《功能原理》PPT课件

功能关系【新课学习】一.功能原理：。做功的过程就是的过程，做了多少功，就有多少发生转化，反之转化了多少就说明做了多少功。能量转化、能量转移能量能量机械能的增量等于除重力、弹簧弹力之外的其它力所做的功例1、关于功和能，下列说法正确的是（）A.功有正负，因此功是矢量B．能量的单位是焦耳，功的单位是瓦特C．物体做了多少功，就有多少能量消失D．力对物体做了多少功，物体就具有多少能E．物体具有多少能，就一定能做多少功F、能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量度能量转化的多少F二、几种常见的力做功与其对应的能量转化的关系某种形式的能量与其它形式的能量发生转化时，一定有一种特定的力做了功。反之，这种力做了功，与之对应的能量一定与其它形式的能量发生了转化。1、重力所做的功与的转化相对应。关系式是：即：重力做正功，重力势能就；重力做负功，重力势能就。重力势能WG=Ep1-Ep2=-(Ep2-Ep1)减少增加2、弹簧的弹力所做的功与的转化相对应。关系式是：3、合外力的功与的变化相对应。关系式是：这就是，它是功能原理的一个特例。合外力做正功时，动能就；合外力做负功，动能就。弹性势能W弹=Ep1-Ep2=-(Ep2-Ep1)动能W合=Ek2-Ek1动能定理增加减少例2、起重机把重物由静止开始匀加速提升了3.2m，重物的重力势能增加了1.6×104J，动能增加了160J.不计空气阻力，g取10m/s2.求：（1）重力所做的功是多少？（2）起重机在将重物提升了3.2m的过程中对重物所做的功是多少？（3）重物被提升3.2m时的速度是多少？解(1)WG=-mgh=-1.6x104j(2)22211122FGWWmvmv16160FWj(3)41.610mghj211602mvj8/vms4.机械能的变化与重力以外的力做功的关系回顾：机械能守恒的条件是：思考：仅有重力或弹簧的弹力做功时，系统的机械能是。因此，若系统的机械能发生了变化，一定有力做了功。结论：重力以外的力做正功，机械能就，做了多少功，就多少；反之，重力以外的力做负功；机械能就。做了多少功，就多少。只有重力做功、只有弹力做功守恒的除重力、弹力以外的增加增加减少减少例3、起重机通过钢丝绳将原来静止在地面上的质量为m的物体提升到了h高处时的速度增大到v，不计空气阻力，对上述过程有下列说法，其中正确的是（）A、起重机对物体所做的功等于物体机械能的变化量B、合外力对物体所做的功等于物体机械能的变化量C、合外力对物体所做的功等于物体动能的变化量D、物体克服重力所做的功等于物体动能的变化量AC例4﹑从地面竖直上抛一个质量为m的小球，小球上升的最大高度为h.设上升和下降过程中空气阻力大小恒定为f.下列说法正确的是()A.小球上升的过程中动能减少了mghB.B.小球上升和下降的整个过程中机械能减少了fhC.小球上升的过程中重力势能增加了mghD.小球上升和下降的整个过程中动能减少了fhC5、物体（系统）的机械能转化为内能时，一定是物体（系统）克服滑动摩擦力做了功。内能Q与滑动摩擦力的功之间的关系是：Q=fS路，其中S路是相对滑动的物体相对接触面滑动的路程。Q热=fS相对CBA例5、如图所示的轨道ABC，AB段为四分之一光滑圆弧，半径为R，一个物块质量为m，与水平轨道BC段的动摩擦因数为μ，它由轨道顶端A从静止开始下滑，运动到C点停止，求：（1）在这过程中产生的内能Q；（2）BC两点间的距离。解(1)mgh-Q=0Q=mgh(2)Q=fSBCmgh=μmgSBCBChS例6、如图所示，斜面倾角为θ，质量为m的滑块距挡板P距离为s，以初速度v沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，滑块所受摩擦力小于滑块重力沿斜面的分力，若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求：（1）滑块经过的总路程有多少？（2）整个过程中产生的内能。θ,m,s，v,μ(1)总路程x;(2)Q热解(1)21sincos2mgsmvmgx22sinv2cosgsxg(2)21=sin2Qmgsmv热【新课学习】一、能量转化与守恒定律1.内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中其总量守恒不变,这就是能量转化和守恒定律．2.能量转移与转化的方向性。（1）化学能自发的转化为内能；内能自发的转化为化学能。（2）内能自发的从高温物体传递给低温物体；内能自发的从低温物体传递给高温物体；（3）能量在被利用过程100％地被利用。能不能能不能不能二、典例分析：练习1:如图所示，用F=8N的水平拉力，使物体从A点由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动到达B点，已知A、B之间的距离s=8m。求：（1）拉力F在此过程中所做的功；（2）物体运动到B点时的动能。解:(1)WF=Fs=64j(2)2102BFsmv由A到B用动能定理21642BmvFsj例1、如图所示，粗糙水平地面AB与半径R=0．4m的光滑半圆轨道BCD相连接，且在同一竖直平面内，O是BCD的圆心，BOD在同一竖直线上．质量m=2kg的小物体在9N的水平恒力F的作用下，从A点由静止开始做匀加速直线运动．已知AB=5m，小物块与水平地面间的动摩擦因数为μ=0．2.当小物块运动到B点时撤去力F.取重力加速度g=10m/s2.求：(1)小物块到达B点时速度的大小；(2)小物块运动到D点时，轨道对小物块作用力的大小；(3)小物块离开D点落到水平地面上的点与B点之间的距离R=0.4m,m=2kg,F=9N,SAB=5m,μ=0.2(1)vB；(2)ND；(3)sx(1)2102ABABBFsmgsmv由A到B用动能定理5/Bvms(2)2211222BDmvmvmgR物体由B到D只有重力做功，机械能守恒3/Dvms2DDvmgNmR25DNN(3)2122Rgt1.2mDxvt例2、如图所示，质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度v运动。