2024届高三物理一轮复习教学案：第六章 机械能守恒定律 第4讲 功能关系 能量守恒定律

2024届河源高级中学高三物理一轮复习系统提高教学案 第六章 机械能守恒定律 第4讲 功能关系 能量守恒定律 核心精讲：核心概念．方法总结 一．功能关系 1．对功能关系的理解 功是能量转化的量度，一方面体现在不同的力做功对应不同形式的能转化，具有一一对应关系，另一方面做功的多少与能量转化的多少在数值上相等 2．常见力做功与能量转化的对应关系 　　（1）重力做功：重力势能和其它形式能相互转化； 　　（2）弹簧弹力做功：动能和弹性势能相互转化； 　　（3）滑动摩擦力做功：机械能转化为内能； 　　（4）分子力做功：动能和分子势能相互转化； 　　（5）电场力做功：电势能和其它形式能相互转化； 　　（6）安培力做功：电能和机械能相互转化． 　 3．功能关系的主要形式有以下几种： 　　（1）合外力做功等于物体动能的增加量（动能定理），即。 　　（2）重力做功对应重力势能的改变，即。 　　重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。 　　（3）重力做功对应重力势能的改变，即 弹簧弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加。 　　（4）除重力以外的其它力做的功与物体机械能的增量相对应，即。 　　①除重力以外的其它力做多少正功，物体的机械能就增加多少； 　　②除重力以外的其它力做多少负功，物体的机械能就减少多少； 　　③除重力以外的其它力不做功，物体的机械能守恒。 　　（5）电场力做功与电势能的关系，即 　　电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。 　　（6）安培力做正功，电能转化为其它形式的能；克服安培力做功，其它形式的能转化为电能。 4．涉及做功与能量转化问题的解题方法 (1)分清是什么力做功，并且分析该力做正功还是做负功；根据功能之间的对应关系，判定能的转化形式，确定能量之间的转化情况。 (2)当涉及摩擦力做功时，机械能不守恒，一般应用能的转化和守恒定律，特别注意摩擦产生的内能Q＝fx相对，x相对为相对滑动的两物体间相对滑动路径的总长度。 (3)解题时，首先确定初、末状态，然后分清有多少种形式的能在转化，再分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量总和ΔE减和增加的能量总和ΔE增，最后由ΔE减＝ΔE增列式求解。 二．能量守恒定律 1．能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其它形式，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。这就是能量守恒定律。 　　2．解题的步骤： 　　（1）首先分清有多少种形式的能在变化； 　　（2）分别列出减少的能量和增加的能量； （3）列恒等式求解； 三．摩擦力做功与产生内能的关系 　　1．静摩擦力做功的特点 　　（1）静摩擦力可以做正功还可以做负功，也可能不做功； 　　（2）在静摩擦力做功的过程中，只有机械能从一个物体转移到另一个物体，而没有机械能转化为其它形式的能量；　 　　（3）相互摩擦的系统，一对静摩擦力所做功的代数和总等于零。 　　2．滑动摩擦力做功的特点 　　（1）滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以做负功，还可以不做功（如相对运动的两物体之一相对地面静止，则滑动摩擦力对该物体不做功）； （2）在相互摩擦的物体系统中，一对相互作用的滑动摩擦力，对物体系统所做总功的多少与路径有关，其值是负值，等于摩擦力与相对位移的积，即，表示物体系统损失了机械能，克服了摩擦力做功，（摩擦生热）； （3）没有往复滑动的物体间，x相对等于相对位移的大小。有往复滑动的物体间，x相对不等于相对位移的大小，而是两个物体间相对滑行的路程。 　　（4）一对滑动摩擦力做功的过程中能量的转化和转移的情况：一是相互摩擦的物体通过摩擦力做功将部分机械能转移到另一个物体上，二是部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机械能的损失量。 四．用能量观点解决传送带和板块模型模型一　传送带模型 1．传送带模型的解题角度 （1）动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程，做好受力分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系。 （2）能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解。 2．传送带模型中的功能分析 （1）传送带克服摩擦力做的功：W＝Ffx传。 （2）系统产生的内能：Q＝Ffx相对。 （3）功能关系的分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q。 3．滑块和木板的运动如图所示，要注意区分三个位移： （1）求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移x滑； （2）求摩擦力对木板做功时用木板对地的位移x板； （3）求摩擦生热时用相对位移Δx或相对滑行路程。 【课前预习】 一．慎思明辨 1．一个物体的能量增加，必定有别的物