第五章機械能第四節(jié)

1、第四節(jié)功能關(guān)系第四節(jié)功能關(guān)系能量守恒定律能量守恒定律一、功能關(guān)系一、功能關(guān)系知識梳理知識梳理1功和能功和能(1)功是功是_的量度，即做了多少功，就有的量度，即做了多少功，就有多少多少 發(fā)生了轉(zhuǎn)化發(fā)生了轉(zhuǎn)化(2)做功的過程一定伴隨有做功的過程一定伴隨有_，而且，而且_必須通過做功來實現(xiàn)必須通過做功來實現(xiàn)要點整合要點整合基礎(chǔ)落實基礎(chǔ)落實能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化能量能量能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化2力學(xué)中常用的四種力學(xué)中常用的四種功能對應(yīng)關(guān)系功能對應(yīng)關(guān)系(1)合外力做功等于物體動能的改變：合外力做功等于物體動能的改變：即即_(動能定理動能定理)(2)重力做功等于物體重力勢能的減少：重力做功等于物

2、體重力勢能的減少：即即_(3)彈簧彈力做功等于彈性勢能的減少：彈簧彈力做功等于彈性勢能的減少：即即_(4)除了重力和彈簧彈力之外的其他力所做的總功，除了重力和彈簧彈力之外的其他力所做的總功，等于物體機械能的改變，即等于物體機械能的改變，即_(功能原功能原理理)W合合Ek2Ek1EkWGEp1Ep2EpW彈彈Ep1Ep2EpW其他力其他力E機機考點一功能關(guān)系的理解和應(yīng)用考點一功能關(guān)系的理解和應(yīng)用1對功能關(guān)系的進(jìn)一步理解對功能關(guān)系的進(jìn)一步理解(1)做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程不同形式的能量做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程不同形式的能量發(fā)生相互轉(zhuǎn)化是通過做功來實現(xiàn)的發(fā)生相互轉(zhuǎn)化是通過做功來實現(xiàn)的(2)功

3、是能量轉(zhuǎn)化的量度，功和能的關(guān)系，一是體現(xiàn)到功是能量轉(zhuǎn)化的量度，功和能的關(guān)系，一是體現(xiàn)到不同的力做功，對應(yīng)不同形式的能轉(zhuǎn)化，不同的力做功，對應(yīng)不同形式的能轉(zhuǎn)化，具有一一對應(yīng)具有一一對應(yīng)關(guān)系關(guān)系，二是做功的多少與能量轉(zhuǎn)化的多少在數(shù)值上相二是做功的多少與能量轉(zhuǎn)化的多少在數(shù)值上相等等考點突破考點突破規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)力做功力做功能的變化能的變化定量關(guān)系定量關(guān)系合力的功合力的功動能變化動能變化WEk2Ek1Ek重力的功重力的功重力勢重力勢能變化能變化(1)重力做正功，重力勢能重力做正功，重力勢能減少減少(2)重力做負(fù)功，重力勢能重力做負(fù)功，重力勢能增加增加(3)WGEpEp1Ep2彈簧彈力的功彈簧彈力的功

4、彈性勢彈性勢能變化能變化(1)彈力做正功，彈性勢能減少彈力做正功，彈性勢能減少(2)彈力做負(fù)功，彈性勢能增加彈力做負(fù)功，彈性勢能增加(3)WFEpEp1Ep2只有重力、彈只有重力、彈簧彈力做功簧彈力做功不引起不引起機械能機械能變化變化機械能守恒機械能守恒E0除重力和彈簧除重力和彈簧彈力之外的其彈力之外的其他力做的功他力做的功機械能變化機械能變化(1)其他力做多少正功，物體的機械其他力做多少正功，物體的機械能就增加多少能就增加多少(2)其他力做多少負(fù)功，物體的機械其他力做多少負(fù)功，物體的機械能就減少多少能就減少多少(3)W其其E機機一對相互作用的一對相互作用的滑動摩擦力的總滑動摩擦力的總功功內(nèi)能

