高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 第5節(jié) 機(jī)械能守恒定律 5 功是能量轉(zhuǎn)化的量度學(xué)案 教科版必修2.doc

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功是能量轉(zhuǎn)化的量度 一、考點(diǎn)突破 知識點(diǎn) 考綱要求 題型 說明 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 1. 知道功是能量轉(zhuǎn)化的量度，掌握重力做功、彈力做功、合外力做功與對應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系； 2. 會用功是能量轉(zhuǎn)化的量度解決實(shí)際問題。 選擇題 計(jì)算題 本知識點(diǎn)是高中階段重要的物理規(guī)律，高頻考點(diǎn)，每一種形式的能量變化都要通過對應(yīng)的功來量度，從物理方法上我們提供了一種量度來確定能量轉(zhuǎn)化了多少，其本質(zhì)是能量守恒的表現(xiàn)形式。本知識點(diǎn)是高考難點(diǎn)。 二、重難點(diǎn)提示 重點(diǎn)：掌握重力做功、彈力做功、合外力做功、除重力彈力以外的力做功與對應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系。 難點(diǎn)：會用功與能的關(guān)系解決實(shí)際問題。 一、幾種常見的功能關(guān)系 功 能量的變化 表達(dá)式 重力做正功 重力勢能減少 彈簧彈力做正功 彈性勢能減少 合外力做正功 動能增加 其他力（除重力、彈力外）做正功 機(jī)械能增加 二、功能關(guān)系使用說明 1. 重力做功和彈力做功特點(diǎn)都與路徑無關(guān)，稱為保守力的功。 2. 能量的增加量都是用末態(tài)的能量減去初態(tài)的能量；減少量都是用初態(tài)的能量減去末態(tài)的能量。 3. 動能變化的量度是物體所受各力的功的代數(shù)和。 4. 機(jī)械能變化的量度是除重力以外的其他力做功的代數(shù)和，一定要注意研究對象是系統(tǒng)還是單個物體。 三、使用功能關(guān)系的解題思路 1. 確定研究對象及運(yùn)動過程； 2. 做受力分析，確定各力的功（正、負(fù)功）； 3. 運(yùn)用功能關(guān)系求解。 例題1 如圖所示，在升降機(jī)內(nèi)固定一光滑的斜面體，一輕質(zhì)彈簧的一端連在位于斜面體上方的固定木板B上，另一端與質(zhì)量為m的物塊A相連，彈簧與斜面平行。整個系統(tǒng)由靜止開始加速上升高度h的過程中（　?。? A. 物塊A的重力勢能增加量一定等于mgh B. 物塊A的動能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的代數(shù)和 C. 物塊A的機(jī)械能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的代數(shù)和 D. 物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能增加量等于斜面對物塊A的支持力和木板B對彈簧的拉力做功的代數(shù)和 思路分析：由于斜面光滑，物塊A靜止時彈簧彈力與斜面支持力的合外力與重力平衡，當(dāng)整個裝置加速上升時，由牛頓第二定律可知物塊A受到的合外力應(yīng)向上，故彈簧伸長量增加，物塊A相對斜面下滑一段距離，故選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)動能定理可知，物塊A動能的增加量應(yīng)等于重力、支持力及彈簧彈力對其做功的代數(shù)和，故選項(xiàng)B錯誤；物塊A機(jī)械能的增加量應(yīng)等于除重力以外的其他力對其做功的代數(shù)和，選項(xiàng)C正確；物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能增加量應(yīng)等于除重力和彈簧彈力以外的其他力做功的代數(shù)和，故選項(xiàng)D正確。 