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1、第第4课时功能关系能量守恒定律课时功能关系能量守恒定律 知知 识识 梳梳 理理知识点、功能关系知识点、功能关系1功能关系功能关系(1)功功是是 的的量量度度，即即做做了了多多少少功功就就有有多多少少 发生了生了转化。化。(2)做做功功的的过程程一一定定伴伴随随着着 ，而而且且 必必须通通过做功来做功来实现。能量能量转化化能量能量能量的能量的转化化能量的能量的转化化2能量守恒定律能量守恒定律(1)内内容：能量既不会消容：能量既不会消灭，也，也 。它只会从一种形。它只会从一种形式式 为其其他他形形式式，或或者者从从一一个个物物体体 到到另另一一个个物物体体，而在而在转化和化和转移的移的过程中，能量
2、的程中，能量的总量量 。(2)表达式：表达式：E减减 。不会不会创生生转化化转移转移保持不保持不变E增增思维深化思维深化判断正误，正确的画判断正误，正确的画“”，错误的画，错误的画“”。(1)力对物体做了多少功，物体就有多少能。力对物体做了多少功，物体就有多少能。()(2)物体在速度增大时，其机械能可能在减小。物体在速度增大时，其机械能可能在减小。()(3)重重力力和和弹弹簧簧弹弹力力之之外外的的力力做做功功的的过过程程是是机机械械能能和和其其他他形形式式能量转化的过程。能量转化的过程。()(4)一一对对互互为为作作用用力力与与反反作作用用力力的的摩摩擦擦力力做做的的总总功功，等等于于系系统统
3、增加的内能。增加的内能。()答案答案(1)(2)(3)(4) 题题 组组 自自 测测题组一对几种功能关系的理解题组一对几种功能关系的理解12013年年2月月15日日中中午午12时30分分左左右右，俄俄罗斯斯车里里雅雅宾斯斯克克州州发生生天天体体坠落落事事件件。坠落落的的陨石石重重量量接接近近1万万吨吨，进入入地地球球大大气气层的的速速度度约为4万万英英里里每每小小时，随随后后与与空空气气摩摩擦擦而而发生生剧烈烈燃燃烧，并并在在距距离离地地面面上上空空12至至15英英里里处发生生爆爆炸炸，产生生大大量量碎碎片片，假假定定某某一一碎碎片片自自爆爆炸炸后后落落至至地地面面并陷入地下一定深度并陷入地下
4、一定深度过程中，其程中，其质量不量不变，则()A该碎片在空中下落碎片在空中下落过程中重力做的功等于程中重力做的功等于动能的增加量能的增加量B该碎片在空中下落碎片在空中下落过程中重力做的功小于程中重力做的功小于动能的增加量能的增加量C该碎碎片片在在陷陷入入地地下下的的过程程中中重重力力做做的的功功等等于于动能能的的改改变量量D该碎碎片片在在整整个个过程程中中克克服服阻阻力力做做的的功功等等于于机机械械能能的的减减少少量量解解析析陨陨石石在在空空中中下下落落过过程程中中，陨陨石石与与空空气气之之间间的的摩摩擦擦力力对对陨陨石石做做负负功功，由由动动能能定定理理有有：WGWfEk，故故WGEk，A、
5、B错错误误；陨陨石石碎碎片片在在陷陷入入地地下下的的过过程程中中，阻阻力力同同样样做做负负功功，WGEk，C错错误误；对对全全过过程程，由由能能量量守守恒恒定定律律可可知知机机械械能能转转化化为为内内能能，机机械械能能减减少少，内内能能增增大大，由由功功能能原原理理可可知知该该碎碎片片在在整整个个过过程程中中克克服服阻阻力力做做的的功功等等于于机机械械能能的的减减少少量量，D正正确。确。答案答案D2升升降降机机底底板板上上放放一一质量量为100 kg的的物物体体，物物体体随随升升降降机机由由静静止止开开始始竖直直向向上上移移动5 m时速速度度达达到到4 m/s，则此此过程程中中(g取取10 m
