沪教版(上海)物理高一第二学期(试用版)-第五章-E-功与能量变化的关系-ppt课件

5-E 5-E 功功与能量变化的关系与能量变化的关系导入一导入一 1 1物体由于运动而具有的能量叫物体由于运动而具有的能量叫 。2.2.物体的动能等于物体质量跟物体速度的二次方乘积的一半。物体的动能等于物体质量跟物体速度的二次方乘积的一半。3 3 3 3动能的单位为动能的单位为动能的单位为动能的单位为焦耳焦耳焦耳焦耳（J J J J）。）。）。）。4 4 4 4动能是动能是动能是动能是标量标量标量标量，是，是，是，是状态量状态量状态量状态量，v v v v 表示速率，动能恒为正值。表示速率，动能恒为正值。表示速率，动能恒为正值。表示速率，动能恒为正值。1kg 1kg 1kg 1kg m m m m2 2 2 2/s/s/s/s2 2 2 2=1N=1N=1N=1N m=1Jm=1Jm=1Jm=1J动能动能导入二导入二 1 1由于物体处于一定高度而具有的能量叫由于物体处于一定高度而具有的能量叫 。重力势能重力势能2.2.物体的重力势能等于物体重力和高度的乘积。物体的重力势能等于物体重力和高度的乘积。3 3 3 3国际单位：国际单位：焦耳焦耳（J J）4 4 4 4重力势能是重力势能是 。表达重力势能时，要指明表达重力势能时，要指明 的位置。的位置。零势能面零势能面标量标量动能定理动能定理 W合合：外力对物体做的总功 Ek初初：物体初态的动能 Ek末末：物体末态的动能1.1.内容：合力所做的功等于物体动能的变化量。内容：合力所做的功等于物体动能的变化量。表达式为：表达式为：合合或：或：W合合 =Ek k=Ek k末末 -Ek k初初2 2动能定理的实质：动能定理的实质：动能的改变是靠合外力做功来实现的，并且动能的改变是靠合外力做功来实现的，并且用合用合外力的功来量度动能的增量外力的功来量度动能的增量。W合合0W合合0000，物体的动能，物体的动能，物体的动能，物体的动能增加，这说明别的物体通过做功的方式，向这增加，这说明别的物体通过做功的方式，向这增加，这说明别的物体通过做功的方式，向这增加，这说明别的物体通过做功的方式，向这个物体输送了一部分能量；个物体输送了一部分能量；个物体输送了一部分能量；个物体输送了一部分能量；2 2动能定理的实质：动能定理的实质：动能的改变是靠合外力做功来实现的，并且动能的改变是靠合外力做功来实现的，并且用合用合外力的功来量度动能的增量外力的功来量度动能的增量。W W合合00W W合合00其他能其他能其他能其他能动能动能动能动能 当外力对物体做当外力对物体做当外力对物体做当外力对物体做负功负功负功负功（即物体克服外力做功）（即物体克服外力做功）（即物体克服外力做功）（即物体克服外力做功）时，时，时，时，E E E Ek k k k00000W W合合00其他能其他能其他能其他能动能动能动能动能 若合外力若合外力若合外力若合外力做功为零做功为零做功为零做功为零，E E E Ek k k k0 0 0 0，物体的动能保，物体的动能保，物体的动能保，物体的动能保持不变。持不变。持不变。持不变。3.3.适用条件：适用条件：既适用于既适用于恒力做功恒力做功的情况，又适用于的情况，又适用于变力做功变力做功的的情况；既适用于情况；既适用于直线运动直线运动，又适用于，又适用于曲线运动曲线运动。例例汽汽车车在在水水平平的的高高速速公公路路上上做做匀匀加加速速直直线线运运动动，经经过过100m的的距距离离后后，速速度度由由10m/s增增加加到到30m/s，汽汽车车的的质质量量为为2103kg，汽汽车车前前进进时时所所受受的的阻阻力力为为车车重重的的0.02倍倍,求求汽汽车车牵牵引引力力所所做做的的功功以以及及牵牵引引力力大大小小。汽车在运动过程中共受四个力的作用，如图所示汽车在运动过程中共受四个力的作用，如图所示FGFNFf重力和支持力不做功重力和支持力不做功,只有牵引力和阻力做功只有牵引力和阻力做功分析分析：WF=F s,Wf =Ff s cos180=0.02m g s例例汽汽车车在在水水平平的的高高速速公公路路上上做做匀匀加加速速直直线线运运动动，经经过过100m的的距距离离后后，速速度度由由10m/s增增加加到到30m/s，汽汽车车的的质质量量为为2103kg，汽汽车车前前进进时时所所受受的的阻阻力力为为车车重重的的0.02倍倍,求求汽汽车车牵牵引引力力所所做做的的功以及牵引力大小功以及牵引力大小。