功能关系 能的转化和守恒

功能关系能的转化和守恒课型：复习课方法：导展练测馈授课人：田家玉课件制作：高三物理组一、功是能量转化的量度

某种力做功往往与某一具体的能量变化相联系。力做了多少功，一定伴随多少相应能量发生了转化.

重力势能动能

弹性势能机械能热能电势能电能1、合外力做的功6、电场力做的功3、弹簧弹力做功4、系统内的重力和弹力之外的力做的功

5、一对相互作用的滑动摩擦力所做的功之和

2、重力做的功7、安培力做的功我们学过的力：与功联系的能：功能关系：一、功是能量转化的量度

某种力做功往往与某一具体的能量变化相联系。力做了多少功，一定伴随多少相应能量发生了转化.

如：1、合外力做的功等于

物体动能的增量

；

2、重力做的功等于

；

6、电场力做的功等于电势能改变量的负值；7、安培力做的功等于电能改变量的负值。3、弹簧弹力做功等于弹性势能变化量的负值；4、系统内的重力和弹力之外的力做的功等于机械能的增量；

5、一对相互作用的滑动摩擦力所做的功之和等于产生的热量，导致系统机械能的损失，表达式为Q=-W总=f•S相，其中S相为两物体相对滑动的距离。

重力势能变化量的负值你还能举出哪些例子：如：1、合外力做的功等于

物体动能的增量

。

2、重力做的功等于

重力势能变化量的负值；

物体机械能的增量6、电场力做的功等于电势能改变量的负值。7、安培力做的功等于电能改变量的负值

。3、弹簧弹力做功等于弹性势能变化量的负值4、系统内的重力和弹力之外的力作的功等于

。5、一对相互作用的滑动摩擦力所做的功之和等于产生的热量，导致系统机械能的损失，表达式为Q=-W总=f•S相，其中S相为两物体相对滑动的距离。一对相互作用的静摩擦力所做的功之和等于零，不损失机械能，只使机械能在相互作用的物体间转移。你还能举出哪些例子：功能关系的主要形式：1、合外力功等于物体动能的增量即W合=EK2、除重力（或弹力）功外，其他力做的功等于

物体机械能的增量ΔE

W其它=即3、重力做的功等于重力势能变化量的负值即W重=–ΔEp弹力做的功等于弹性势能变化量的负值W弹=–即ΔEp’4、相互摩擦的系统内一对静摩擦力所做总功的和为0一对滑动摩擦力所做总功为负值Q=|W总|=f•S相对即等于系统损失的机械能5电场力做的功等于电势能的改变量。WE=－△ε。6安培力做的功等于电能改变量。WA=－△E。例1、如图1所示，固定斜面倾角为300，图1m300（1）若斜面光滑，物体以某一初速度冲上斜面，在上升过程中，哪些力做功？你能根据功能关系判定重力势能、动能、机械能如何改变么？（2）若斜面粗糙，物体以某一初速度冲上斜面，在上升过程中，重力势能、动能、机械能如何改变？（3）若斜面粗糙，物体在一沿斜面向上拉力作用下，匀速上升，此过程中，重力势能、动能、机械能如何改变？（4）在上图中，物体以g/2的加速度匀减速上升，则在此过程中，物体的机械能如何变化？练习1、质量为

m

的物体，从距地面

h

高处由静止开始以加速度a=竖直下落到地面，在此过程A．物体的机械能

。B．物体的动能增加。C．物体的重力势能减少

。二、

能的转化和守恒定律

能量既不能产生，也不能消失，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另一个物体，在转化或转移的过程中，其总量不变。这就是能的转化和能量守恒定律。能量一变化某个力做功能量二变化W=FScosθ能量一某个力做功能量二W=FScosθ例题2.如图2所示，绷紧的水平传送带L=4m,在电动机的带动下，始终保持v0=2m/s的速度匀速运行，现把一质量m=10kg的工件轻轻地放在传送带的左端，经过一段时间后，工件被送到右端，已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，若不计其它损耗，g取10m/s2,在传送工件的过程中，电动机消耗的电能是多少？图2练习2、若上例中，传送带与水平面成300角，工件被送到高h=2m的平台上，工件与传送带间的动摩擦因数，其他条件不变，AB30°h电动机消耗的电能是多少？解：根据能的转化和守恒定律：联立得：E=280J例3．如图所示位于竖直平面的正方形平面导线框abcd，边长为L=10cm，线框质量为

