功能關(guān)系 能的轉(zhuǎn)化和守恒

功能關(guān)系能的轉(zhuǎn)化和守恒課型：復(fù)習(xí)課方法：導(dǎo)展練測(cè)饋授課人：田家玉課件制作：高三物理組一、功是能量轉(zhuǎn)化的量度

某種力做功往往與某一具體的能量變化相聯(lián)系。力做了多少功，一定伴隨多少相應(yīng)能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.

重力勢(shì)能動(dòng)能

彈性勢(shì)能機(jī)械能熱能電勢(shì)能電能1、合外力做的功6、電場(chǎng)力做的功3、彈簧彈力做功4、系統(tǒng)內(nèi)的重力和彈力之外的力做的功

5、一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力所做的功之和

2、重力做的功7、安培力做的功我們學(xué)過的力：與功聯(lián)系的能：功能關(guān)系：一、功是能量轉(zhuǎn)化的量度

某種力做功往往與某一具體的能量變化相聯(lián)系。力做了多少功，一定伴隨多少相應(yīng)能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.

如：1、合外力做的功等于

物體動(dòng)能的增量

；

2、重力做的功等于

；

6、電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能改變量的負(fù)值；7、安培力做的功等于電能改變量的負(fù)值。3、彈簧彈力做功等于彈性勢(shì)能變化量的負(fù)值；4、系統(tǒng)內(nèi)的重力和彈力之外的力做的功等于機(jī)械能的增量；

5、一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力所做的功之和等于產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致系統(tǒng)機(jī)械能的損失，表達(dá)式為Q=-W總=f?S相，其中S相為兩物體相對(duì)滑動(dòng)的距離。

重力勢(shì)能變化量的負(fù)值你還能舉出哪些例子：如：1、合外力做的功等于

物體動(dòng)能的增量

。

2、重力做的功等于

重力勢(shì)能變化量的負(fù)值；

物體機(jī)械能的增量6、電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能改變量的負(fù)值。7、安培力做的功等于電能改變量的負(fù)值

。3、彈簧彈力做功等于彈性勢(shì)能變化量的負(fù)值4、系統(tǒng)內(nèi)的重力和彈力之外的力作的功等于

。5、一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力所做的功之和等于產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致系統(tǒng)機(jī)械能的損失，表達(dá)式為Q=-W總=f?S相，其中S相為兩物體相對(duì)滑動(dòng)的距離。一對(duì)相互作用的靜摩擦力所做的功之和等于零，不損失機(jī)械能，只使機(jī)械能在相互作用的物體間轉(zhuǎn)移。你還能舉出哪些例子：功能關(guān)系的主要形式：1、合外力功等于物體動(dòng)能的增量即W合=EK2、除重力（或彈力）功外，其他力做的功等于

物體機(jī)械能的增量ΔE

W其它=即3、重力做的功等于重力勢(shì)能變化量的負(fù)值即W重=–ΔEp彈力做的功等于彈性勢(shì)能變化量的負(fù)值W彈=–即ΔEp’4、相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)一對(duì)靜摩擦力所做總功的和為0一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做總功為負(fù)值Q=|W總|=f?S相對(duì)即等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能5電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的改變量。WE=－△ε。6安培力做的功等于電能改變量。WA=－△E。例1、如圖1所示，固定斜面傾角為300，圖1m300（1）若斜面光滑，物體以某一初速度沖上斜面，在上升過程中，哪些力做功？你能根據(jù)功能關(guān)系判定重力勢(shì)能、動(dòng)能、機(jī)械能如何改變么？（2）若斜面粗糙，物體以某一初速度沖上斜面，在上升過程中，重力勢(shì)能、動(dòng)能、機(jī)械能如何改變？（3）若斜面粗糙，物體在一沿斜面向上拉力作用下，勻速上升，此過程中，重力勢(shì)能、動(dòng)能、機(jī)械能如何改變？（4）在上圖中，物體以g/2的加速度勻減速上升，則在此過程中，物體的機(jī)械能如何變化？練習(xí)1、質(zhì)量為

m

的物體，從距地面

h

高處由靜止開始以加速度a=豎直下落到地面，在此過程A．物體的機(jī)械能

。B．物體的動(dòng)能增加。C．物體的重力勢(shì)能減少

。二、

能的轉(zhuǎn)化和守恒定律

能量既不能產(chǎn)生，也不能消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，其總量不變。這就是能的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律。能量一變化某個(gè)力做功能量二變化W=FScosθ能量一某個(gè)力做功能量二W=FScosθ例題2.如圖2所示，繃緊的水平傳送帶L=4m,在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，始終保持v0=2m/s的速度勻速運(yùn)行，現(xiàn)把一質(zhì)量m=10kg的工件輕輕地放在傳送帶的左端，經(jīng)過一段時(shí)間后，工件被送到右端，已知工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，若不計(jì)其它損耗，g取10m/s2,在傳送工件的過程中，電動(dòng)機(jī)消耗的電能是多少？圖2練習(xí)2、若上例中，傳送帶與水平面成300角，工件被送到高h(yuǎn)=2m的平臺(tái)上，工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)，其他條件不變，AB30°h電動(dòng)機(jī)消耗的電能是多少？解：根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律：聯(lián)立得：E=280J例3．如圖所示位于豎直平面的正方形平面導(dǎo)線框abcd，邊長為L=10cm，線框質(zhì)量為

m

=0.1kg，電阻為R=0.5Ω，其下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域上、下兩邊界間的距離為H（