5、變化內(nèi)能變化(1)作用于系統(tǒng)的一作用于系統(tǒng)的一對對滑動摩擦力一定滑動摩擦力一定做負(fù)功做負(fù)功，系統(tǒng)內(nèi)能系統(tǒng)內(nèi)能增加增加(2)QFfL相對相對電場力電場力的功的功電勢能變化電勢能變化電場力做正功，電電場力做正功，電勢能減少；電場力勢能減少；電場力做負(fù)功，電勢能增做負(fù)功，電勢能增加加W電電Ep自主檢測自主檢測1滑塊靜止于光滑水平面上，與之相連的輕質(zhì)彈簧滑塊靜止于光滑水平面上，與之相連的輕質(zhì)彈簧處于自然伸直狀態(tài)，現(xiàn)用恒定的水平外力處于自然伸直狀態(tài)，現(xiàn)用恒定的水平外力F作用于彈簧作用于彈簧右端，在向右移動一段距離的過程中拉力右端，在向右移動一段距離的過程中拉力F做了做了10 J的的功在上述過程中功在上述

6、過程中A彈簧的彈性勢能增加了彈簧的彈性勢能增加了10 JB滑塊的動能增加了滑塊的動能增加了10 JC滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加了滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加了10 JD滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒答案答案C圖圖541二、能量守恒定律二、能量守恒定律知識梳理知識梳理1能量守恒定律的內(nèi)容：能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會不會 ，它只能從一種形式，它只能從一種形式_為另一種形式，為另一種形式，或者從一個物體或者從一個物體_到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量程中，能量的總量_2表達(dá)式：表達(dá)式

7、：E減減_憑空消失憑空消失轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移保持不變保持不變E增增自主檢測自主檢測2某人擲鉛球，出手時鉛球的動能為某人擲鉛球，出手時鉛球的動能為150 J關(guān)于人對關(guān)于人對鉛球的做功情況和能量轉(zhuǎn)化情況，下列說法正確的是鉛球的做功情況和能量轉(zhuǎn)化情況，下列說法正確的是A此人對鉛球做了此人對鉛球做了150 J的功，將體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為的功，將體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為鉛球的動能鉛球的動能B此人對鉛球做的功無法計算此人對鉛球做的功無法計算C此人對鉛球沒有做功，因此沒有能量的轉(zhuǎn)化此人對鉛球沒有做功，因此沒有能量的轉(zhuǎn)化D此人對鉛球做了此人對鉛球做了150 J的功，將鉛球的重力勢能轉(zhuǎn)化的功，將鉛球的重力勢能轉(zhuǎn)化為鉛球的

8、動能為鉛球的動能答案答案A例例1如圖所示，楔形木塊如圖所示，楔形木塊abc固定在水平面上，粗糙斜面固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑和光滑斜面斜面bc與水平面的夾角相同，頂角與水平面的夾角相同，頂角b處安裝一定滑輪質(zhì)量分別為處安裝一定滑輪質(zhì)量分別為M、m(Mm)的滑塊，通過不可伸長的輕繩跨過定滑輪連接，輕繩的滑塊，通過不可伸長的輕繩跨過定滑輪連接，輕繩與斜面平行兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運動若不計與斜面平行兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運動若不計滑輪的質(zhì)量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運動的過程中滑輪的質(zhì)量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運動的過程中A兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能守恒兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能

9、守恒B重力對重力對M做的功等于做的功等于M動能的增加動能的增加C輕繩對輕繩對m做的功等于做的功等于m機械能的增加機械能的增加D兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能損失等于兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能損失等于M克服摩擦力做的功克服摩擦力做的功CD規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)求解功能關(guān)系題的解答技巧求解功能關(guān)系題的解答技巧對各種功能關(guān)系熟記于心，力學(xué)范圍內(nèi)，應(yīng)牢固掌握以下對各種功能關(guān)系熟記于心，力學(xué)范圍內(nèi)，應(yīng)牢固掌握以下三條功能關(guān)系：三條功能關(guān)系：(1)重力的功等于重力勢能的變化，彈力的功等于彈性勢能重力的功等于重力勢能的變化，彈力的功等于彈性勢能的變化；的變化；(2)合外力的功等于動能的變化；合外力的功等于動能的變化；(3)除