根据动能定理得：根据动能定理得：由由WF=F s得牵引力大小为得牵引力大小为FGFNFf解：汽车在运动过程中共受四个力的作用，如图所示解：汽车在运动过程中共受四个力的作用，如图所示重力和支持力不做功重力和支持力不做功,只有牵引力和阻力做功只有牵引力和阻力做功WF=F s,Wf =Ff s cos180=0.02m g s1.选择研究对象，分析研究对象的受力情况选择研究对象，分析研究对象的受力情况。2.计算研究对象所受各力在运动过程中对物体计算研究对象所受各力在运动过程中对物体做功的大小和正负做功的大小和正负。3.明确物体在运动过程中始、末动能的值明确物体在运动过程中始、末动能的值。4.根据动能定理，列出具体方程式根据动能定理，列出具体方程式。5.代入数值，计算结果代入数值，计算结果。关键关键：（1）正确计算物体所受外力的总功正确计算物体所受外力的总功；（2）明确物体在运动过程中初、末状态的动能值明确物体在运动过程中初、末状态的动能值。四、解题要点四、解题要点(二二)重力做功和重力势能变化重力做功和重力势能变化首先看看重力作功有什么特点？首先看看重力作功有什么特点？物体动能变化的量度是功，物体动能变化的量度是功，重力势能的变化是否也可以用作功表示出来？重力势能的变化是否也可以用作功表示出来？1、重力做功：、重力做功：mgmgmgh1h2特点：特点：重力做功只与它的起点与终点位置有关，重力做功只与它的起点与终点位置有关，而跟它的运动路径无关。而跟它的运动路径无关。WG=mgh1-mgh22、重力作功与重力势能的变化、重力作功与重力势能的变化h例：分析小球上升和下落过程中重力作功和重力势能的变化。例：分析小球上升和下落过程中重力作功和重力势能的变化。上升过程中，重力作功上升过程中，重力作功 ,重力势能增加重力势能增加 。mghmgh 下落过程中，重力作功下落过程中，重力作功 ,重力势能减少重力势能减少 。（或称增加（或称增加mgh）mghmgh结论：重力做多少正功，重力势能就减少多少；结论：重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功，重力势能就增加多少。重力做多少负功，重力势能就增加多少。可见：可见：重力做功的多少，完全可以量度重力势能的变化。重力做功的多少，完全可以量度重力势能的变化。塔吊把一质量为塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为的物体，从距地面高为h1=10m的高度匀速运到高为的高度匀速运到高为h2=3m的地方，重力做了多的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？少功？物体的重力势能如何变化？(g=10m/s-2)分析：重力做功为：分析：重力做功为：WG=mg(h1-h2)=14000J WG=Ep1-Ep2=mgh1-mgh2 =14000J重力势能减少了重力势能减少了14000J重力做正功重力势能减少重力做正功重力势能减少若物体加速或减速下降呢？若物体加速或减速下降呢？塔吊把一质量为塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为的物体，从距地面高为h1=3m的高度匀速运到高为的高度匀速运到高为h2=10m的地方，重力做了多的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？少功？物体的重力势能如何变化？(g=10m/s-2)分析：重力做功为：分析：重力做功为：WG=mg(h1-h2)=14000J WG=Ep1-Ep2=mgh1-mgh2 =-14000J重力势能增加了重力势能增加了14000J重力做负功重力势能增加重力做负功重力势能增加若物体加速或减速上升呢？若物体加速或减速上升呢？