第5章 机械能4 功能关系能量守恒定律(与课件配套).docVIP

第5章 机械能 第四课时　功能关系　能量守恒定律 考纲考情：5年28考　功能关系()　能量守恒定律及应用() [基础梳理] 一、功能关系 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. 二、能量守恒定律 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别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变． 2．表达式：ΔE减＝ΔE增． [温馨提示] (1)“功”不是“能”，功和能的单位虽然相同(都是焦耳)，但属于两个完全不同的概念，既不能说功就是能，也不能说“功变成了能”． (2)判断机械能的变化时，一定要判断除重力和弹力之外的力的功，因只有重力和弹力做功时，机械能是守恒的．[小题快练] 1.某同学用10 N的力将质量为1 kg的足球踢出10 m远，足球获得6 m/s的速度，则该同学对足球做的功(不计空气阻力)为(　　) A．100 J　　　　　　　　　　 B．10 J C．60 J D．18 J [解析]　人对足球做的功转化为足球的动能，即W＝ΔEk＝mv2＝18 J，D对． [答案]　D 2．(2016·商丘模拟)自然现象中蕴藏着许多物理知识，如图所示为一个盛水袋，某人从侧面缓慢推袋壁使它变形，则水的势能(　　) A．增大 B．变小 C．不变 D．不能确定 [解析]　人缓慢推水袋，对水袋做正功，由功能关系可知，水的重力势能一定增加，A正确． [答案]　A 3．高台滑雪运动员腾空跃下，如果不考虑空气阻力，则下落过程中该运动员机械能的转换关系是(　　) A．动能减少，重力势能减少 B．动能减少，重力势能增加 C．动能增加，重力势能减少 D．动能增加，重力势能增加 [解析]　运动员腾空跃下，不考虑空气阻力，机械能守恒，重力势能转化为动能，故选项C正确． [答案]　C 4．滑块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态，现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中拉力F做了10 J的功．在上述过程中(　　) A．弹簧的弹性势能增加了10 J B．滑块的动能增加了10 J C．滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10 J D．滑块和弹簧组成的系统机械能守恒 [解析]　拉力F做功的同时，弹簧伸长，弹性势能增大，滑块向右加速，滑块动能增加，由功能关系可知，拉力做功等于滑块的动能与弹簧弹性势能的增加量之和，C正确，A、B、D均错误． [答案]　C  考向一　对功能关系的理解和应用 力学中常见的功能关系 典例1　(2015·江苏物理，9)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长．圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，AC＝h.圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A.弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则圆环(　　) A．下滑过程中，加速度一直减小 B．下滑过程中，克服摩擦力做的功为mv2 C．在C处，弹簧的弹性势能为mv2－mgh D．上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度 [解题引路]　1.B处速度最大，说明A→B加速，B→C减速；加速度先减小后增大(弹力变化所致)． 2．A→C过程与C→A过程摩擦做功相等．弹簧弹力做功大小相等． [解析]　圆环向下运动的过程，在B点速度最大，说明向下先加速后减速，加速度先向下减小，后向上增大，A错误．下滑过程和上滑过程克服摩擦做功相同，因此下滑过程Wf＋Ep＝mgh，上滑过程Wf＋mgh＝mv2＋Ep，因此克服摩擦做功Wf＝mv2，B正确．在C处：Ep＝mgh－Wf＝mgh－mv2，C错误．下滑从A到B，mv＋Ep′＋Wf′＝mgh′，上滑从B到A，mv＋Ep′＝mgh′＋Wf′，得mv－mv＝2W′f，可见vB2＞vB1，D正确． [答案]　BD 解答功能关系选择题的技巧 对各种功能关系熟记于心，力学范围内，应牢固掌握以下三条功能关系： (1)重力的功等于重力势能的变化，弹力的功等于弹性势能的变化； (2)合外力的功等于动能的变化； (3)除重力、弹力外，其他力的功等于机械能的变化． [针对训练] 1．(2016·唐山模拟)轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m＝0.5 kg的物块相连，如图甲所示．弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动摩擦因数μ＝