功能关系和能的转化与守恒定律-副本

1、物理总复习：功能关系和能的转化与守恒定律【考纲要求】1理解力做功与能量转化的关系；2、理解能量守恒定律；3、掌握用能量守恒解题的思路、步骤和方法。【考点梳理】 考点一、功能关系1、常见力做功与能量转化的对应关系(1) 重力做功：重力势能和其它形式能相互转化；(2) 弹簧弹力做功：动能和弹性势能相互转化；(3) 滑动摩擦力做功：机械能转化为内能；(4) 分子力做功：动能和分子势能相互转化；(5) 电场力做功：电势能和其它形式能相互转化；(6) 安培力做功：电能和机械能相互转化.2、功能关系做功的过程就是能量转化的过程，做多少功就有多少某种形式的能转化为其它形式的 能。功是能量转化的量度，这就是功

2、能关系的普遍意义。要点诠释：功能关系的主要形式有以下几种：(1) 合外力做功等于物体动能的增加量(动能定理)，即W合=Ek。(2) 重力做功对应重力势能的改变，WL - -Ep二Ep1 - Ep2重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。(3) 弹簧弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加。(4) 除重力以外的其它力做的功与物体机械能的增量相对应，即W= E 除重力以外的其它力做多少正功，物体的机械能就增加多少； 除重力以外的其它力做多少负功，物体的机械能就减少多少； 除重力以外的其它力不做功，物体的机械能守恒。(5) 电场力做功与电势能的关系，WAB= Ep电场力做正功，

3、电势能减少；电场力做负功，电势能增加。(6) 安培力做正功，电能转化为其它形式的能；克服安培力做功，其它形式的能转化 为电能。另外，在应用功能关系时应注意， 搞清力对“谁”做功的问题，对“谁”做功就对应“谁” 的位移，引起“谁”的能量变化。如子弹物块模型中，摩擦力对子弹的功必须用子弹的位移 去解。功引起子弹动能的变化，但不能说功就是能，也不能说“功变成能”。功是能量转化的量度，可以说在能量转化的过程中功扮演着重要角色。考点二、能量守恒定律能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其它形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。用

4、能量守恒解题的步骤：(1 )首先分清有多少种形式的能在变化；(2) 分别列出减少的能量 CE减和增加的能量增；(3) 列恒等式 匹减=E增求解；【典型例题】类型一、摩擦力做功与产生内能的关系1. 静摩擦力做功的特点(1) 静摩擦力可以做正功还可以做负功，也可能不做功；(2) 在静摩擦力做功的过程中，只有机械能从一个物体转移到另一个物体，而没有机 械能转化为其它形式的能量；(3) 相互摩擦的系统，一对静摩擦力所做功的代数和总等于零。2. 滑动摩擦力做功的特点（1）滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以做负功，还可以不做功（如相对运动的两物体之一相对地面静止，则滑动摩擦力对该物体不做功）；（2）在相互

5、摩擦的物体系统中，一对相互作用的滑动摩擦力，对物体系统所做总功的多少与路径有关，其值是负值，等于摩擦力与相对位移的积，即Q = fx相，表示物体系统损失了机械能，克服了摩擦力做功，AE损=Q = fx相（摩擦生热）；（3）对滑动摩擦力做功的过程中能量的转化和转移的情况：一是相互摩擦的物体通过摩擦力做功将部分机械能转移到另一个物体上，二是部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机械能的损失量。例1、如图，质量为M、长度为I的小车静止在光滑的水平面上。质量为 m的小物块放 在小车的最左端。现在一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为f。经过时间t,小车

6、运动的位移为 s,物块刚好滑到小车的最右端。（）A .此时物块的动能为（F f） （s+l）B .这一过程中，物块对小车所做的功为f （s+l）C .这一过程中，物块和小车增加的机械能为FsD .这一过程中，物块和小车产生的内能为f I,举一反三【变式】如图所示质量为 M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平射入木块，并最终留在木块中与木块一起以速度V运动。已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L,子弹进入木块的深度为 s。若木块对子弹的阻力为 f,则下面关系中正确的是 （）1 2A. fL = Mv21 2B. fs mv21 2 1 2C. fsmv0 - （M m）v2