H

>

L），磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=5T，方向與線框平面垂直。今線框從距磁場(chǎng)上邊界h

=

30cm處自由下落，已知線框的dc邊進(jìn)入磁場(chǎng)后，ab

邊到達(dá)上邊界之前的某一時(shí)刻線框已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，問從線框開始下落到dc邊剛剛到達(dá)磁場(chǎng)下邊界的過程中，磁場(chǎng)作用于線框的安培力做的功是多少？（g=10m/s2）

解：設(shè)線框的最后速度為vm

，當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框的速度為vm由mg

=

解得

vm=由動(dòng)能定理：=

2m/smg（h+

L）+WA=WA=－0.2

J由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律：mg（h+

L）=E電+WA=－E電WA=－0.2

J分析和解答力學(xué)問題，有兩種基本方法：一種是從力的角度出發(fā)，利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本規(guī)律，即“力法”；另一種是從能量的角度出發(fā)，利用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，以及相應(yīng)的功能關(guān)系，即“能法”．在利用“力法”時(shí)，必須考慮全物理過程；而利用“能法”時(shí)，根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，只需考慮物理過程的初狀態(tài)和末狀態(tài)，確定轉(zhuǎn)化或者轉(zhuǎn)移能量即可．所以，在一般情況下，“能法”比“力法”簡捷．“能法”是分析和解答力學(xué)問題的“直通車”，是應(yīng)該優(yōu)先選用的方法．(共6頁)本文歸納和總結(jié)了功和能的關(guān)系，并通過典型例題，分析和總結(jié)了功能關(guān)系在解決力學(xué)綜合問題中的一般思路和方法.功和能是物理學(xué)中兩個(gè)很重要的物理量，從功和能的角度來分析和解決物理問題往往顯得非常簡捷.學(xué)習(xí)物理必須加深對(duì)功能關(guān)系的理解，要善于從功和能這條主線來分析和理解物理現(xiàn)象.1．功和能的關(guān)系（1）能量的轉(zhuǎn)化必須通過做功才能實(shí)現(xiàn).做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，某種力做功往往與某一具體的能量變化相聯(lián)系，例如：重力做功→重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化；彈簧彈力做功→彈性勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化；滑動(dòng)摩擦力做功→機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電場(chǎng)力做功→電勢(shì)能與其它形式能相互轉(zhuǎn)化；安培力做功→電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化等.（2）功是能量轉(zhuǎn)化的量度.即某種力做了多少功，一定伴隨多少相應(yīng)能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.例如做功與機(jī)械能轉(zhuǎn)化中有以下三條最基本的關(guān)系：①重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系：重力做功等于重力勢(shì)能變化的負(fù)值，即.②動(dòng)能定理：合力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化，即.③除重力（或彈簧彈力）以外的力所做的功等于物體機(jī)械能的變化，即.

小結(jié)：1．功和能的關(guān)系（1）能量的轉(zhuǎn)化必須通過做功才能實(shí)現(xiàn).（2）功是能量轉(zhuǎn)化的量度.2.能的轉(zhuǎn)化和守恒定律能量一某個(gè)力做功能量二W=FScosθ1．如圖（1）所示，粗糙斜面的傾角為θ，質(zhì)量為m的物體在平行斜面的拉力作用下沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)，在物體上升h高度的過程中，下列說法中正確的是：

（

）A．合外力做功mgh

B．F、mg做功之和等于物體與斜面之間的摩擦生熱C．F做功等于物體增加的機(jī)械能D．合外力做功為零2.一物塊由靜止開始從粗糙斜面上的某點(diǎn)加速下滑到另一點(diǎn)，在此過程中重力對(duì)物塊做的功等于（)A.物塊動(dòng)能的增加量B.物塊重力勢(shì)能的減少量與物塊克服摩擦力做的功之和C.物塊重力勢(shì)能的減少量和物塊動(dòng)能的增加量以及物塊克服摩擦力做的功之和D.物塊動(dòng)能的增加量與物塊克服摩擦力做的功之和θ圖（1）Fm3.（2005全國Ⅱ，23）如圖（2）所示，在水平桌面的邊角處有一輕質(zhì)光滑的定滑輪K，一條不可伸長的輕繩繞過K分別與物塊A、B相連，A、B的質(zhì)量分別為mA、mB.開始時(shí)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)用一水平恒力F拉物塊A，使物塊B上升.已知當(dāng)B上升距離為h時(shí)，B的速度為v.求此過程中物塊A克服摩擦力所做的功.重力加速度為g.圖（2）當(dāng)堂檢測(cè)BDD

第一課時(shí)功和功率例題3:如圖