为零，AC=h，圆环在，圆环在C处获得一竖直向上的速度处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到，恰好能回到A，弹簧始，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为终在弹性限度内，重力加速度为g，则圆环，则圆环()A.下滑过程中，加速度一直减小下滑过程中，加速度一直减小B.下滑过程中，克服摩擦力做

15、的功为下滑过程中，克服摩擦力做的功为 3.运用能量守恒定律分析问题运用能量守恒定律分析问题241mvmghmv 241C.在在C处，弹簧的弹性势能为处，弹簧的弹性势能为D.上滑经过上滑经过B的速度大于下滑经过的速度大于下滑经过B的速度的速度BD例例5.图示为某探究活动小组设计的节能运输系统，斜面轨道倾图示为某探究活动小组设计的节能运输系统，斜面轨道倾角为角为30，质量为，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为的木箱与轨道的动摩擦因数为 。4.动能定理与能量守恒解题的规范动能定理与能量守恒解题的规范63木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然的

16、货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程下列选项正确的是重复上述过程下列选项正确的是()A.mM B.m2M C.木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度大于下滑的加速度 D.木箱与货物从顶端滑到最低点的过程木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能例例5.图示为某

17、探究活动小组设计的节能运输系统，斜面轨道倾图示为某探究活动小组设计的节能运输系统，斜面轨道倾角为角为30，质量为，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为的木箱与轨道的动摩擦因数为 。4.动能定理与能量守恒解题的规范动能定理与能量守恒解题的规范63木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程

18、下列选项正确的是重复上述过程下列选项正确的是()A.mM B.m2M C.木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度大于下滑的加速度 D.木箱与货物从顶端滑到最低点的过程木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能BC1.动力学观点动力学观点分析物体的运动情况和受力情况入手，解决问题的分析物体的运动情况和受力情况入手，解决问题的核心是牛顿第二定律核心是牛顿第二定律2.能量观点能量观点分析力对物体做功与物体的能量转化入手，解决问分析力对物体做功与物体的能量转化入手，解决问题的核心是动能定

19、理和能量守恒定律。题的核心是动能定理和能量守恒定律。5.解决力学问题的两条途径解决力学问题的两条途径例例6.如图所示，位于竖直平面上的如图所示，位于竖直平面上的 圆弧光滑轨道，半径圆弧光滑轨道，半径41为为R，OB沿竖直方向，圆弧轨道上端沿竖直方向，圆弧轨道上端A点距地面高度为点距地面高度为H。质量。质量为为m的小球从的小球从A点静止释放，最后落在地面点静止释放，最后落在地面C点处，不计空气阻点处，不计空气阻力，求：力，求：(1)小球刚运动到小球刚运动到B点时，点时，对轨道的压力多大？对轨道的压力多大？(2)小球落地点小球落地点C与与B的水的水平距离平距离s为多少？为多少？(3)若若H一定，一

20、定，R多大时小球落地点多大时小球落地点C与与B水水平距离平距离s最远？该水平距离的最大值是多少？最远？该水平距离的最大值是多少？例例6.如图所示，位于竖直平面上的如图所示，位于竖直平面上的 圆弧光滑轨道，半径圆弧光滑轨道，半径41为为R，OB沿竖直方向，圆弧轨道上端沿竖直方向，圆弧轨道上端A点距地面高度为点距地面高度为H。质量。质量为为m的小球从的小球从A点静止释放，最后落在地面点静止释放，最后落在地面C点处，不计空气阻点处，不计空气阻力，求：力，求：(1)小球刚运动到小球刚运动到B点时，点时，对轨道的压力多大？对轨道的压力多大？(2)小球落地点小球落地点C与与B的水的水平距离平距离s为多少？

21、为多少？(3)若若H一定，一定，R多大时小球落地点多大时小球落地点C与与B水水平距离平距离s最远？该水平距离的最大值是多少？最远？该水平距离的最大值是多少？(1)3mg (2)(3)0.5H,H244HRR 例例7.如图所示，水平转台上有一个质量为如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为的物块，用长为L的的细绳将物块连接在转轴上，细线与竖直转轴的夹角为细绳将物块连接在转轴上，细线与竖直转轴的夹角为角，此时绳中角，此时绳中张力为零，物块与转台间动摩擦因数为张力为零，物块与转台间动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，则擦力，物块

22、随转台由静止开始缓慢加速转动，则()A.至绳中出现拉力时，转台对物块做的功为至绳中出现拉力时，转台对物块做的功为 B.至绳中出现拉力时，转台对物块至绳中出现拉力时，转台对物块 sin2 mgL sin21mgL做的功为做的功为 C.至转台对物块支持力为零时，转至转台对物块支持力为零时，转 cos2sin2mgL台对物块做的功为台对物块做的功为 D.当物块的角速度增大到当物块的角速度增大到 cos23Lg cos43mgL时，则物块的机械能增加时，则物块的机械能增加 例例7.如图所示，水平转台上有一个质量为如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为的物块，用长为L的的细绳将物块连接在转轴上

23、，细线与竖直转轴的夹角为细绳将物块连接在转轴上，细线与竖直转轴的夹角为角，此时绳中角，此时绳中张力为零，物块与转台间动摩擦因数为张力为零，物块与转台间动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，则擦力，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，则()A.至绳中出现拉力时，转台对物块做的功为至绳中出现拉力时，转台对物块做的功为 B.至绳中出现拉力时，转台对物块至绳中出现拉力时，转台对物块 sin2 mgL sin21mgL做的功为做的功为 C.至转台对物块支持力为零时，转至转台对物块支持力为零时，转 cos2sin2mgL台对物块做的功为台对物块做

24、的功为 D.当物块的角速度增大到当物块的角速度增大到 cos23Lg cos43mgL时，则物块的机械能增加时，则物块的机械能增加BCD 练习练习1.如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为，质量为m的的小物块小物块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失，为使失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，处的墙上，另一端恰位于坡道的底端另一端恰位于坡道的底端O点。已知在点。已知在OM段，物块段，物块A与水平面间的动与水平面间的动摩擦因数为摩擦因数为，其余各处的摩擦不计，重力加速度为，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g，求，求:(1)物块滑到物块滑到O点时的速度大小点时的速度大小;(2)弹簧被压缩至最短，最大压缩量为弹簧被压缩至最短，最大压缩量为d时时的弹性势能的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零设弹簧处于原长时弹性势能为零);(3)若物块若物块A能够被弹回到坡道上，则它能能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少够上升的最大高度是多少?