机械能守恒定律功能关系与能量守恒课件高一下学期物理人教版

第八章机械能守恒定律第4节

机械能守恒定律（第3课时）

目录0102主题(一)功能关系主题(二)能量守恒定律03主题(三)皮带模型新课引入能量的变化肯定对应着某种力做功重力势能EP=mgh动能Ek=弹性势能EP=W合=ΔEkWG=-ΔEPW弹=-ΔEP

kx2

mv2机械能E=EK+EP单体:系统:W非G=ΔEW非内T+W外=ΔE一、功能关系1.概念：能量转化必然伴随着做功过程2.关系：W=ΔE功是能量转化的量度W合=ΔEkWG=-ΔEPW弹=-ΔEP单体:系统:W非G=ΔEW非内T+W外=ΔEv0ABABFfFfl1l2Δl思考1:摩擦生热的内能Q跟什么力做功有关系?A对B做的功WAB=______B对A做的功WBA=______Ffl1-Ffl2结论:系统克服一对Ff的功。等于系统内能的增加量WAB+WBA=___________Ffl1-Ffl2=-FfΔlVBVA-012=mBvB212-mAv0212=mAvA212=mBvB212-mAv0212+mAvA2光滑水平面FfΔl=12mAv02

-12(mBvB212+mAvA2)=EK初-EK末一、功能关系1.概念：能量转化必然伴随着做功过程2.关系：W=ΔE功是能量转化的量度W克F=Qf

=FfΔs（只针对系统）W合=ΔEkWG=-ΔEPW弹=-ΔEP单体:系统:W非G=ΔEW非内T+W外=ΔE

D思考:这个过程摩擦生了多少内能?

CD思考:这个过程减小的机械能转变成了什么能?

CD思考:这个过程摩擦生了多少内能?二、能量守恒1.内容:能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。2.表达式:E初=E末或E减=E增3.适用范围:普遍适用于一切自然现象4.解题步骤:①选对象，定过程。③明确初末状态能量的变化④列E初=E末或E减=E增解方程求解②受力分析，做功分析。【典例4】秋千是中国古代北方少数民族创造的一种运动。春秋时期传入中原地区，因其设备简单，容易学习，故而深受人们的喜爱，很快在各地流行起来。会荡秋千的人不用别人推，就能越摆越高，而不会荡秋千的人则始终也摆不起来。要使秋千越摆越高，以下做法合理的是(

)A．从高处摆下来的时候身体迅速下蹲，而从最低点向上摆起时，身体迅速直立起来B．从高处摆下来的时候身体要保持直立，而从最低点向上摆起时，身体迅速下蹲C．不论从高处摆下来还是从最低点向上摆起，身体都要保持下蹲D．不论从高处摆下来还是从最低点向上摆起，身体都要保持直立A【典例5】水力发电对实现“碳达峰”目标具有重要意义。当某水电站的水位落差为150m时，用于发电的水流量为每秒钟1×107kg，发电机组的发电效率为60%。重力加速度g取10m/s2，若某电动汽车行驶1km消耗500kJ的电能，则此时该水电站每秒钟所发的电可使该电动汽车行驶的里程是(

)A．1.6×104km

B．1.8×104kmC．2.0×104km D．2.2×104kmW＝mgh·60%＝9×109J＝9×106kJ＝1.8×104kmB

BC【典例7】如图所示，一物体质量m＝2kg，在倾角θ＝37°的斜面上的A点以初速度v0＝3m/s下滑，A点距弹簧上端挡板位置B点的距离AB＝4m.当物体到达B点后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC＝0.2m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D点，D点距A点的距离AD＝3m.挡板及弹簧质量不计，g取10m/s2，sin37°＝0.6，求：(结果均保留三位有效数字)(1)物体与斜面间的μ；(2)弹簧的最大弹性势能Epm解:(1)物体A到D由能量守恒E减=E增得：μ＝0.521

+mgADsin370=Q=μmgcos370()AB+2BC+BD(2)A到C

+mgACsin370=μmgcos370(AB+BC)+EPm得：Epm≈24.4J【典例8】如图所示，在光滑水平地面上放置质量M＝2kg的长木板，木板上表面与固定的光滑弧面相切。一质量m＝1kg的小滑块自弧面上高h处由静止自由滑下，在木板上滑行t＝1s后，滑块和木板以共同速度v＝1m/s匀速运动，g取10m/s2。求：(1)滑块与木板间的摩擦力大小Ff；(2)滑块下滑的高度h；(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q。解：(1)木板Ff＝Ma1v＝a1t得Ff＝2N(2)木块Ff＝ma2得a2＝2m/s2v=v0-a2t得v0＝3m/s2

得h＝0.45m(3)系统:Q=FfΔsΔs=x物-x车

=1.5m得Q＝3J【典例8】如图所示，在光滑水平地面上放置质量M＝2kg的长木板，木板上表面与固定的光滑弧面相切。一质量m＝1kg的小滑块自弧面上高h处由静止自由滑下，在木板上滑行t＝1s后，滑块和木板以共同速度v＝1m/s匀速运动，g取10m/s2。求：(1)滑块与木板间的摩擦力大小Ff；(2)滑块下滑的高度h；(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q。(3)法1:Q=FfΔsΔs=x物-x车

=1.5m得Q＝3J法2：对系统列能量守恒Q=

＝3J法3：全程列能量守恒

得Q＝3J

AD

AD【典例11】如图所示，水平传送带由电动机带动，并始终保持以速度v顺时针匀速转动。现将质量为m的物块无初速度地放在传送带的左端，经过一段时间物块恰好与传送带相对静止。设物块与传送带间的动摩擦因数为μ。(1)这一过程摩擦力对物块做的功为多少？(2)传送带克服摩擦力做的功为多少？解:(1)Wf＝f=μmgx物=

得Wf＝

法2：对物体列动能定理Wf＝

思考:这个过程摩擦生了多少内能?(2)W克f＝fx物fx皮x皮=vt

得W克f＝mv2(3)系统摩擦生热为多少？(4)与不放物块时相比，电动机多做的功为多少？(5)与不放物块时相比，电动机多做的这部分功与哪种能量的变化对应？总结这条功能关系。解:(1)Wf＝f=μmgx物=

得Wf＝

(2)W克f＝fx物fx皮x皮=vt

得W克f＝mv2(3)Q＝fΔx=f（x皮-x物）

(4)W多＝Q+ΔEk

=mv2(5)W多＝W克f=mv2三、皮带模型v0fv0x物x皮x物=x皮=

=2x物fx物=

f∆x=QΔx=x皮-x物=x物

fx皮=

f2x物=fW多=W皮克=

W多=EK+Q

1.水平皮带三、皮带模型2.倾斜皮带Ffx物x皮mg思考:倾斜传送带从低端传送物体，且能达到皮带速度，因传送物体多做的功？W多=W皮克=

W多=EK+Q+EP

NfmgN

【典例12】如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角θ＝30°，传送带在电动机的带动下，始终保持v0＝2m/s的速率运行，现把一质量为m＝10kg的工件(可视为质点)轻轻放在传送带的底端，经过时间t＝1.9s，工件被传送到h＝1.5m