10、重力、彈力外，其他力的功等于機械能的變化除重力、彈力外，其他力的功等于機械能的變化運用功能關(guān)系解題時，運用功能關(guān)系解題時，應(yīng)弄清楚重力做什么功，合外力做應(yīng)弄清楚重力做什么功，合外力做什么功，除重力、彈力外的力做什么功，從而判斷重力勢能什么功，除重力、彈力外的力做什么功，從而判斷重力勢能或彈性勢能、動能、機械能的變化或彈性勢能、動能、機械能的變化各種功能關(guān)系彼此獨立！各種功能關(guān)系彼此獨立！ 1.如圖所示，一固定斜面傾角為如圖所示，一固定斜面傾角為30，一質(zhì)量為，一質(zhì)量為m的的小物塊自斜面底端以一定的初速度，沿斜面向上做勻減速運動，加小物塊自斜面底端以一定的初速度，沿斜面向上做勻減速運動，加速度的

11、大小等于重力加速度的大小速度的大小等于重力加速度的大小g.若物塊上升的最大高度為若物塊上升的最大高度為H，則此過程中，物塊的則此過程中，物塊的A動能損失了動能損失了2mgH B動能損失了動能損失了mgHC機械能損失了機械能損失了mgH D機械能損失了機械能損失了mgH變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練AC考點二能量守恒定律的理解和應(yīng)用考點二能量守恒定律的理解和應(yīng)用1對能量守恒定律的兩點理解對能量守恒定律的兩點理解(1)某種形式的能量減少某種形式的能量減少，一定有另外形式的能量增，一定有另外形式的能量增加，且減少量和增加量相等，即加，且減少量和增加量相等，即E減減E增增(2)某個物體的能量減少某個物體的能量減少，

12、一定有別的物體的能量增，一定有別的物體的能量增加，且減少量和增加量相等，即加，且減少量和增加量相等，即EA減減EB增增2應(yīng)用能量守恒定律的一般步驟應(yīng)用能量守恒定律的一般步驟(1)分清有多少種形式的能分清有多少種形式的能(如動能、勢能、內(nèi)能、電能等如動能、勢能、內(nèi)能、電能等)在變化在變化(2)分別列出減少的能量分別列出減少的能量E減減和增加的能量和增加的能量E增增的表達(dá)式的表達(dá)式(3)列恒等式：列恒等式：E減減E增增例例2消防車的供水系統(tǒng)主要由水泵、輸水管道和水炮組成如圖消防車的供水系統(tǒng)主要由水泵、輸水管道和水炮組成如圖所示，消防水炮離地高度為所示，消防水炮離地高度為H，建筑物上的火點離地高度為

13、，建筑物上的火點離地高度為h，水，水炮與火點的水平距離為炮與火點的水平距離為x，水泵的功率為，水泵的功率為P，整個供水系統(tǒng)的效率，整個供水系統(tǒng)的效率0.6.假設(shè)水從水炮水平射出，不計空氣阻力，取假設(shè)水從水炮水平射出，不計空氣阻力，取g10 m/s2. (1)若若H80 m，h60 m，水炮的出水速度，水炮的出水速度v030 m/s，求水炮與起火，求水炮與起火建筑物之間的水平距離建筑物之間的水平距離x；(2)在在(1)問中，若水炮每秒出水量問中，若水炮每秒出水量m060 kg，求水泵的功率，求水泵的功率P；t例例2 (3)當(dāng)完成高層滅火后，還需要對散落在火點正下方地面上的當(dāng)完成高層滅火后，還需要

14、對散落在火點正下方地面上的燃燒物進(jìn)行滅火將水炮豎直下移至燃燒物進(jìn)行滅火將水炮豎直下移至H45 m，假設(shè)供水系統(tǒng)的，假設(shè)供水系統(tǒng)的效率效率不變，水炮出水口的橫截面積不變，水泵功率應(yīng)調(diào)整為不變，水炮出水口的橫截面積不變，水泵功率應(yīng)調(diào)整為P.則則P應(yīng)為多大？應(yīng)為多大？規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)運用能量守恒定律解題的基本思路運用能量守恒定律解題的基本思路 2如圖所示，一物體質(zhì)量如圖所示，一物體質(zhì)量m2 kg，在傾角為，在傾角為37的斜面上的的斜面上的A點以初速度點以初速度v03 m/s下滑，下滑，A點距彈簧上端點距彈簧上端B的距的距離離AB4 m當(dāng)物體到達(dá)當(dāng)物體到達(dá)B后將彈簧壓縮到后將彈簧壓縮到C點，最大壓縮量

