功能关系能量守恒定律

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1、第4课时功能关系能量守恒定律学习目标：1. 知道功是能量转化的量度，掌握重力的功、弹力的功、合力的功与对应的能量转化关系2. 知道自然界中的能量转化，理解能量守恒定律，并能用来分析有关问题.【课前知识梳理】一、几种常见的功能关系功能量的变化合外力做正功动能增加重力做正功重力势能减少弹簧弹力做正功弹性势能减少电场力做正功电势能减少其他力（除重力、弹力外）做正功机械能增加二、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：能=AE减增一【预习自测】1、用恒力F向上拉一

2、物体，使其由地面处开始加速上升到某一高度.若该过程空气阻力不能忽略，则下列说法中正确的是A.力F做的功和阻力做的功之和等于物体动能的增量B.重力所做的功等于物体重力势能的增量C.力F做的功和阻力做的功之和等于物体机械能的增量D.2、高轨道的过程中A.X-37B中燃料的化学能转化为X-37B的机械能B.X-37B的机械能要减少C.自然界中的总能量要变大力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物体机械能的增量 如图1所示，美国空军X-37B无人航天飞机于2010年4月首飞，在X-37B由较低轨道飞到较D.3、如果X-37B在较高轨道绕地球做圆周运动，则在此轨道上其机械能不变 如图2所示，ABCD是一

3、个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，B、C在水平线上，其距离d=0.5 m.盆边缘的高度为h = 0.3 m.在A处放一个质量为m的小物块并让其由静止下滑.已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为1=0.1.小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停下的位置到B的距离为A. 0.5 mB. 0.25 mC. 0.1 mD. 0【课堂合作探究】考点一功能关系的应用【例1】 如右上图所示，在升降机内固定一光滑的斜面体，一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的 固定木板B上，另一端与质量为m的物块A相连，弹簧与斜面平行.整个系统由静止开始加速上升 高度h的过程中A

4、. 物块A的重力势能增加量一定等于mghB. 物块A的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和C. 物块A的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和D. 物块A和弹簧组成的系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持力和B对弹簧的拉力做功的代数 和【突破训练1】物块由静止从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，此过程中重力对物块做的功等于 A物块动能的增加量B. 物块重力势能的减少量C. 物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和D. 物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和考点二摩擦力做功的特点及应用1. 静摩擦力做功的特点(1) 静摩擦力可以做

5、正功，也可以做负功，还可以不做功.(2) 相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零.静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为内能.2. 滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功.(2) 相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果： 机械能全部转化为内能； 有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另外一部分转化为内能.(3) 摩擦生热的计算：Q二给相对.其中相对为相互摩擦的两个物体间的相对位移.深化拓展 从功的角度看，一对滑动摩擦力对系统做的功等于系统内能的增加量；从能量的角度看， 其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量.【例2

6、】 如图4所示，质量为m的长木块A静止于光滑水平面上，在其水平的上表面左端放一质量 为m的滑块B，已知木块长为L，它与滑块之间的动摩擦因数为以现用水平向右的恒力F拉滑块B.(1) 当长木块A的位移为多少时，B从A的右端滑出？(2) 求上述过程中滑块与木块之间产生的内能.zLjkX次【突破训练2】 如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行.将一个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相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传 送带顶端.下列说法中正确的是_ 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

7、物体动能的增加C. 第一阶段物体和传送带间的摩擦生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等于全过程物体与传送带间的摩擦生热考点三能量守恒定律及应用列能量守恒定律方程的两条基本思路：(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.【例3】如图6所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持 以速度0匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为用物体在滑下传送带之前能保持与传送带相对 静止，对于物体从静止释放到与传送带相对静止这一过

8、程，下列说法中正确的是A. 电动机多做的功为2m02 02四g传送带克服摩擦力做的功为2m02C.B. 物体在传送带上的划痕长二D.电动机增加的功率为mgv方法点拨应用能量守恒定律解题的步骤(1) 分清有多少形式的能如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能等在变化；(2) 明确哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少，并且列出减少的能量E减和增加的能量匪增的 表达式；(3) 列出能量守恒关系式：AE减 * 增.【突破训练3】如图7所示，传送带保持1 m/s的速度顺时针转动.现将一质量m=0.5 kg的小物体轻 轻地放在传送带的a点上，物体与传送带间的动摩擦因数=0.1，a、b间的距离

9、L=2.5 m，g = 10 m/s2. 设物体从a点运动到b点所经历的时间为房该过程中物体和传送带间因摩擦而产生的热量为Q，下 列关于t和Q的值正确的是A.t=、抵 s，Q = 1.25 JB.t= ./3s，Q=0.5 JC.t=3 s，Q=0.25 JD.t=2.5s，Q=0.25 J学科素养培芥物理模型构建传送带模型中的动力学和能量转化问题1.模型概述传送带模型是高中物理中比较成熟的模型，典型的有水平和倾斜两种情况.一般设问的角度有两个:(1) 动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程，做好受力情况分析，然后利用运动学公式结合牛顿 第二定律，求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和

