【三维设计】2014届高三物理一轮 14年预测+目标定位+规律总结 5.4功能关系 能量守恒定律教学案 新人教版.docVIP

《三维设计》2014届高三物理一轮教学案（14年预测+目标定位+规律总结）：5.4功能关系 能量守恒定律 功能关系 [想一想] 如图5－4－1所示，质量为m的物体在力F的作用下由静止从地面运动到离地h高处，已知F＝mg，试分别求出在此过程中重力、力F和合力的功，以及物体的重力势能、动能和机械能的变化量，并分析这些量之间存在什么关系？ 图5－4－1 提示：重力做功－mgh，力F做功mgh，合力做功mgh，重力势能增加mgh，动能增加mgh，机械能增加mgh。关系：重力做功等于重力势能变化量的负值，合外力的功等于物体动能的变化量，力F的功等于物体机械能的变化量。 [记一记] 1．功和能 (1)功是能量转化的量度，即做了多少功，就有多少能量发生了转化。 (2)做功的过程一定伴随有能量的转化，而且能量的转化必须通过做功来实现。 2．力学中常用的四种功能对应关系 (1)合外力做功等于物体动能的改变： 即W合＝Ek2－Ek1＝ΔEk。(动能定理) (2)重力做功等于物体重力势能的减少： 即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。 (3)弹簧弹力做功等于弹性势能的减少： 即W弹＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。 (4)除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功，等于物体机械能的改变，即W其他力＝E2－E1＝ΔE。(功能原理) [试一试] 1．对于功和能的关系，下列说法中正确的是(　　) A．功就是能，能就是功 B．功可以变为能，能可以变为功 C．做功的过程就是能量转化的过程 D．功是物体能量的量度 解析：选C　功和能是两个密切相关的物理量，但功和能有本质的区别，功是反映物体在相互作用过程中能量变化多少的物理量，与具体的能量变化过程相联系，是一个过程量；能是用来反映物体具有做功本领的物理量，物体处于一定的状态(如速度和相对位置)就具有一定的能量，功是反映能量变化的多少，而不是反映能量的多少。 能量守恒定律 [想一想] 试说明下列现象中，分别是什么能向什么能的转化。 (1)汽车由静止启动；(2)汽车刹车时由运动变为静止；(3)水力发电；(4)太阳能热水器工作时。 提示：(1)化学能→动能　(2)动能→内能　(3)水的机械能→电能　(4)太阳能→内能 [记一记] 1．内容 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为其他形式，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。 2.表达式 ΔE减＝ΔE增。 [试一试] 2．某人掷铅球，出手时铅球的动能为150 J。关于人对铅球的做功情况和能量转化情况，下列说法正确的是(　　) A．此人对铅球做了150 J的功，将体内的化学能转化为铅球的动能 B．此人对铅球做的功无法计算 C．此人对铅球没有做功，因此没有能量的转化 D．此人对铅球做了150 J的功，将铅球的重力势能转化为铅球的动能 解析：A　本题要求的是人对铅球做的功，由于人对铅球的作用力是变力，且位移未知，不能运用功的计算公式来计算，可根据功能关系，人对铅球做功，使铅球动能增加，因此，此人对铅球所做的功等于铅球动能的增加，即150 J，将体内的化学能转化为铅球的动能。故只有A正确。 功能关系的应用 1.对功能关系的进一步理解 (1)做功的过程是能量转化的过程。不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的。 (2)功是能量转化的量度，功和能的关系，一是体现到不同的力做功，对应不同形式的能转化，具有一一对应关系，二是做功的多少与能量转化的多少在数量上相等。 2．搞清不同的力做功对应不同形式的能的改变 不同的力做功 对应不同形式能的变化 定量的关系 合外力的功(所有外力的功) 动能变化 合外力对物体做功等于物体动能的增量W合＝Ek2－Ek1 重力的功 重力势能变化 重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 弹簧弹力的功 弹性势能变化 弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 只有重力、弹簧弹力的功 不引起机械能变化 机械能守恒ΔE＝0 除重力和弹力之外的力做的功　　　 机械能变化 除重力和弹力之外的力做多少正功，物体的机械能就增加多少；除重力和弹力之外的力做多少负功，物体的机械能就减少多少W除G、弹力外＝ΔE 电场力的功 电势能变化 电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加W电＝－ΔEp [例1]　(2012·安徽高考)如图5－4－2所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知AP＝2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中(　　) 图5－4－2 A．重力做功2mgR B．机械能减少m