15、點，最大壓縮量BC0.2 m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為D點，點，D點距點距A點點AD3 m擋板及彈簧質(zhì)量不計，擋板及彈簧質(zhì)量不計，g取取10 m/s2，sin 370.6，求：求：(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)；(2)彈簧的最大彈性勢能彈簧的最大彈性勢能Epm.變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練考點三摩擦力做功與能量的關(guān)系考點三摩擦力做功與能量的關(guān)系兩種摩擦力做功的比較兩種摩擦力做功的比較類別類別比較比較靜摩擦力靜摩擦力滑動摩擦力滑動摩擦力不不同同點點能量的能量的轉(zhuǎn)化方轉(zhuǎn)化方面面只有能量的轉(zhuǎn)只有能量的轉(zhuǎn)移，而沒有能移，而沒有能量的

16、轉(zhuǎn)化量的轉(zhuǎn)化既有能量的轉(zhuǎn)移，又有既有能量的轉(zhuǎn)移，又有能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化一對摩一對摩擦力的擦力的總功方總功方面面一對靜摩擦力一對靜摩擦力所做功的代數(shù)所做功的代數(shù)和等于零和等于零一對滑動摩擦力所做功一對滑動摩擦力所做功的代數(shù)和不為零，總功的代數(shù)和不為零，總功WFfl相對相對，即摩擦，即摩擦?xí)r產(chǎn)生的熱量時產(chǎn)生的熱量相同點相同點正功、負(fù)功、正功、負(fù)功、不做功方面不做功方面兩種摩擦力對物體可以兩種摩擦力對物體可以做正功、負(fù)功，還可以做正功、負(fù)功，還可以不做功不做功規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)求解相對滑動物體能量的方法求解相對滑動物體能量的方法(1)正確分析物體的運動過程，做好受力情況分析正確分析物體的運動過程，做

17、好受力情況分析(2)利用運動學(xué)公式，結(jié)合牛頓第二定律分析物體的利用運動學(xué)公式，結(jié)合牛頓第二定律分析物體的速度關(guān)系及位移關(guān)系速度關(guān)系及位移關(guān)系(3)公式公式QFfl相對相對中中l(wèi)相對相對為兩接觸物體間的相對位為兩接觸物體間的相對位移移，若物體在傳送帶上做往復(fù)運動時，則，若物體在傳送帶上做往復(fù)運動時，則l相對相對為總的相為總的相對路程對路程 3如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m的長木塊的長木塊A靜止于光滑水平面靜止于光滑水平面上，在其水平的上表面左端放一質(zhì)量為上，在其水平的上表面左端放一質(zhì)量為m的滑塊的滑塊B，已知木塊長為，已知木塊長為L，它與滑塊之間的動摩擦因數(shù)為它與滑塊之間的動摩擦因數(shù)為.現(xiàn)用

18、水平向右的恒力現(xiàn)用水平向右的恒力F拉滑塊拉滑塊B.(1)當(dāng)長木塊當(dāng)長木塊A的位移為多少時，的位移為多少時，B從從A的右端滑出？的右端滑出？(2)求上述過程中滑求上述過程中滑塊與木塊之間產(chǎn)生的內(nèi)能塊與木塊之間產(chǎn)生的內(nèi)能變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練思維提升思維提升滿分培優(yōu)滿分培優(yōu)構(gòu)建物理模型構(gòu)建物理模型9能量轉(zhuǎn)化中的傳送帶模型能量轉(zhuǎn)化中的傳送帶模型(1)傳送帶模型的特點傳送帶模型的特點傳送帶的傳動狀態(tài)由轉(zhuǎn)動軸決定，勻速轉(zhuǎn)動或加速轉(zhuǎn)動，與傳送帶的傳動狀態(tài)由轉(zhuǎn)動軸決定，勻速轉(zhuǎn)動或加速轉(zhuǎn)動，與物體的運動情況無關(guān)物體的運動情況無關(guān)(2)物體的運動狀態(tài)由物體剛滑上傳送帶的初速度和所受的合物體的運動狀態(tài)由物體剛滑上傳送帶

