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1、第4講 功能關系能量轉化與守恒定律一、功和能的關系1內容(1)功是 _ 的量度 ， 即做了多少功就有多 少_發(fā)生了轉化能量轉化能量(2) 做 功 的 過 程 一 定 伴 隨 著 _ ， 而 且_必須通過做功來實現能量的轉化能量的轉化2做功對應變化的能量形式動能(1)合外力的功影響物體的_的變化(2)重力的功影響物體_的變化(3)彈簧彈力的功影響_的變化重力勢能彈性勢能(4)除重力或系統(tǒng)內彈力以外的力做功影響物體_的變化機械能系統(tǒng)內能電勢能(5)滑動摩擦力的功影響_的變化(6)電場力的功影響_的變化(7)分子力的功影響_的變化分子勢能【基礎檢測】1自然現象中蘊藏著許多物理知識，如圖 5-4-1

2、所示為一)個盛水袋，某人從側面緩慢推袋壁使它變形，則水的勢能(圖 5-4-1A增大B變小C不變D不能確定答案：A二、能量轉化與守恒定律1內容：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體_到另一個物體，而在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持_轉移不變2能量轉化與守恒的兩種表述(1)某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量等于增加量(2)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量等于增加量相互轉化3對能量轉化與守恒的理解：每一種運動形式都對應一種能量形式，通過力做功，不同形式的能可以_【基礎檢測】2足夠長的傳送帶以速度 v 勻速傳

3、動，一質量為 m 的小物體 A 由靜止輕放于傳送帶上，若小物體與傳送帶之間的動摩擦因數為，如圖 5-4-2 所示，當物體與傳送帶相對靜止時，轉化為內能的能量為()圖 5-4-2考點1功能關系的理解及應用 重點歸納幾種常見的功能關系及其表達式（續(xù)表）各種力做功對應能的變化定量的關系只有重力、彈簧彈力的功不引起機械能變化機械能守恒E0非重力和彈力的功機械能變化除重力和彈力之外的其他力做正功，物體的機械能增加，做負功，機械能減少，且W其他E電場力的功電勢能變化電場力做正功，電勢能減少，電場力做負功，電勢能增加，且W電Ep滑動摩擦力的功內能變化滑動摩擦力做功引起系統(tǒng)內能增加E內Ff l相對【考題題組】

4、1如圖 5-4-3 所示，木板質量為 M，長度為 L，小木塊質量為 m，水平地面光滑，一根不計質量的輕繩通過定滑輪分別與 M 和 m 連接，小木塊與木板間的動摩擦因數為.開始時木塊靜止在木板左端，現用水平向右的拉力 F 將 m 拉至右端，則拉)力 F 做功至少為(圖 5-4-3答案：B2(多選)如圖 5-4-4 所示，在傾角為的固定光滑斜面上有兩個用輕彈簧相連接的物塊 A、B，它們的質量分別為 m1、m2，彈簧勁度系數為 k，C 為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)現用一平行于斜面向上的恒力 F 拉物塊 A 使之向上運動，當物塊 B)剛要離開擋板 C 時，物塊 A 運動的距離為 d，速度為 v，則(

5、圖 5-4-4項目靜摩擦力滑動摩擦力不同點能量的轉化方面只有能量的轉移，沒有能量的轉化既有能量的轉移，又有能量的轉化一對摩擦力的總功方面一對靜摩擦力所做功的代數和等于零一對滑動摩擦力所做功的代數和為負值，總功 WFfl 相對，即摩擦時產生的熱量相同點正功、負功、不做功方面兩種摩擦力對物體可以做正功、負功，還可以不做功靜摩擦力做正功時，它的反作用力一定做負功滑動摩擦力做負功時，它的反作用力可能做正功，可能做負功，還可能不做功；但滑動摩擦力做正功或不做功時，它的反作用力一定做負功考點2 摩擦力做功與能量的關系 重點歸納1兩種摩擦力做功的比較2.求解相對滑動物體的能量問題的方法(1)正確分析物體的運

6、動過程，做好受力分析(2)利用運動學公式，結合牛頓第二定律分析物體的速度關系及位移關系(3)公式WFfl 相對中 l 相對為兩接觸物體間的相對位移，若物體在傳送帶上做往復運動時，則 l 相對為總的相對路程【考題題組】3如圖 5-4-5 所示，質量為 M、長度為 L 的小車靜止在光滑的水平面上，質量為 m 的小物塊放在小車的最左端，現用一水平力 F 作用在小物塊上，小物塊與小車之間的摩擦力為 Ff，經過一段時間小車運動的位移為 x，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說法正確的是()圖 5-4-5A此時小物塊的動能為 F(xL)B此時小車的動能為 Ff xC這一過程中，小物塊和小車增加的機械能為 F

7、xFf LD這一過程中，因摩擦而產生的熱量為 Ff (Lx)答案：B4(2016 年新課標卷)輕質彈簧原長為 2l，將彈簧豎直放置在地面上，在其頂端將一質量為 5m 的物體由靜止釋放，當彈簧被壓縮到最短時，彈簧長度為 l.現將該彈簧水平放置，一端固定在 A 點，另一端與物塊 P 接觸但不連接AB 是長度為5l 的水平軌道，B 端與半徑為 l 的光滑半圓軌道 BCD 相切，半圓的直徑 BD 豎直，如圖 5-4-6 所示物塊 P 與 AB 間的動摩擦因數0.5.用外力推動物塊 P，將彈簧壓縮至長度 l，然后放開P 開始沿軌道運動，重力加速度大小為 g.(1)若 P 的質量為 m，求 P 到達 B

