功能关系 能量守恒定律

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1、word功能关系能量守恒定律一几种常见的功能关系与其表达式力做功能的变化定量关系 合力的功动能变化WEk2Ek1Ek重力的功重力势能变化(1)重力做正功,重力势能减少(2)重力做负功,重力势能增加(3)WGEpEp1Ep2弹簧弹力的功弹性势能变化(1)弹力做正功,弹性势能减少(2)弹力做负功,弹性势能增加(3)WFEpEp1Ep2只有重力、弹簧弹力做功机械能不变化机械能守恒E0除重力和弹簧弹力之外的其他力做的功机械能变化(1)其他力做多少正功,物体的机械能就增加多少(2)其他力做多少负功,物体的机械能就减少多少(3)W其他E一对相互作用的滑动摩擦力的总功机械能减少能增加(1)作用于系统的一对滑

2、动摩擦力一定做负功,系统能增加(2)摩擦生热QFfx相对二、两种摩擦力做功特点的比拟类型比拟静摩擦力滑动摩擦力不同点能量的转化方面只有机械能从一个物体转移到另一个物体,而没有机械能转化为其他形式的能(1)将局部机械能从一个物体转移到另一个物体(2)一局部机械能转化为能,此局部能量就是系统机械能的损失量一对摩擦力的总功方面一对静摩擦力所做功的代数和总等于零一对滑动摩擦力做功的代数和总是负值一样点正功、负功、不做功方面两种摩擦力对物体均可以做正功,做负功,还可以不做功深度思考一对相互作用的静摩擦力做功能改变系统的机械能吗?答案不能,因做功代数和为零三、能量守恒定律1容能量既不会凭空产生,也不会凭空

3、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E减E增3根本思路(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1上端固定的一根细线下面悬挂一摆球,摆球在空气中摆动,摆动的幅度越来越小,对此现象如下说法是否正确(1)摆球机械能守恒()(2)总能量守恒,摆球的机械能正在减少,减少的机械能转化为能()(3)能量正在消失()(4)只有动能和重力势能的相互转化()2如下列图,在竖直平面有一半径为R的圆弧形轨道,半径OA水平

4、、OB竖直,一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力AP2R,重力加速度为g,如此小球从P至B的运动过程中()A重力做功2mgRB机械能减少mgRC合外力做功mgRD克制摩擦力做功mgR3如下列图,质量相等的物体A、B通过一轻质弹簧相连,开始时B放在地面上,A、B均处于静止状态现通过细绳将A向上缓慢拉起,第一阶段拉力做功为W1时,弹簧变为原长;第二阶段拉力再做功W2时,B刚要离开地面弹簧一直在弹性限度,如此()A两个阶段拉力做的功相等B拉力做的总功等于A的重力势能的增加量C第一阶段,拉力做的功大于A的重力势能的增加量D第二阶段,拉力做的功

5、等于A的重力势能的增加量4(多项选择)如下列图,轻质弹簧上端固定,下端系一物体物体在A处时,弹簧处于原长状态现用手托住物体使它从A处缓慢下降,到达B处时,手和物体自然分开此过程中,物体克制手的支持力所做的功为W.不考虑空气阻力关于此过程,如下说确的有()A物体重力势能减少量一定大于WB弹簧弹性势能增加量一定小于WC物体与弹簧组成的系统机械能增加量为WD假如将物体从A处由静止释放,如此物体到达B处时的动能为W命题点一功能关系的理解和应用在应用功能关系解决具体问题的过程中:(1) 假如只涉与动能的变化用动能定理(2) 只涉与重力势能的变化,用重力做功与重力势能变化的关系分析(3) 只涉与机械能变化

6、,用除重力和弹簧的弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析(4) 只涉与电势能的变化,用电场力做功与电势能变化的关系分析例1(多项选择)如下列图,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,ACh.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,重力加速度为g.如此圆环()A下滑过程中,加速度一直减小B下滑过程中,克制摩擦力做的功为mv2C在C处,弹簧的弹性势能为mv2mghD上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度经过B处的速度最大,到达C处的速度为零1(多项选择)如

7、下列图,楔形木块abc固定在水平面上,粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角一样,顶角b处安装一定滑轮质量分别为M、m(Mm)的滑块、通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行两滑块由静止释放后,沿斜面做匀加速运动假如不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中()A两滑块组成的系统机械能守恒B重力对M做的功等于M动能的增加C轻绳对m做的功等于m机械能的增加D两滑块组成系统的机械能损失等于M克制摩擦力做的功2(多项选择)如图6所示,水平桌面上的轻质弹簧一端固定,另一端与小物块相连弹簧处于自然长度时物块位于O点(图中未标出)物块的质量为m,ABa,物块与桌面间的动摩擦因数为.现用水平

