5、第4讲 功关系 能量守恒定律.docVIP

功 能 关 系 1．功和能 (1)做功的过程就是能量转化的过程，能量的转化必须通过做功来实现。 (2)功是能量转化的量度，即做了多少功，就有多少能量发生了转化。 2．功能关系 (1)重力做功等于重力势能的改变，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp (2)弹簧弹力做功等于弹性势能的改变，即WF＝Ep1－Ep2＝－ΔEp (3)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) (1)动能的改变量、机械能的改变量分别与对应的功相等。 (2)重力势能、弹性势能、电势能的改变量与对应的力做的功数值相等，但符号相反。 (3)摩擦力做功的特点及其与能量的关系： 　　类别 比较　　 静摩擦力 滑动摩擦力 不同点能量的转化方面 只有能量的转移，而没有能量的转化 既有能量的转移，又有能量的转化 一对摩擦力的总功 方面 一对静摩擦力所做功的代数总和等于零 一对滑动摩擦力所做功的代数和不为零，总功W＝－Ff·l相对，即摩擦时产生的热量 相同点 正功、负功、不做 功方面 两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做功 1．自然现象中蕴藏着许多物理知识，如图5－4－1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(　　) 图5－4－1 A．增大　　　　　　B．变小 C．不变 D．不能确定 解析：选A　人推袋壁使它变形，对它做了功，由功能关系可得，水的重力势能增加，A正确。 能量守恒定律 1．内容 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别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 2．表达式 ΔE减＝ΔE增。 1．应用能量守恒定律的基本思路 (1)某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等； (2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。 2．应用能量守恒定律解题的步骤 (1)分清有多少形式的能(动能、势能、内能等)发生变化。 (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ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式。 (3)列出能量守恒关系式：ΔE减＝ΔE增。 2．悠悠球是一种流行的健身玩具，具有很浓的趣味性，备受学生的欢迎，悠悠球类似“滚摆”，对称的左右两轮通过固定轴连接(两轮均用透明塑料制成)，轴上套一个可以自由转动的圆筒，圆筒上系条长约1 m的棉线，玩时手掌向下，用力向正下方掷出悠悠球，当滚到最低处时，轻抖手腕，向上拉一下绳线，悠悠球将返回到你的手上，如图5－4－2所示。悠悠球在运动过程中(　　) 图5－4－2 A．一边转动一边向下运动，由于重力做功，悠悠球越转越快，动能不断增大，悠悠球的势能转变为动能 B．在悠悠球上下运动中，由于发生动能和势能的相互转化，因此机械能守恒 C．在悠悠球上下运动中，由于空气阻力和绳子与固定轴之间摩擦力的作用，会损失一部分能量 D．在悠悠球转到最低点绳子将要开始向上缠绕时，轻抖手腕，向上拉一下绳子，给悠悠球提供能量 解析：选ACD　悠悠球向下运动时由于重力做正功，动能一定增大，势能转化为动能，选项A正确；悠悠球在上下运动的过程中由于有阻力做功，所以会损失一部分机械能，机械能不守恒，若不及时补充能量则上升的高度会越来越低，因此可在悠悠球运动到最低点时轻抖手腕，向上拉一下绳子，给其补充能量，故选项C、D正确，B错误。 功能关系的应用 [命题分析]　功能关系是高考的重要考点，在每年高考中几乎都被考查到，难度中等或偏上，题型为选择或计算。 [例1]　一物块放在如图5－4－3所示的斜面上，用力F沿斜面向下拉物块，物块沿斜面运动了一段距离，若已知在此过程中，拉力F所做的功为A，斜面对物块的作用力所做的功为B，重力做的功为C，空气阻力做的功为D，其中A、B、C、D的绝对值分别为100 J、30 J、100 J、20 J，则 图5－4－3 (1)物块动能的增量为多少？ (2)物块机械能的增量为多少？ [解析]　(1)在物块下滑的过程中，拉力F做正功，斜面对物块有摩擦力，做负功，重力做正功，空气阻力做负功。根据动能定理，合外力对物块做的功等于物块动能的增量，则 ΔEk＝W合＝A＋B＋C＋D ＝100 J＋(－30 J)＋100 J＋(－20 J)＝150 J (2)根据功能关系，除重力之外的其他力所做的功等于物块机械能的增量， 则ΔE机＝A＋B＋D＝100 J＋(－30 J)＋(－20 J)＝50 J [答案]　(1)150 J　(2)50 J ———————————————————————————————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