8.4 機械能守恒定律 課件 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

功能關(guān)系與能量守恒人教版必修二專題功能關(guān)系與能量守恒教師：王鑫單位：遼陽光華中學(xué)第8章機械能守恒定律1.功能關(guān)系：功是能量轉(zhuǎn)化的量度2.對功能關(guān)系的理解：（1）做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，不同形式的能量發(fā)生相互轉(zhuǎn)化必須通過做功來實現(xiàn)，不同力做功，對應(yīng)不同形式的能的轉(zhuǎn)化。（2）做功的多少與能量的轉(zhuǎn)化在數(shù)值上相等。（3）功和能雖然單位相同，但不一回事，功是過程量，能是狀態(tài)量。（1）重力做功重力勢能的減少量：WG=EP（2）合外力做功動能的變化量（增加量）：

W合=EK（3）彈簧彈力做功彈性勢能的減少量：W彈=EP3.力學(xué)中的功能關(guān)系【例題】處速度為v2，空氣阻力恒為f，分析由h1下落到h2過程中機械能的變化。解：根據(jù)動能定理，有取地面為參考平面，有：當(dāng)W其他＞0時，△E＞0，機械能增加當(dāng)W其他＜0時，△E＜0，機械能減少4.除重力和彈簧彈力以外，其他外力對物體所做的總功W其他等于物體機械能的變化量△E機