8、向右的力将物块从O点拉至A点,拉力做的功为W.撤去拉力后物块由静止向左运动,经O点到达B点时速度为零重力加速度为g.如此上述过程中()图6A物块在A点时,弹簧的弹性势能等于WmgaB物块在B点时,弹簧的弹性势能小于WmgaC经O点时,物块的动能小于WmgaD物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能命题点二摩擦力做功的特点与应用1静摩擦力做功时,只有机械能的相互转移,不会转化为能2滑动摩擦力做功的特点相互间存在滑动摩擦力的系统,一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果:(1)机械能全部转化为能;(2)有一局部机械能在相互摩擦的物体间转移,另外一局部转化为能例2如图7所示,质量为m1

9、 kg的滑块,在水平力作用下静止在倾角为30的光滑斜面上,斜面的末端B与水平传送带相接(滑块经过此位置滑上传送带时无能量损失),传送带的运行速度为v03 m/s,长为l1.4 m;今将水平力撤去,当滑块滑到传送带右端C时,恰好与传送带速度一样滑块与传送带间的动摩擦因数为,g取10 m/s2.求:(1)水平作用力F的大小;(2)滑块下滑的高度;(3)假如滑块滑上传送带时速度大于3 m/s,滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量摩擦力做功的分析方法1 无论是滑动摩擦力,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QFfx相对中x相对为两接触物体间的相对位移,假如物体在

10、传送带上做往复运动时,如此x相对为总的相对路程3如图8所示,某工厂用传送带向高处运送物体,将一物体轻轻放在传送带底端,第一阶段物体被加速到与传送带具有一样的速度,第二阶段与传送带相对静止,匀速运动到传送带顶端如下说确的是()A第一阶段摩擦力对物体做正功,第二阶段摩擦力对物体不做功B第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量C第一阶段物体和传送带间摩擦产生的热等于第一阶段物体机械能的增加量D物体从底端到顶端全过程机械能的增加量大于全过程摩擦力对物体所做的功4(多项选择)如下列图,一块长木块B放在光滑的水平面上,在B上放一物体A,现以恒定的外力F拉B,由于A、B间摩擦力的作用,A将在B

11、上滑动,以地面为参考系,A、B都向前移动一段距离在此过程中()A外力F做的功等于A和B动能的增量BB对A的摩擦力所做的功等于A的动能的增量CA对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功D外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克制摩擦力所做的功之和命题点三能量守恒定律与应用例3如下列图,固定斜面的倾角30,物体A与斜面之间的动摩擦因数,轻弹簧下端固定在斜面底端,弹簧处于原长时上端位于C点用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B,滑轮右侧绳子与斜面平行,A的质量为2m,B的质量为m,初始时物体A到C点的距离为L.现给A、B一初速度v0,使A开始沿斜面向下运动,B向上运动,物体A将

12、弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点重力加速度为g,不计空气阻力,整个过程中轻绳始终处于伸直状态,求:(1)物体A向下运动刚到C点时的速度;(2)弹簧的最大压缩量;(3)弹簧的最大弹性势能应用能量守恒定律解题的根本思路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)、能等在变化2明确哪种形式的能量增加,哪种形式的能量减小,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:E减E增5如下列图,质量为m的滑块从斜面底端以平行于斜面的初速度v0冲上固定斜面,沿斜面上升的最大高度为H,斜面倾角为,斜面与滑块间的动摩擦因数为,且tan ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取斜

13、面底端为零势能面,如此能表示滑块在斜面上运动的机械能E、动能Ek、势能Ep与上升高度h之间关系的图象是()6如下列图,在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为k16 N/m的轻质弹簧相连,A放在水平地面上,B、C两物体通过细线绕过轻质定滑轮相连,C放在倾角30的固定光滑斜面上用手拿住C,使细线刚好拉直但无拉力作用,并保证ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行A、B的质量均为m0.2 kg,重力加速度取g10 m/s2,细线与滑轮之间的摩擦不计,开始时整个系统处于静止状态释放C后它沿斜面下滑,A刚离开地面时,B获得最大速度,求:(1)从释放C到物体A刚离开地面时,物体C沿斜面下滑的距离;(2)物

14、体C的质量;(3)释放C到A刚离开地面的过程中细线的拉力对物体C做的功【课后作业】题组1功能关系的理解和应用1如下列图,一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端,弹簧的另一端固定于O点将小球拉至A点,弹簧恰好无形变,由静止释放小球,当小球运动到O点正下方与A点的竖直高度差为h的B点时,速度大小为v.重力加速度为g,如下说确的是()A小球运动到B点时的动能等于mghB小球由A点到B点重力势能减少mv2C小球由A点到B点克制弹力做功为mghD小球到达B点时弹簧的弹性势能为mghmv22(多项选择)如下列图,质量为m的物体(可视为质点)以某一速度由底端冲上倾角为30的固定斜面,上升的最大高度为h,其加速度大小为g.在这个过程中,物体()A重力势能增加了mghB动能减少了mghC动能减少了D机械能损失了3小车静止在光滑的水平导轨上,一个小球用细绳悬挂在车上由图中位置无初速度释放,在小球下摆到最低点的过程中,如下说确的是()A绳对球的拉力不做功B球克制绳拉力做的功等于球减少的机械能C绳对车做的功等于球减少的重力势能D球减少的重力势能等于球增加的动能4. (2015

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