6、/s2)()A升降机升降机对物体做功物体做功5 800 JB合外力合外力对物体做功物体做功5 800 JC物体的重力物体的重力势能增加能增加500 JD物体的机械能增加物体的机械能增加800 J题组二能量守恒定律的应用题组二能量守恒定律的应用3如如图1所所示示，ABCD是是一一个个盆盆式式容容器器，盆盆内内侧壁壁与与盆盆底底BC的的连接接处都都是是一一段段与与BC相相切切的的圆弧弧，B、C在在水水平平线上上，其其距距离离d0.5 m。盆盆边缘的的高高度度为h0.3 m。在在A处放放一一个个质量量为m的的小小物物块并并让其其由由静静止止下下滑滑。已已知知盆盆内内侧壁壁是是光光滑滑的的，而而盆盆底
7、底BC面面与与小小物物块间的的动摩摩擦擦因因数数为0.1。小小物物块在在盆盆内内来来回回滑滑动，最最后后停停下下来来，则停停下下的的位位置到置到B的距离的距离为()4(多多选选) 如如图2所所示示，表表面面粗粗糙糙的的固固定定斜斜面面顶端端安安装装一一个个定定滑滑轮，物物块A、B用用轻绳连接接并并跨跨过定定滑滑轮(不不计滑滑轮的的质量量和和摩摩擦擦)。初初始始时刻刻，手手扶扶物物块B使使物物块A、B处于于静静止止状状态。松松手手后后物物块A下下落落，物物块B沿沿斜斜面面上上滑滑，则从从松松手手到物到物块A着地前的瞬着地前的瞬间(B未碰到滑未碰到滑轮)()图图2A物物块A减少的机械能等于物减少的
8、机械能等于物块B增加的机械能增加的机械能B轻绳对物物块B做的功等于物做的功等于物块B的机械能增量的机械能增量C轻绳对物物块A做的功等于物做的功等于物块A的机械能的机械能变化量化量D摩擦力摩擦力对物物块B做的功等于系做的功等于系统机械能的机械能的变化量化量解解析析由由题题意意可可知知，斜斜面面粗粗糙糙，B受受到到滑滑动动摩摩擦擦力力，对对物物块块A、B和和斜斜面面系系统统进进行行分分析析，由由能能量量守守恒恒定定律律可可知知，物物块块A减减少少的的机机械械能能等等于于物物块块B增增加加的的机机械械能能加加上上摩摩擦擦产产生生的的热热量量，A错错误误；以以物物块块B为为研研究究对对象象，由由功功能
9、能关关系系可可知知，轻轻绳绳拉拉力力与与摩摩擦擦力力做做的的总总功功等等于于物物块块B的的机机械械能能增增量量，B错错误误；以以A物物块块为为研研究究对对象象，由由功功能能关关系系可可知知，轻轻绳绳拉拉力力做做的的功功等等于于物物块块A的的机机械械能能变变化化量量，C正正确确；以以物物块块A、B组组成成的的系系统统为为研研究究对对象象，摩摩擦力做的功等于系统机械能的变化量，擦力做的功等于系统机械能的变化量，D正确。正确。答案答案CD考点一对功能关系的理解与应用考点一对功能关系的理解与应用功功是是能能量量转化化的的量量度度。力力学学中中的的功功与与对应的的能能量量的的变化化关关系如下表所示：系如
10、下表所示：功功能量改变能量改变关系式关系式W合合：合外力的功：合外力的功(所所有外力的功有外力的功)动能的改能的改变量量(Ek)W合合EkWG：重力的功：重力的功重力重力势能的改能的改变量量(Ep)WGEpW弹弹：弹簧弹力做的：弹簧弹力做的功功弹性性势能的改能的改变量量(Ep)W弹EpW其他其他：除重力或系统：除重力或系统内弹簧弹力以外的其内弹簧弹力以外的其他外力做的功他外力做的功机械能的改机械能的改变量量(E)W其他其他Efs：一对滑动摩擦：一对滑动摩擦力做功的代数和力做功的代数和因摩擦而因摩擦而产生的内能生的内能(Q)fsQ(s为物体物体间的相的相对位移位移)【例例1】如如图3所所示示，是