19、的初速度和所受的合外力來決定，故外力來決定，故對物體正確受力分析和過程分析是突破該類題對物體正確受力分析和過程分析是突破該類題型的關(guān)鍵型的關(guān)鍵(3)解決傳送帶模型應(yīng)注意的問題解決傳送帶模型應(yīng)注意的問題明確傳送帶的運動情況，是勻速、勻加速還是存明確傳送帶的運動情況，是勻速、勻加速還是存在兩段不同的運動過程；在兩段不同的運動過程；審清物體接觸傳送帶時相對地面時的初速度是否審清物體接觸傳送帶時相對地面時的初速度是否為零；為零；判斷初始時刻物體與傳送帶之間的相對運動；判斷初始時刻物體與傳送帶之間的相對運動；分析確定摩擦力的情況；分析確定摩擦力的情況；判斷當(dāng)物體與傳送帶速度相等時，摩擦力的大小、判斷當(dāng)物

20、體與傳送帶速度相等時，摩擦力的大小、方向是否發(fā)生突變方向是否發(fā)生突變例例4如圖所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角如圖所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角30，皮帶在，皮帶在電動機的帶動下，始終保持電動機的帶動下，始終保持v02m/s的速率運行，現(xiàn)把一質(zhì)量為的速率運行，現(xiàn)把一質(zhì)量為m10kg的工件的工件(可看作質(zhì)點可看作質(zhì)點)輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)過時間輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)過時間1.9s，工件被傳送到工件被傳送到h1.5m的高處，取的高處，取g10m/s2，求：，求：(1)工件與傳送帶工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)；間的動摩擦因數(shù)；(2)電動機由于傳送工件多消耗的電能電動機由于傳送工件多消耗的電能 4如

21、圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上由靜止的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機帶動，始終保持以速率釋放，傳送帶由電動機帶動，始終保持以速率v勻速運動，物體與勻速運動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，物體在滑下傳送帶之前能保持與傳送，物體在滑下傳送帶之前能保持與傳送帶相對靜止，對于物體從靜止釋放到相對傳送帶靜止這一過程下列帶相對靜止，對于物體從靜止釋放到相對傳送帶靜止這一過程下列說法正確的是說法正確的是變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練BC1設(shè)想：如圖所示，將攜帶設(shè)想：如圖所示，將攜帶“玉兔玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到到h高度的軌道上，與在

22、該軌道繞月球做圓周運動的飛船對接，然高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運動的飛船對接，然后由飛船送后由飛船送“玉兔玉兔”返回地球設(shè)返回地球設(shè)“玉兔玉兔”質(zhì)量質(zhì)量為為m，月球半徑為，月球半徑為R，月面的重力加速度為，月面的重力加速度為達(dá)標(biāo)訓(xùn)練達(dá)標(biāo)訓(xùn)練能力過關(guān)能力過關(guān)隨堂鞏固隨堂鞏固D2(2014廣東理綜廣東理綜)圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖，圖中構(gòu)圖，圖中和和為楔塊，為楔塊，和和為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中間均有摩擦，在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中A緩沖器的機械能守恒緩沖器的機

23、械能守恒B摩擦力做功消耗機械能摩擦力做功消耗機械能C墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能B3如圖所示，兩根相同的輕質(zhì)彈簧，沿足夠長的光滑斜面放置，如圖所示，兩根相同的輕質(zhì)彈簧，沿足夠長的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部擋板上，斜面固定不動質(zhì)量不同、形狀相同下端固定在斜面底部擋板上，斜面固定不動質(zhì)量不同、形狀相同的兩物塊分別置于兩彈簧上端現(xiàn)用外力作用在物塊上，使兩彈簧的兩物塊分別置于兩彈簧上端現(xiàn)用外力作用在物塊上，使兩彈簧具有相同的壓縮量；若撤去外力后，兩物塊由靜止沿斜面向上彈出具有相同的壓縮量；若撤去外力后，兩物塊由靜止沿斜面向上彈出并離開彈簧，則從撤去外力到物塊速度第一次減為零的過程，兩物并離開彈簧，則從撤去外力到物塊速度第一次減為零的過程，兩物塊塊A最大速度相同最大速度相同 B 最大加速度相同最大加速度相同C上升的最大高度不同上升的最大高度不同 D重力勢能的變化量不同重力勢能的變化量不同C5如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為M、長為、長為L的木板置于光滑的水平面上，一質(zhì)的木板置于光滑的水平面上