8、點時速度的大小，以及它離開圓軌道后落回到 AB 上的位置與 B 點之間的距離(2)若 P 能滑上圓軌道，且仍能沿圓軌道滑下，求 P 的質量的取值范圍圖 5-4-6解：(1)依題意，當彈簧豎直放置，長度被壓縮至 l 時，質量為 5m 的物體的動能為零，其重力勢能轉化為彈簧的彈性勢能由機械能守恒定律知，彈簧長度為 l 時的彈性勢能為考點3能量守恒定律的理解及應用 重點歸納1對能量守恒定律的兩點理解(1)某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等；(2)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等2能量轉化問題的解題思路(1)當涉及摩擦力做功

9、，機械能不守恒時，一般應用能的轉化和守恒定律(2)解題時，首先確定初末狀態(tài)，然后分析狀態(tài)變化過程中哪種形式的能量減少，哪種形式的能量增加，求出減少的能量總和E減與增加的能量總和E增，最后由E減E增列式求解3涉及彈簧的能量問題兩個或兩個以上的物體與彈簧組成的系統(tǒng)相互作用的過程，具有以下特點：(1)能量轉化方面，如果只有重力和系統(tǒng)內彈簧彈力做功，系統(tǒng)機械能守恒(2)如果系統(tǒng)內每個物體除彈簧彈力外所受合力為零，則當彈簧伸長或壓縮到最大程度時兩物體速度相同【考題題組】5(多選)如圖 5-4-7 所示，水平桌面上的輕質彈簧一端固定，另一端與小物塊相連，彈簧處于自然長度時物塊位于 O 點(圖中未標出)物塊

10、的質量為 m，ABa，物塊與桌面間的動摩擦因數為，現用水平向右的力將物塊從 O 點拉至 A 點，拉力做的功為 W.撤去拉力后物塊由靜止向左運動，經 O 點到達 B)點時速度為零，重力加速度為 g.則上述過程中(圖 5-4-76如圖 5-4-8 甲所示，在傾角為 37足夠長的粗糙斜面底端，一質量 m1 kg 的滑塊壓縮著一輕彈簧且鎖定，但它們并不相連，滑塊可視為質點t0 時解除鎖定，計算機通過傳感器描繪出滑塊的 v-t 圖象如圖乙所示，其中 Oab 段為曲線，bc段為直線，在 t10.1 s 時滑塊已上滑 s0.2 m 的距離(g 取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：(

11、1)滑塊離開彈簧后在圖中 bc 段對應的加速度 a 及動摩擦因數的大小(2)t20.3 s 和 t30.4 s 時滑塊的速度 v1、v2 的大小(3)彈簧鎖定時具有的彈性勢能 Ep.甲乙圖 5-4-8模型用功能關系分析傳送帶模型傳送帶模型是高中物理中比較典型的模型，有水平和傾斜兩種情況一般設問的角度有兩個：一是動力學角度，求物體在傳送帶上運動的時間、物體在傳送帶上能達到的速度、物體相對傳送帶滑過的位移等，運用牛頓第二定律結合運動學規(guī)律求解；二是能量的角度，求傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶由于相對滑動而產生的熱量、因放上物體而使電動機多消耗的電能等解決傳送帶系統(tǒng)能量轉化問題的方法是：明確傳送

12、帶和物體的運動情況求出物體在傳送帶上的相對位移，進而求出摩擦力對系統(tǒng)所做的總功明確能量分配關系，由能量守恒定律建立方程求解1物體與傳送帶相對滑動時摩擦力的總功(1)摩擦力對系統(tǒng)做的總功等于摩擦力對物體和傳送帶做結論：滑動摩擦力對系統(tǒng)總是做負功，這個功的數值等于摩擦力與相對位移的積(2)摩擦力對系統(tǒng)做的總功的物理意義是：物體與傳送帶相對運動過程中系統(tǒng)產生的熱量，即 Qfx.2傳送帶系統(tǒng)能量的分配傳送帶克服外力做的功 W 等于外界注入到傳送帶系統(tǒng)的能量 E，通常情況下，這部分能量一部分轉化為被傳送物體的機械能 E機，一部分由于相互摩擦轉化為內能由能的轉化和守恒定律得：EE機Q 或 WEkEpQ.(1)物體從 A 運動到 B 共需多少時間？(2)電動機因傳送該物體多消耗的電能圖 5-4-9備考策略：傳送帶模型問題的分析流程：【觸類旁通】(多選)如圖 5-4-10 所示，水平傳送帶由電動機帶動，并始終保持以速度 v 勻速運動現將質量為 m 的某物塊無初速地放在傳送帶的左端，經過時間 t 物塊保持與傳送帶相對靜止設物塊與傳送帶間的動摩擦因數為，對于這一過程，下列說法正確的是()圖 5-4-10