m

=0.1kg，电阻为R=0.5Ω，其下方有一匀强磁场区域，该区域上、下两边界间的距离为H（

H

>

L），磁场的磁感应强度为B=5T，方向与线框平面垂直。今线框从距磁场上边界h

=

30cm处自由下落，已知线框的dc边进入磁场后，ab

边到达上边界之前的某一时刻线框已经做匀速运动，问从线框开始下落到dc边刚刚到达磁场下边界的过程中，磁场作用于线框的安培力做的功是多少？（g=10m/s2）

解：设线框的最后速度为vm

，当ab边进入磁场时，线框的速度为vm由mg

=

解得

vm=由动能定理：=

2m/smg（h+

L）+WA=WA=－0.2

J由能的转化和守恒定律：mg（h+

L）=E电+WA=－E电WA=－0.2

J分析和解答力学问题，有两种基本方法：一种是从力的角度出发，利用牛顿运动定律和运动学的基本规律，即“力法”；另一种是从能量的角度出发，利用能量转化和守恒定律，以及相应的功能关系，即“能法”．在利用“力法”时，必须考虑全物理过程；而利用“能法”时，根据功是能量转化的量度，只需考虑物理过程的初状态和末状态，确定转化或者转移能量即可．所以，在一般情况下，“能法”比“力法”简捷．“能法”是分析和解答力学问题的“直通车”，是应该优先选用的方法．(共6页)本文归纳和总结了功和能的关系，并通过典型例题，分析和总结了功能关系在解决力学综合问题中的一般思路和方法.功和能是物理学中两个很重要的物理量，从功和能的角度来分析和解决物理问题往往显得非常简捷.学习物理必须加深对功能关系的理解，要善于从功和能这条主线来分析和理解物理现象.1．功和能的关系（1）能量的转化必须通过做功才能实现.做功的过程是能量转化的过程，某种力做功往往与某一具体的能量变化相联系，例如：重力做功→重力势能和动能相互转化；弹簧弹力做功→弹性势能和动能相互转化；滑动摩擦力做功→机械能转化为内能；电场力做功→电势能与其它形式能相互转化；安培力做功→电能与机械能相互转化等.（2）功是能量转化的量度.即某种力做了多少功，一定伴随多少相应能量发生了转化.例如做功与机械能转化中有以下三条最基本的关系：①重力做功与重力势能变化的关系：重力做功等于重力势能变化的负值，即.②动能定理：合力对物体所做的功等于物体动能的变化，即.③除重力（或弹簧弹力）以外的力所做的功等于物体机械能的变化，即.

小结：1．功和能的关系（1）能量的转化必须通过做功才能实现.（2）功是能量转化的量度.2.能的转化和守恒定律能量一某个力做功能量二W=FScosθ1．如图（1）所示，粗糙斜面的倾角为θ，质量为m的物体在平行斜面的拉力作用下沿斜面匀速运动，在物体上升h高度的过程中，下列说法中正确的是：

（

）A．合外力做功mgh

B．F、mg做功之和等于物体与斜面之间的摩擦生热C．F做功等于物体增加的机械能D．合外力做功为零2.一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，在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与物块克服摩擦力做的功之和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θ图（1）Fm3.（2005全国Ⅱ，23）如图（2）所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮K，一条不可伸长的轻绳绕过K分别与物块A、B相连，A、B的质量分别为mA、mB.开始时系统处于静止状态.现用一水平恒力F拉物块A，使物块B上升.已知当B上升距离为h时，B的速度为v.求此过程中物块A克服摩擦力所做的功.重力加速度为g.图（2）当堂检测BDD

第一课时功和功率例题3:如图