7、 21 2 1 2D. f （L s） mv0-mv2 2类型二、功能关系的应用例2、如图所示，质量为m的物体（可视为质点）以某一速度从 A点冲上倾角为30°的固定3斜面，其运动的加速度大小为 °g，此物体在斜面上上升的最大高度为h,则在这个过程中物4体（）3 1A .重力势能增加了mghB.克服摩擦力做功mgh4 431C .动能损失了 2mghD .机械能损失了 -mgh举一反三【变式】如图，质量 m=60kg的高山滑雪运动员，从 A点由静止开始沿滑道滑下，从B点水平飞出后又落在与水平面成倾角二=37°的斜坡上C点.已知AB两点间的高度差为h=25m ,2 &

8、#176;B、C 两点间的距离为 S=75m, （g 取 10m/s sin37=0.6），求：运动员从B点飞出时的速度Vb的大小.运动员从A到B过程中克服摩擦力所做的功.例3、如图所示，物体以100J的初动能从斜面底端向上滑行，第一次经过P点时，它的动能比最初减少了 60J，势能比最初增加了 45J，可以推测如果物体从斜面返回底端出发点， 末动能为（）C. 48JD. 20JP时，动能减为10J,机械（ ）【变式】将物体以 60J的初动能竖直向上抛出，当它上升到某点 能损失10J，若空气阻力大小不变，则物体落回到抛出点时的动能为A. 36J B. 40JC. 48J D. 50J例4、如图所

9、示，电动机带动绷紧的传送皮带，始终保持v0=2m/s的速度运行。传送带与水平面的夹角为300。先把质量为 m=10 kg的工件轻放在皮带的底端，经一段时间后，工件被 传送到高h=2m的平台上。则在传送过程中产生的内能是 J,电动机增加消耗的电能是J。（已知工件与传送带之间的动摩擦因数卩=工3，不计其他损耗，取 g=10m/s2）2Th举一反三【变式】如图所示，由电动机带动的水平传送带以速度为v=2.0m/s匀速运行，A端上方靠近传送带料斗中装有煤，打开阀门，煤以流量为Q=50kg/s落到传送带上，煤与传送带达共同速度后被运至 B端，在运送煤的过程中，下列说法正确的是（）A .电动机应增加的功率

10、为100WB .电动机应增加的功率为200WC.在一分钟内因煤与传送带摩擦产生的热为6.0 >103JD .在一分钟内因煤与传送带摩擦产生的热为1.2 >104J例5、翻滚过山车”的物理原理可以用如图所示装置演示。光滑斜槽轨道AD与半径为R = 0.1m的竖直圆轨道（圆心为O）相连，AD与圆O相切于D点，B为轨道的最低点， DOB = 37。质量为m = 0.1 kg的小球从距D点L=1.3 m处由静止开始下滑，然后冲上光滑的圆形轨道（sin37“ =0.6, cos37=0.8 , g=10m/s2）。求：（1）小球在光滑斜槽轨道上运动的加速度的大小；（2）小球通过B点时对轨道的

11、压力的大小;(3)试分析小球能否通过竖直圆轨道的最高点C,并说明理由。举一反三【变式】如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部AB是一长为2R的0.5R后锁定，在弹簧上 m的鱼饵到达管口 C时， 且锁定和解除锁定时，均竖直细管，上半部 BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向， AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧。投饵时，每次总将弹簧长度压缩到 段放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量为 对管壁的作用力恰好为零。不计鱼饵在运动过程中的机械能损失, 不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。求：(1) 质量为m的鱼饵到达管口 C时的速度大小 w；(2)

12、弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep；(3) 已知地面与水面相距 1.5R，若使该投饵管绕 AB管的中轴线00,。在90角的范围内一 2来回缓慢转动，每次弹射时只放置一粒鱼饵，鱼饵的质量在m到m之间变化，且均3能落到水面。持续投放足够长时间后，鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少？类型三、功能关系和能量守恒定律的综合应用例6、风能是一种环保型能源。风力发电是风吹过风轮机叶片，使发电机工作，将风的 动能转化为电能。设空气的密度为'，水平风速为V,风力发电机每个叶片长为L,叶片旋转形成圆面，设通过该圆面的风的动能转化为电能的效率恒为n某风力发电机的风速为 6m/s时，发电机的电功率为 8 kW，若风速为9m/s，则发电机的电功率为()A . 12KwB. 18kWC. 27kWD. 36kW举一反三【变式】某地强风的风速v=20 m/s,设空气密度t =1.3 kg / m3，如果把通过横截面积为S=20m2的风的动能全部转化为电能，则利用上述已知量计算电功率的公式应为