功能量轉(zhuǎn)化關(guān)系式重力做功重力勢能的減少量WG=-ΔEp彈力做功彈性勢能的減少量WF=-ΔEp合外力做功動能的變化量（增加量）W合=ΔEk除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的其他力做功機械能的變化量（增加量）W其他=ΔE機兩物體間滑動摩擦力對物體系統(tǒng)做功內(nèi)能的改變量Q=Ff·x相對【力學(xué)中的功能關(guān)系】EP-h動能-位移圖像彈性勢能-形變量圖像Ek-x機械能-位移圖像E-xEP-x重力勢能-位移圖像功能關(guān)系5.功能關(guān)系圖像問題（1）重力勢能Ep-x(h)Epox(h)Ep=mghEpoEkx（3）動能Ek-x（2）彈性勢能Ep-xox（4）機械能E-xoEx功能關(guān)系與能量守恒例題1關(guān)于功和能的關(guān)系，下列說法正確的是()A．物體受拉力作用向上運動，拉力做的功是1J，則物體重力勢能的增加量也是1JB．一個重10N的物體，在15N的水平拉力的作用下，分別在光滑水平面和粗糙水平面上發(fā)生相同的位移，拉力做的功相等C．一輛汽車的速度從10km/h增加到20km/h，或從50km/h增加到60km/h，兩種情況下合外力做的功一樣多D．“神舟十四號”載人飛船的返回艙在大氣層以外向著地球做無動力飛行的過程中，機械能增大B功能關(guān)系與能量守恒例題1功能關(guān)系與能量守恒變式1焰火晚會上，萬發(fā)禮花彈點亮夜空，如圖所示為豎直放置的炮筒在發(fā)射禮花彈。炮筒的長度為1m，每個禮花彈質(zhì)量為1kg(在炮筒內(nèi)運動過程中看作質(zhì)量不變)，禮花彈在炮筒中受到重力、高壓氣體的推力和炮筒內(nèi)阻力的作用。當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?0m/s2，發(fā)射過程中高壓氣體對禮花彈做功900J，禮花彈離開炮筒口時的動能為800J。禮花彈從炮筒底部豎直運動到炮筒口的過程中，下列判斷正確的是()A．重力勢能增加800JB．克服炮筒內(nèi)阻力做功90JC．克服炮筒內(nèi)阻力做功無法計算D．機械能增加800J功能關(guān)系與能量守恒變式1功能關(guān)系與能量守恒二、能量守恒定律1．能量守恒定律(1)內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。(2)表達式①E初＝E末：初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和。②ΔE增＝ΔE減：那些增加的能量的增加量等于那些減少的能量的減少量。(3)適用范圍：能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是對于各種自然現(xiàn)象普遍適用的一條規(guī)律。功能關(guān)系與能量守恒二、能量守恒定律2．應(yīng)用能量守恒定律解題的一般步驟(1)分清有多少種形式的能(如動能、勢能、內(nèi)能、電能等)在變化。(2)分別列出減少的能量ΔΕ減和增加的能量ΔE增的表達式。(3)列恒等式：ΔE減＝ΔE增。功能關(guān)系與能量守恒一、功能關(guān)系3．摩擦力做功與產(chǎn)生內(nèi)能的關(guān)系(1)系統(tǒng)內(nèi)一對靜摩擦力對物體做功時，由于相對位移為零，故沒有內(nèi)能產(chǎn)生，只有物體間機械能的轉(zhuǎn)移。(2)滑動摩擦力做功，一是會引起系統(tǒng)中物體間機械能的轉(zhuǎn)移，二是會引起系統(tǒng)總機械能的減少，部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，產(chǎn)生熱量。作用于系統(tǒng)的滑動摩擦力和物體間相對滑動的距離的乘積，在數(shù)值上等于相對滑動過程產(chǎn)生的內(nèi)能。即Q＝F滑s相對，其中F滑必須是滑動摩擦力，s相對必須是兩個接觸面間相對滑動的距離(或相對路程)。功能關(guān)系與能量守恒例題2例2、如圖所示，水平傳送帶由電動機帶動，并始終保持以速度v順時針勻速轉(zhuǎn)動。現(xiàn)將質(zhì)量為m的物塊無初速度地放在傳送帶的左端，經(jīng)過一段時間物塊恰好與傳送帶相對靜止。設(shè)物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ。(1)這一過程摩擦力對物塊做的功為多少？(2)傳送帶克服摩擦力做的功為多少？(3)系統(tǒng)摩擦生熱為多少？(4)與不放物塊時相比，電動機多做的功為多少？(5)與不放物塊時相比，電動機多做的這部分功與哪種能量的變化對應(yīng)？總結(jié)這條功能關(guān)系。功能關(guān)系與能量守恒變式2BD功能關(guān)系與能量守恒例題3如圖所示，在光滑的水平面上，有一質(zhì)量為M的長木板以一定的初速度向右勻速運動，將質(zhì)量為m的小鐵塊無初速度地輕放到長木板右端，小鐵塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)小鐵塊在長木板上相對長木板滑動L時與長木板保持相對靜止，此過程長木板對地的位移為l，求這個過程中：(1)小鐵塊增加的動能；(2)長木板減少的動能功能關(guān)系與能量守恒變式3如圖所示，一足夠長木板B的質(zhì)量M＝2kg，靜止放在粗糙的水平地面上，現(xiàn)有一質(zhì)量m＝1kg的小滑塊A以v0＝9m/s的初速度從木板的左端滑上木板。A、B之間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.4，B與地面之間的動摩擦因數(shù)μ2＝0.1，重力加速度取g＝10m/s2。求：(1)A、B相對運動過程中，B的加速度大??；(2)A、B之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量；(3)B在水平地面上滑行的距離。功能關(guān)系與能量守恒變式3功能關(guān)系與能量守恒三、解答力學(xué)問題的兩條途徑1．動力學(xué)的觀點(1)利用牛頓第二定律可以就某一狀態(tài)建立合力與加速度的關(guān)系，利用運動學(xué)公式可以建立v、x、t、a之間的關(guān)系，它們之間聯(lián)系的橋梁是物體的加速度。(2)與平拋運動相結(jié)合時，要注意應(yīng)用運動的合成與分解的方法，如分解位移或分解速度求平拋運動的有關(guān)物理量。(3)與豎直平面內(nèi)的圓周運動相結(jié)合時，應(yīng)特別注意隱藏的臨界條件：①若為輕繩約束，物體能通過最高點的臨界條件是在最高點的速度v＝

②若為輕桿約束，物體能通過最高點的臨界條件是在最高點的速度v＝

功能關(guān)系與能量守恒三、解答力學(xué)問題的兩條途徑2．能量的觀點利用能量的觀點解答力學(xué)問題是從分析力對物體做功與物體的能量轉(zhuǎn)化情況入手解決問題的方法，其核心是利用常見的功能關(guān)系與能量守恒定律求解物理問題。功能關(guān)系與能量守恒例題4如圖所示，在足夠長的光滑水平桌面上固定一個四分之一光滑圓弧形槽，半徑R＝0.45m，末端與桌面相切。將質(zhì)量m＝0.1kg的小球(可視為質(zhì)點)由槽的頂端無初速度釋放，經(jīng)桌面上A點水平飛出，小球恰好無碰撞地沿圓弧軌道切線從B點進入固定的豎直光滑圓弧軌道，B、C為圓弧軌道的兩端點，其連線水平，O為圓弧軌道的最低點。已知圓弧軌道對應(yīng)圓心角θ＝106°，半徑r＝1m。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：(1)小球沿圓弧形槽下滑到槽底端時，小球的速度大??；(2)桌面離水平地面的高度h；(3)小球運動至O點時對圓弧軌