答案：CD 例題2 如圖所示，電梯的質(zhì)量為M，其天花板上通過一輕質(zhì)彈簧懸掛一質(zhì)量為m的物體。電梯在鋼索的拉力作用下由靜止開始豎直向上加速運(yùn)動，不計(jì)空氣阻力的影響，當(dāng)電梯上升高度為H時，電梯的速度達(dá)到v，則在這段運(yùn)動過程中，以下說法正確的是（　?。? A. 輕質(zhì)彈簧對物體的拉力所做的功等于mv2 B. 鋼索的拉力所做的功等于mv2＋MgH C. 輕質(zhì)彈簧對物體的拉力所做的功大于mv2 D. 鋼索的拉力所做的功等于（m＋M）v2＋（m＋M）gH 思路分析：對m有功能關(guān)系可得彈力做功應(yīng)等于m機(jī)械能的增加，故除了物體所具有的動能mv2外，還有增加的重力勢能，A錯誤，C正確；鋼索拉力做功應(yīng)等于系統(tǒng)機(jī)械能的增量，即電梯動能的增量、重力勢能的增量，m動能的增量、重力勢能的增量，由于彈簧彈力，故m重力勢能的增量小于mgH，同時還有彈簧增加的彈性勢能。對于系統(tǒng)，可以忽略內(nèi)力，可以看做m放在電梯底板隨電梯一起運(yùn)動，故鋼索拉力做功應(yīng)等于(m＋M)v2＋(m＋M)gH，B錯誤，D正確。 答案：CD 例題3 如圖所示，某段滑雪雪道傾角為30，總質(zhì)量為m的滑雪運(yùn)動員從距底端高為h處的雪道上由靜止開始勻加速下滑，加速度為。運(yùn)動員從上向下滑到底端的過程中（ ） A. 合外力做功為 B. 增加的動能為 C. 克服摩擦力做功為 D. 減少的機(jī)械能為 思路分析：運(yùn)動員從上向下滑到底端的過程中，受到的合外力有F＝ma＝，運(yùn)動的位移為2h，則合外力做功為，即動能的增量為，A錯誤； 下滑過程中只有重力和摩擦力做功，故根據(jù)動能定理 ，Wf ＝－，即克服摩擦力做功為，B正確，C錯誤；由功能關(guān)系知，減少的機(jī)械能為＝，D錯誤。 答案：B 【方法提煉】傳送帶模型中的動力學(xué)和能量轉(zhuǎn)化問題的分析流程 1. 傳送帶模型中的動力學(xué)分析 2. 傳送帶模型問題中的功能關(guān)系分析 （1）功能關(guān)系分析：WF＝ΔEk＋ΔEp＋Q （2）對WF和Q的理解： ①傳送帶的功： ②產(chǎn)生的內(nèi)能： 滿分訓(xùn)練：如圖所示，質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機(jī)帶動，始終保持以速度v勻速運(yùn)動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，物體在滑下傳送帶之前能保持與傳送帶相對靜止，對于物體從靜止釋放到與傳送帶相對靜止這一過程，下列說法中正確的是（　?。? A. 電動機(jī)多做的功為mv2 B. 物體在傳送帶上的劃痕長 C. 傳送帶克服摩擦力做的功為mv2 D. 電動機(jī)增加的功率為μmgv 思路分析：物體與傳送帶相對靜止之前，物體做勻加速運(yùn)動，由運(yùn)動學(xué)公式知＝t，傳送帶做勻速運(yùn)動，由運(yùn)動學(xué)公式知＝vt，對物體根據(jù)動能定理有μmg＝mv2，摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝μmgx＝μmg（x－），四式聯(lián)立解得摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝mv2，根據(jù)能量守恒定律，電動機(jī)多做的功一部分轉(zhuǎn)化為物體的動能，一部分轉(zhuǎn)化為熱量，故電動機(jī)多做的功等于mv2，A項(xiàng)錯誤；物體在傳送帶上的劃痕長等于x－＝＝，B項(xiàng)錯誤；傳送帶克服摩擦力做的功為μmgx＝2μmgx＝mv2，C項(xiàng)錯誤；電動機(jī)增加的功率也就是電動機(jī)克服摩擦力做功的功率為0＝μmgv，D項(xiàng)正確。 答案：D