11、是安安装装在在列列车车厢之之间的的摩摩擦擦缓冲冲器器结构构图，图中中和和为楔楔块，和和为垫板板，楔楔块与与弹簧簧盒盒、垫板板间均均有有摩摩擦擦，在在车厢相相互互撞撞击使使弹簧簧压缩的的过程中程中()图图3A缓冲器的机械能守恒冲器的机械能守恒B摩擦力做功消耗机械能摩擦力做功消耗机械能C垫板的板的动能全部能全部转化化为内能内能D弹簧的簧的弹性性势能全部能全部转化化为动能能解解析析由由于于楔楔块块与与弹弹簧簧盒盒、垫垫板板间间有有摩摩擦擦力力，即即摩摩擦擦力力做做负负功功，则则机机械械能能转转化化为为内内能能，故故A错错误误，B正正确确；垫垫板板动动能能转转化化为为内内能能和和弹弹性性势势能能，故故
12、C错错误误；而而弹弹簧簧弹弹性性势势能能也也转转化化为为动动能和内能，故能和内能，故D错误。错误。答案答案 B【变式训练变式训练】1(多多选选)如如图4所所示示，长木木板板A放放在在光光滑滑的的水水平平地地面面上上，物物体体B以以水水平平速速度度冲冲上上A后后，由由于于摩摩擦擦力力作作用用，最最后后停停止止在在木木板板A上上，则从从B冲冲到到木木板板A上上到到相相对木木板板A静静止止的的过程程中中，下述下述说法中正确的是法中正确的是()图图4A物体物体B动能的减少量等于系能的减少量等于系统损失的机械能失的机械能B物体物体B克服摩擦力做的功等于系克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量内能的增加量C
13、物物体体B损失失的的机机械械能能等等于于木木板板A获得得的的动能能与与系系统损失失的的机械能之和机械能之和D摩摩擦擦力力对物物体体B做做的的功功和和对木木板板A做做的的功功的的总和和等等于于系系统内能的增加量内能的增加量解解析析物物体体B以以水水平平速速度度冲冲上上A后后，由由于于摩摩擦擦力力作作用用，B减减速速运运动动，A加加速速运运动动，根根据据能能量量守守恒恒定定律律，物物体体B动动能能的的减减少少量量等等于于A增增加加的的动动能能和和产产生生的的热热量量之之和和，选选项项A错错误误；根根据据动动能能定定理理，物物体体B克克服服摩摩擦擦力力做做的的功功等等于于B损损失失的的动动能能，选选
14、项项B错错误误；由由能能量量守守恒恒定定律律可可知知，物物体体B损损失失的的机机械械能能等等于于木木板板A获获得得的的动动能能与与系系统统损损失失的的机机械械能能之之和和，选选项项C正正确确；摩摩擦擦力力对对物物体体B做做的的功功等等于于B动动能能的的减减少少量量，摩摩擦擦力力对对木木板板A做做的的功功等等于于A动动能能的的增增加加量量，由由能能量量守守恒恒定定律律，摩摩擦擦力力对对物物体体B做做的的功功和对木板和对木板A做的功的总和等于系统内能的增加量，选项做的功的总和等于系统内能的增加量，选项D正确。正确。答案答案CD考点二能量守恒定律的应用考点二能量守恒定律的应用应用能量守恒定律的解题步
15、骤应用能量守恒定律的解题步骤1选选取研究取研究对象和研究象和研究过程，了解程，了解对应的受力情况和运的受力情况和运动情况。情况。2分分析析有有哪哪些些力力做做功功，相相应的的有有多多少少形形式式的的能能参参与与了了转化化，如如动能、能、势能能(包括重力包括重力势能、能、弹性性势能、能、电势能能)、内能等。、内能等。3明明确确哪哪种种形形式式的的能能量量增增加加，哪哪种种形形式式的的能能量量减减少少，并并且且列列出出减少的能量减少的能量E减减和增加的能量和增加的能量E增增的表达式。的表达式。4列列出出能能量量转化化守守恒恒关关系系式式：E减减E增增，求求解解未未知知量量，并并对结果果进行行讨论。