10、传送带之间的位移关系.(2) 能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使 电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解.2. 传送带模型问题中的功能关系分析(1) 功能关系分析：W广 + AEp + Q.(2) 对WF和Q的理解：传送带的功：W广政传；产生的内能Q = Fx相对.传送带模型问题的分析流程对动向相迎方擦方 摩力向皿化抑 速登情速方m度向【例4】如图所示，是利用电力传送带装运麻袋包的示意图.传送带长l=20 m，倾角0=37，麻袋包与传送带间的动摩擦因数=0.8,传送带的主动轮和从动轮半径R相等，传送带不打滑，主动轮 顶端与货车

11、车箱底板间的高度差为h=1.8 m，传送带匀速运动的速度为v=2 m/s.现在传送带底端(传 送带与从动轮相切位置)由静止释放一只麻袋包(可视为质点)，其质量为100 kg，麻袋包最终与传送带 一起做匀速运动，到达主动轮时随轮一起匀速转动.如果麻袋包到达主动轮的最高点时，恰好水平抛 出并落在货车车箱底板中心，重力加速度g = 10 m/s2，sin 37 = 0.6，cos 37=0.8，求:(1) 主动轮轴与货车车箱底板中心的水平距离x及主动轮的半径R；(2) 麻袋包在传送带上运动的时间t；(3) 该装运系统每传送一只麻袋包需额外消耗的电能.【课后巩固练习】1. （2013-山东16）如图所

12、示，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 夹角相同，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.若不计滑轮的质量和摩擦， 在两滑块沿斜面运动的过程中A. 两滑块组成系统的机械能守恒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克服摩擦力做的功2. （2012福建理综17）如图所示，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块A、B用轻绳连接 并跨过滑轮（不计滑轮的质量和摩擦）.初始时刻，A、B处于同

13、一高度并恰好处于静止状态.剪断轻绳 后A下落，B沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地，两物块A. 速率的变化量不同B. 机械能的变化量不同吕前公滋C. 重力势能的变化量相同D. 重力做功的平均功率相同3. 如图所示，一个小球（视为质点）从H=12 m高处，由静止开始沿光滑弯曲轨道人8，进入半径R= 4 m的竖直圆环内侧，且与圆环的动摩擦因数处处相等，当到达圆环顶点C时，刚好对轨道压力为零； 然后沿CB圆弧滑下，进入光滑弧形轨道BD，到达高度为h的D点时速度为零，则h的值可能为_ AA. 10 m B. 9.5 m C. 8.5 mD. 8 m IX C 歹4、假设某次罚点球直接射门时，球恰好从横

14、梁下边缘踢进，此时的速度为饥横梁下边缘离地面的高 度为。，足球质量为m,运动员对足球做的功为W1,足球运动过程中克服空气阻力做的功为W2,选 地面为零势能面，下列说法正确的是A. 运动员对足球做的功为W1=mgh+|mv2B. 足球机械能的变化量为W1 W2C. 足球克服空气阻力做的功为W2=mgh+1mv2W1D. 运动员刚踢完球的瞬间，足球的动能为mgh+2mv25. 工厂流水线上采用弹射装置把物品转运，现简化其模型分析：如图所示，质量为m的滑块，放在 光滑的水平平台上，平台右端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为v0，长为L；现将滑块向左 压缩固定在平台上的轻弹簧，到达某处时(仍处于弹

15、簧弹性限度内)由静止释放，若滑块离开弹簧时的 速度小于传送带的速度，当滑块滑到传送带右端C时，恰好与传送带速度相同，滑块与传送带间的动 摩擦因数为同求：.(1) 释放滑块时，弹簧具有的弹性势能；厂戒_扬(2) 滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量.么eJ 一L一(限时：30分钟)1. 轻质弹簧吊着小球静止在如图1所示的A位置，现用水平外力F将小球缓慢拉到B位置，此时弹 簧与竖直方向的夹角为仇在这一过程中，对于小球和弹簧组成的系统，下列说法正确的是A. 系统的弹性势能增加B. 系统的弹性势能减少C系统的机械能不变D.系统的机械能增加2. 如图所示，汽车在拱形桥上由A匀速率运动到8,以下说法正确的是A. 牵引力与克服摩擦力做的功相等.,B. 合外力对汽车不做功,C. 牵引力和重力做的总功大于克服摩擦力做的功D. 汽车在上拱形桥的过程中克服重力做的功转化为汽车的重力势能