小小 结结一、重力做功的特点：一、重力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的高度差有关与路径无关，只与起点和终点的高度差有关二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。表达式表达式 ：三、重力做功与重力势能变化的关系三、重力做功与重力势能变化的关系 重力做正功，重力势能减少重力做正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增加重力做负功，重力势能增加四、四、重力势能是相对的重力势能是相对的 ，正负表示大小，正负表示大小。一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为零势能参考面。作为零势能参考面。五、势能是系统能五、势能是系统能 (三)功和能的关系1.做功的过程总是伴随着能量的改变，做功的过程总是伴随着能量的改变，做了多少功，就有多少能量改变。做了多少功，就有多少能量改变。功是能量转化的量度功是能量转化的量度WGEP初初 EP末末-EP(1)(1)动能定理动能定理合力所做的功等于物体动能的变化。合力所做的功等于物体动能的变化。W合合 =Ek k末末 -Ek k初初=Ek k(2)(2)重力作功与重力势能的变化重力作功与重力势能的变化重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功，重力势能就增加多少。重力做多少负功，重力势能就增加多少。例例：关关于于功功和和能能,下下列列说说法法中中正正确确的的是是：()()A.A.能就是功，功就是能能就是功，功就是能B.B.做功越多，物体的能就越大做功越多，物体的能就越大C.C.外力对物体不做功，这个物体就没有能外力对物体不做功，这个物体就没有能D.D.能量转化的多少可以用功来量度能量转化的多少可以用功来量度 D D2.2.功和能的联系与区别功和能的联系与区别功和能量功和能量都是标量都是标量，单位都是，单位都是焦耳焦耳（J）。）。功功是是量度能的变化量度能的变化的的(做功可以使物体具有的做功可以使物体具有的能量发生变化能量发生变化)。功的大小等于转化的能量，。功的大小等于转化的能量，但功不是能。但功不是能。能是反映物质的运动状态的物理量能是反映物质的运动状态的物理量,是是状态量状态量。功是功是和物体运动状态变化过程有关的物理量，和物体运动状态变化过程有关的物理量，是是过程量过程量。例：已知功例：已知功W W1 1=2J,=2J,功功W W2 2=-10J,=-10J,则：则：A.A.W W1 1 较大较大 B.B.W W2 2 较大较大 C.C.一样大一样大 D.D.不能比较大小不能比较大小分析：分析：W W1 1=2J=2J 表示有表示有2J2J的能量发生转化，的能量发生转化，W W2 2=-10J=-10J表示有表示有10J10J的能量发生转化。的能量发生转化。所以，答案所以，答案B B正确。正确。例：已知功例：已知功W W1 1=2J,=2J,功功W W2 2=-10J,=-10J,则：则：A.A.W W1 1 较大较大 B.B.W W2 2 较大较大 C.C.一样大一样大 D.D.不能比较大小不能比较大小注意：注意：注意：注意：功的正负仅表示改变物体运动状态的功的正负仅表示改变物体运动状态的功的正负仅表示改变物体运动状态的功的正负仅表示改变物体运动状态的不同效果。不同效果。不同效果。不同效果。例如，重力做正功表明重力势能转化例如，重力做正功表明重力势能转化例如，重力做正功表明重力势能转化例如，重力做正功表明重力势能转化为其他形式的能；重力做负功表明其他形为其他形式的能；重力做负功表明其他形为其他形式的能；重力做负功表明其他形为其他形式的能；重力做负功表明其他形式的能转化为重力势能。式的能转化为重力势能。式的能转化为重力势能。式的能转化为重力势能。一物体做变速运动时，下列说法正确的（一物体做变速运动时，下列说法正确的（）A A合外力一定对物体做功，使物体动能改变合外力一定对物体做功，使物体动能改变B B物体所受合外力