16、图图5AmMBm2MC木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度D在在木木箱箱与与货货物物从从顶顶端端滑滑到到最最低低点点的的过过程程中中，减减少少的的重重力力势能全部转化为弹簧的弹性势能势能全部转化为弹簧的弹性势能解解析析根根据据功功能能关关系系知知，木木箱箱在在下下滑滑和和上上滑滑时时克克服服摩摩擦擦力力所所做功等于接触面之间产生的内能。做功等于接触面之间产生的内能。木箱下滑时木箱下滑时Q1Wf1(Mm)glcos 30木箱上滑时木箱上滑时Q2Wf2Mglcos 30木木箱箱从从开开始始下下滑滑到到弹弹簧簧压压缩缩至至最最短短的的过过程
17、程中中，设设弹弹簧簧的的最最大大弹性势能为弹性势能为Epmax，则根据能量转化与守恒定律得，则根据能量转化与守恒定律得(Mm)glsin 30Q1Epamx(1)滑滑块到达到达B点点时的速度大小的速度大小vB；(2)水平面水平面BC的的长度度s；(3)在在压缩弹簧簧过程中滑程中滑块的最大速度的最大速度vm。考点三摩擦力做功的特点及应用考点三摩擦力做功的特点及应用1静摩擦力做功的特点静摩擦力做功的特点(1)静静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。摩擦力可以做正功，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。相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。(
18、3)静静摩摩擦擦力力做做功功时时，只只有有机机械械能能的的相相互互转转移移，不不会会转转化化为内能。为内能。2滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力做功的特点(1)滑滑动摩擦力可以做正功，也可以做摩擦力可以做正功，也可以做负功，功，还可以不做功。可以不做功。(2)相相互互间存存在在滑滑动摩摩擦擦力力的的系系统内内，一一对滑滑动摩摩擦擦力力做做功功将将产生两种可能效果：生两种可能效果：机械能全部机械能全部转化化为内能；内能；有有一一部部分分机机械械能能在在相相互互摩摩擦擦的的物物体体间转移移，另另外外一一部部分分转化化为内能。内能。(3)摩摩擦擦生生热的的计算算：Qfs相相对。其其中中s相相对为相相互互
19、摩摩擦擦的的两两个个物体物体间的相的相对位移。位移。(1)物体从物体从A运运动到到B共需多少共需多少时间？(2)电动机因机因传送送该物体多消耗的物体多消耗的电能。能。传送带模型问题的分析流程传送带模型问题的分析流程【变式训练变式训练】3如如图8所所示示，水水平平传送送带两两端端点点A、B间的的距距离离为l，传送送带开开始始时处于于静静止止状状态。把把一一个个小小物物体体放放到到右右端端的的A点点，某某人人用用恒恒定定的的水水平平力力F使使小小物物体体以以速速度度v1匀匀速速滑滑到到左左端端的的B点点，拉拉力力F所所做做的的功功为W1、功功率率为P1，这一一过程程物物体体和和传送送带之之间因因摩摩擦擦而而产生生的的热量量为Q1。随随后后让传送送带以以v2的的速速度度匀匀速速运运动，此此人人仍仍然然用用相相同同的的恒恒定定的的水水平平力力F拉拉物物体体，使使它它以以相相对传送送带为v1的的速速度度匀匀速速从从A滑滑行行到到B，这一一过程程中中，拉拉力力F所所做做的的功功为W2、功功率率为P2，物物体体和和传送送带之之间因因摩摩擦擦而而产生生的的热量量为Q2。下下列列关系中正确的是关系中正确的是()图图8AW1W2，P1P2，Q1Q2BW1W2，P1P2，Q1Q2CW1W2，P1P2，Q1Q2DW1W2，P1P2，Q1Q2
