第八章 专题 功能原理 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

功 能 原 理 【 复 习 】 1. 重力做功和重力势能的变化的关系 重力对物体的所做的功等于物体重力势能的变化。 2. 动能定理的基本内容 外力对物体所做的功的代数和等于物体动能的变化。 3. 机械能守恒定律 在只有重力（和系统内弹簧的弹力）做功的情形下，物体的动能和重力势能（及弹性势能）发生相互转化，但机械能的总量保持不变。 .功能原理 例：质量为m的物体下落过程中，经过高度h1处速度为v1，下落至高度h2处速度为v2，空气阻力恒为f ，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化 解：根据动能定理，有 由以上两式可以得到： 解：根据动能定理，有 3.当WG外＞0时，△E＞0，机械能增加； 当WG外＜0时，△E＜0，机械能减少。 1.内容：除重力(弹力)外，其他外力对物体对所做的 总功WG外等于物体机械能的变化量△E 。 .功能原理 2.表达式： 例：通过绳索用恒力F竖直向上拉起一个静止在水平面上的木箱，使其由水平面开始加速上升到某一高度，若空气阻力恒定，则在此过程 ①力F所做的功减去克服阻力所做的功等于重力势能的增量 ②木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量 ③力F、重力、阻力，三者的合力所做的功等于木箱重力势能的增量 ④力F和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量 上述说法正确的有（ ） A．只有① B．②④ C．①④ D．只有② B 例：物体以100 J的初动能从斜面的底端向上运动，当它通过斜面上的M点时，其动能减少80J，机械能减少32J．如果物体能从斜面上返回底端，则物体到达底端时的动能为____________． 因物体从斜面底端到达M点过程中机械能减少32J，即摩擦生热32J; 从M点到最高点，动能减少20J，摩擦生热8J，所以上滑过程摩擦生热等于40J; 物体返回斜面底端时机械能损失等于80J; 此时动能应为100J－80J＝20J． 4.功能关系的总结 （1）合外力所做的功是物体动能变化的量度。 即 W总＝Ek2－Ek1 （2）重力做的功是重力势能变化的量度。 即 WG＝Ep1－Ep2 （3）重力（弹力）以外的力做的功是机械能变化的量度。 即 WG外＝E2－E1 二.摩擦力做功 1.静摩擦力做功特点 如图1，放在水平桌面上的物体A在水平拉力F的作用下未动，则桌面对A向左的静摩擦力不做功，因为物体A在静摩擦力的方向上没有位移。 如图2，A和B叠放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力F的作用下，A和B一起向右加速运动，则A对B的静摩擦力做正功，B对A的静摩擦力做负功。 F A B S 静摩擦力对A做负功Ｗ＝-f S 静摩擦力对B做正功Ｗ＝f S ⑴静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。 ⑵相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。 2.动摩擦力做功特点 如图3，物块A在水平桌面上，在外力F的作用下向右运动，桌面对A向左的滑动摩擦力做负功，A对桌面的滑动摩擦力不做功 F 如图，上表面不光滑的长木板，放在光滑的水平地面上，一小铁块以速度V从木板的左端滑上木板，当铁块和木板相对静止时木板相对地面滑动的距离为S，小铁块相对木板滑动的距离为d ， 滑动摩擦力能否做正功？ 滑动摩擦力对铁块所做的功为： Wf铁＝－f(S＋d) ――― ① 根据动能定理，铁块动能的变化量为： △Ek铁＝Wf铁＝－f(S＋d) ――― ② 以木板为研究对象，滑动摩擦力对木板所做的功为： Wf板＝f S ――― ③ 根据动能定理，木板动能的变化量为： △Ek板＝Wf板＝f S ――― ④ 将②、④两式相加得： △Ek铁＋ △Ek板＝－f d ――― ⑤ ②式表明，铁块从开始滑动到相对木板静止的过程中，其动能减少。那么，铁块减少的动能转化为什么能量了呢？ ④式表明木板的动能是增加的，由于木板所受摩擦力的施力物体是铁块，可见铁块减小的动能有一部分（fS）转化为木板的动能。 铁块和木板组成的系统的机械能的减少量等于滑动摩擦力与铁块相对木板的位移的乘积，这部分能量转化为系统的内能(摩擦生热)。 综上所述，滑动摩擦力做功有以下特点： ①滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可以不做功。 ②相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的功总为负值，其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移d的乘积，且等于系统损失的机械能。 ③一对滑动摩擦力做功的过程中，能量转化有两种情况： 一是相互摩擦的物体间机械能的转移； 二是机械能转化为内能。 ④滑动摩擦力、空气阻力等，在曲线运动或者往返运动时所做的功等于力和路程（不是位移）的乘积。 水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块A由静止轻放在传送带上，若小木