第八章专题：功能关系的理解与应用 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

人教版必修二 拓展3 功能关系的理解与应用 所有的自然现象都涉及能量，任何人类活动都离不开能量。但要用一句话说清楚能量是什么却不容易。费恩曼也曾说“能量是一个最为抽象的概念”。能量有各种各样的形式，能量可以从一种形式转化为另一种形式，而转化的过程总是伴随着做功过程，做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功就有多少能量发生转化。功和能之间的这种关系，统称为“功能关系”。 新课引入 ①重力做功和重力势能变化之间的关系： 重力做的正功等于重力势能的减少量； 克服重力做的功等于重力势能的增加量。 ②弹力做功和弹性势能变化之间的关系： 弹簧弹力做的正功等于弹性势能的减少量； 克服弹簧弹力做的功等于弹性势能的增加量。 复习回顾 ③合外力做功和动能变化之间的关系：动能定理 合外力做的总功等于动能的增加量。 ④只有重力或弹簧弹力做功的物体或系统：机械能守恒 复习回顾 问题：重力以外的其它力做的功与物体机械能的变化有什么关系？ 思考与讨论：只有重力做功时，物体的机械能守恒。除重力以外，其它力做功不为零时，物体的机械能不守恒，即机械能会发生变化，那么，机械能的变化遵循什么规律呢？ 如图，物块m在恒力F作用下加速上升，从高度为h1的位置上升到高度为h2的位置，同时速度由v1增加到v2。 物块m的机械能变化了多少？机械能的变化和哪些力做功有关呢？ 新课讲授 功能原理的理解 对物块m，根据动能定理得： 总结：重力做功不会引起机械能的变化，但重力以外的其它力做的功等于物体机械能的变化，这是一个非常重要的规律。这个规律称为机械能定理，也常称为功能原理。 新课讲授 功能原理的理解 1、功能原理：重力（或弹簧弹力）以外的其他力对物体（或系统）做的功，等于物体（或系统）机械能的变化。 2、表达式： WG外=∆E机 ① WG外>0，∆E机>0，重力以外的其他力做正功，物体的机械能增加 ② WG外<0，∆E机<0，重力以外的其他力做负功，物体的机械能减少 新课讲授 功能原理的理解 思考与讨论：如图，物体沿粗糙曲面滑下，物体的机械能是否守恒？物体的机械能变化和什么力做功有关？ 滑动摩擦力做功，会产生热量，即“摩擦生热”。通过“摩擦生热”，物体的机械能转化成了内能。 减少的机械能转化成什么能呢？ 物体沿粗糙曲面下滑时，机械能不守恒。摩擦力对物体做负功，物体的机械能减少。 新课讲授 摩擦力做功的理解 1、静摩擦力做功的特点 m M m和M一起向右运动 mg FN f0 f0 做正功 m和M一起向左运动 f0 做负功 m和M一起向里运动 f0 不做功 ①静摩擦力可以做正功、可以做负功、也可不做功。 新课讲授 摩擦力做功的理解 F F M m M和m一起向右加速，M和m间的一对静摩擦力做功有什么特点？ f0 f0’ f0对m做正功，wf0=f0L f0’ 对M做负功，wf0’ =-f0’ L ②一对静摩擦力做的总功一定为零。 wf0+wf0’ =0 新课讲授 摩擦力做功的理解 2、滑动摩擦力做功的特点 若物块落后于传送带，f对物块做正功； 若物块超前于传送带，f对物块做负功； 若物块在木板上向右滑动，但木板保持静止，则，则滑动摩擦力对木板不做功。 ①滑动摩擦力可以对物体做正功，可以做负功、也可以不做功。 新课讲授 摩擦力做功的理解 2、滑动摩擦力做功的特点 f 物块在粗糙水平面上滑动，滑动摩擦力f 大小恒定，滑动的路程为s，滑动摩擦力做了多少功？ ②滑动摩擦力做功与路径有关，做功与路径有关的力称为耗散力。 v 新课讲授 摩擦力做功的理解 s1 s2 2、滑动摩擦力做功的特点 一对滑动摩擦力 和 做功的代数和是否为零呢？有何特点？ f对m做负功，wf=-fs1 f ’ 对M做负功，wf ’ =f ’ s2 wf+wf ’ =-f（s1-s2）=-fs相 ③一对滑动摩擦力做功的代数和一定不为零（一定为负）。 新课讲授 摩擦力做功的理解 s1 s2 一对滑动摩擦力 和 做功的代数和为多少？ 对m， 对M， ④一对滑动摩擦力做功的代数和等于动能的变化量（负值）。 2、滑动摩擦力做功的特点 新课讲授 摩擦力做功的理解 s1 s2 一对滑动摩擦力 和 做功的代数和的绝对值有什么意义？ ⑤一对滑动摩擦力做功的代数和的绝对值等于系统动能的减少量。 系统动能的减少量转化为因摩擦而产生的内能。 2、滑动摩擦力做功的特点 新课讲授 摩擦力做功的理解 s1 s2 3、摩擦生热 一对滑动摩擦力 和 做功的代数和的绝对值有什么意义？ 一对滑动摩擦力做功的代数和的绝对值等于f s相，等于系统动能的减少量，也等于系统因摩擦而产生的内能。 摩擦生热： Q =f s相 新课讲授 摩擦力做功的理解 1