第八章机械能守恒定律——功能关系、能量与守恒 讲义-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

功能关系 能量守恒 功是能量转化的量度!!! 1．相同点：功和能都是标量，单位均为焦耳． 2．不同点：功是过程量，能是状态量． 3．功能关系： (1)功是能量转化的量度，做功的过程就是能量转化的过程，做多少功，就有多少能量发生了转化． (2)做功的过程一定伴随着能量转化，而能量转化则必须通过做功实现． 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 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 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 系统只有重力、弹力做功 不引起机械能变化 机械能守恒 除重力和弹力之外的力做功 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 一对滑动摩擦力的总功 内能变化 作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统内能增加. 类型题： 对功能关系的理解 竖直运动1、 质量为m的物体在竖直向上的恒力F作用下减速上升了H，在这个过程中，下列说法中正确的有（ ） A．物体的重力势能增加了mgH B．物体的动能减少了FH C．物体的机械能增加了FH D．物体重力势能的增加小于动能的减少 倾斜斜面运动2、如图所示，一固定斜面倾斜角为，一质量为的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小等于（为重力加速度大小）。物块上升的最大高度为，则在此过程中（　　） A．物块的重力势能增加了 B．物块的动能减少了 C．物块的机械能减少了 D．物块克服阻力所做的功为 与圆结合运动3、如图所示，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(　 　) A．重力做功2mgR B．机械能减少mgR C．合外力做功mgR D．克服摩擦力做功mgR/2 类型题： 功能关系与图像结合 例题1、【2019年物理全国卷2】从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。由图中数据可得( ) A. 物体的质量为2 kg B. h=0时，物体的速率为20 m/s C. h=2 m时，物体的动能Ek=40 J D. 从地面至h=4 m，物体的动能减少100 J 1清楚里面有哪几种能(机械能、动能、重力势能) 2功能关系，空气阻力做功对应机械能改变，空气阻力和重力的合力做功对应着动能的改变，重力做功对应着重力势能的改变。 方法二：看斜率 反馈练习1：(2020·全国卷Ⅰ·20)一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2.则( ) A.物块下滑过程中机械能不守恒 B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C.物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2 D.当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J 3、静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力。不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化关系是( ) 类型题： 摩擦力 (1) 无论是计算滑动摩擦力做功，还是计算静摩擦力做功，都应带入物体相对地面的位移 (2) 摩擦生热中，若物体在接触面上做往复运动，则为总的相对路程。 例题1：如图所示，一木块静止在光滑水平地面上，一子弹水平射入木块中，射入深度为d，假设子弹在射入木块的过程中所受阻力不变且大小为f，已知木块运动s后做匀速前进，则(　　) A．子弹减少的动能为fs B．子弹减少的动能为f(s＋d) C．木块获得的动能为fs D．木块获得的动能为f(s＋d) 例题2：如图所示，足够长的水平传送带以恒定速度v匀速运动，某时刻一个质量为m的小物块以大小也是v、方向与传送带的运动方向相反的初速度冲上传送带，物块与传送带间动摩擦因数是，重力加速度为g，在小物块与传送带间有相对运动的过程中，下列判断正确的是（　　） A．小物块运动时间为 B．小物块相对传送带的路程为 C．滑动摩擦力对小物块做的功为W＝0 D．小物块与传送带间因摩擦产生的热量为 解：第一步受力分析 第一阶段：小物体m做的是匀减速运动 练习：足