已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L，子弹进入木块的深度为S.若木块对子弹的阻力f视为恒定(1)f对木块做多少功？(2)f对子弹做多少功？(3)求系统产生的内能Q热？M,m,v0,v,L,S,f(1)Wf木(2)wf弹(3)Q热解(1)以地面为参考系X木=LX弹=L+SffWf木=f•X木=fL(2)Wf弹=-f•X弹=-f(L+S)木块能量增加:fL子弹能量减少:f(L+S)子弹和木块系统总能量减少:fS(3)Q热=fS=fS相对Q热=fS相对小结：M,m,v0,v,L,S,f(1)Wf木(2)wf弹(3)Q热解(1)以地面为参考系X木=LX弹=L+SffWf木=f•X木=fL(2)Wf弹=-f•X弹=-f(L+S)木块能量增加:fL子弹能量减少:f(L+S)子弹和木块系统总能量减少:fS(3)Q热=fS212Mv2201122mvmv22011()22mvmMv练习2.足够长的传送带以v匀速传动，一质量为m的小物块A由静止轻放于传送带上，若小物体与传送带之间的动摩擦因数为μ，如图所示，当物体与传送带相对静止时，转化为内能的能量为多少？AmV,m,μQ热Am解：f=μmgf设物块A由静止到速度达到v花时间为:tSvt皮对皮带2vSt物对物块=SS物皮2即-=sSSS相对物物皮212fSmv物对物块=QfS热相对对系统212fSmv物【新课学习】问题：能量无处不在，能量的转化无时不有。那么，能量的转化是如何实现的？能量转化遵循什么规律呢？通过做功来实现减少量等于增加量一、各种各样的能量及转化能量有不同的形式，你知道的有哪些？2、分析下列例子中能量的转化或转移情况。(1)木块在粗糙水平面上滑动：转化成。(2)重物在空气中下落：转化成。(3)植物的光合作用：。(4)雨天产生雷电：。(5)人跑步时，身体发热：。(6)手摇发电机发电使灯泡发光：。(7)风吹动帆船前进：。机械能、内能、电磁能、电能、核能、化学能动能内能重力势能动能光能化学能电能转化成光波和声波的能量动能转化成热能动能转化成电能风能转化成动能二、能量转化与守恒定律守恒是自然界普遍存在的规律，如机械能守恒，能量守恒及以后将要学习的动量守恒等，寻找守恒量是物理学极为重要的研究内容和方向之一。1、能量的转化和守恒定律：能量既不会凭空___________，也不会凭空___________，它只能从一种形式________为另一种形式，或者从一个物体________到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量__________，这就是能量转化和守恒定律．2、常用表达式：产生消失转化转移保持不变E减=E加3、永动机是不可能制成的（1）第一类永动机：（2）第一类永动机不能制成的原因是某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外放热或作功违背能量守恒定律例1、从光滑斜面上滚下的物体，最后停止在粗糙的水平面上，下列分析正确的是()A．在斜面上滚动时，只有动能和势能的相互转化B．在斜面上滚动时，有部分势能转化为内能C．在水平面上滚动时，总能量正在消失D．在水平面上滚动时，机械能转化为内能，总能量守恒AD例2、如图所示，一根长度为1m的轻绳（轻绳不可伸长）一端连接一个质量为M=0.39kg的木块（可视为质点），另一端固定悬点O.有一颗质量为m=0.01kg的子弹以v0=400m/s的速度水平射入木块并留在其中（这一过程时间极短，可忽略不计），随后木块带着子弹绕O点在竖直平面内做圆周运动。若木块到达最高点时轻绳对木块的拉力为20N，g取10m/s2。求：（1）从子弹刚接触木块开始到木块到达最高点过程中，能量的转化情况；（2）子弹进入木块过程中系统产生的内能。L=1m,M=0.39kg,m=0.01kg,v0=400m/s,T高=20N(1)能量的转化情况；(2)Q热解:(1)打入木块:动能转化为内能(热能)一起上摆:动能转化为重力势能(2)打入前:1=kEE子弹2012mv800j打入后:2=kEE总21()2mMv共2211(mM)g2L()()22mMvmMv共高2()()vmMgTmML高高221()202EmMvj共Q热=E1-E2=780j小结：应用能量的转化和守恒定律解题的基本思路：（1）研究物体（或系统）在运动过程中有多少种形式的能（如动能、势能、内能、电能等）在转化，关键是弄清什么形式的能增加，什么形式的能减少。（2）根据ΔE减＝ΔE增（也可以根据E初=E末）列出方程式求解。【课堂练习】1、在某密闭隔热的房间内有一电冰箱，现接通电源使电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，则过段时间后室内的温度将()A、降低B、不变C、升高D、无法判断C2、平直公路上行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是（）A、物体克服阻力做功B、物体动能转化为其它形式的能量C、物体势能转化为其它形式的能量D、物体机械能转化为其它形式的能量D3、自由摆动的秋千摆动的幅度越来越小，下列说法中正确的是()．A．机械能守恒B．能量正在消失C．只有动能和重力势能的相互转化D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒D4、一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出，对于这一过程，下列说法正确的是()．A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B．子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和BD1、某同学利用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。(1)请指出该同学在实验操作中存在两处明显错误①，②；(2)实验中应先，再；（选填：接通电源、释放纸带）(3)实验中需要对比是否相等的两个量是和