第八章专题:功能关系的理解与应用 课件-高一物理人教版(2019)必修第二册

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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
v
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?
Wf fs
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。
5、能量守恒定律 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,在转化和转移的过程中,能的 总量保持不变。 ②表达式:(1)E初=E末 (2)E增=E减 ③ 适用范围 : 能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律,是各种自然现象中普遍 适用的一条规律。
减少的机械能转化成什么能呢?
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。
新课讲授 摩擦力做功的理解
1、静摩擦力做功的特点
FN f0
m
M mg
m和M一起向右运动 m和M一起向左运动 m和M一起向里运动
①静摩擦力可以做正功、可以做负功、也可不做功。
f0 做正功 f0 做负功 f0 不做功
在上升、下降过程中空气阻力大小恒定,则该物体再次落回A点时的动能
为(g=10m/s2)
B
A、40J
B、60J
C、80J
D、100J
课堂练习
7、(多选)物体由地面以120J的初动能竖直向上抛出,当它从抛出至上
升到某一点A的过程中,动能减少40J,机械能减少10J,设空气阻力大小
不变,以地面为零势能面,则物体
新课讲授 能量守恒定律
4、功是能量转化的量度:能量的转化是通过做功来实现的,力对物体做了多少 功,就有多少能量发生转化。 提醒:功和能是两个密切相关但又有本质区别的物理量。功是过程量,能是状 态量,做功过程伴随着能量的转化。但绝对不能误认为:功就是能,能就是功; 功可以转化为能。
新课讲授 能量守恒定律
新课讲授 摩擦力做功的理解
3、摩擦生热
v0
f
f'
| wf
wf'
|
f s相
1 2
mv02

1 2
mv22
1 2
mv12)
s1 s2
v1
f
f ' v2
一对滑动摩擦力 f 和 f ' 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。
加速度为 4 g,在物体下落高度为h的过程中,下列说法中正确的是)
5
A、重力对物体做功大小为 4 mgh
5
D
B、物体动能的变化量为mgh
C、物体的机械能减少量为 4 mgh
5
D、物体重力势能的减少量为mgh
课堂练习
6、质量为2kg的物体以10m/s的初速度从起点A出发竖直向上抛出,在它上
升到某一点的过程中,物体的动能损失了50J,机械能损失了10J,设物体
x
2
③动能Ek-x
Ek W合 F合x EK E
EK X
F合
(斜率)
o
x
o
④机械能E-x
x
E x
F其 x x
F其
新课讲授 能量守恒定律
1、能量的概念:一个物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量。 例如:运动的物体可以推动与它接触的另一物体一起向前运动;流动的河水、被 举高的重物、被压缩的弹簧........都能对外做功,因此都具有能量。 2、常见的能量形式:机械能、内能、电能、核能、化学能 3、能量的转化:各种不同形式的能量可以相互转化,而且在转化过程中总量保 持不变,也就是说当某种形式的能减少时,一定存在其他形式能量增加,且减少 量等于增加量。
3、摩擦生热:Q =f s相
新课讲授 功能关系的理解
1、功能关系:功是能量转化的量度 2、对功能关系的理解: ①做功的过程就是能量转化的过程,不同形式的能量发生相互转化必须通过做 功来实现,不同力做功,对应不同形式的能的转化。 ②做功的多少与能量的转化在数值上相等。 ③功和能虽然单位相同,但不一回事,功是过程量,能是状态量。
新课讲授 摩擦力做功的理解
2、滑动摩擦力做功的特点
v0
f
f'
f对m做负功,wf=-fs1 f ’ 对M做负功,wf ’ =f ’ s2
s1 s2
v1
f
f ' v2
一对滑动摩擦力 f 和 f ' 做功的代数
和是否为零呢?有何特点?
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)。
1 2
mv12) mg(h2
h1)

1 2
mv22
mgh2)(
1 2
mv12
mgh1)
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
复习回顾
①重力做功和重力势能变化之间的关系:
WG E p 重力做的正功等于重力势能的减少量; WG E p 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:
W弹 E p 弹簧弹力做的正功等于弹性势能的减少量; W弹 E p 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
W总 Ek 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
Ek1 Ep1 Ek2 Ep2
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?
新课讲授 功能原理的理解
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?
BD
A、落回到地面时的机械能为70J
B、到达最高点的机械能为90J
C、从最高点落回地面的过程中重力做功为60J
D、从抛出到落回地面的过程中克服阻力做功为60J
课堂练习
8、奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示,下列说法不正确的是 B A、加速助跑的过程中,运动员的动能增加 B、起跳上升过程中,杆的弹性势能一直增加 C、起跳上升过程中,运动员的重力势能增加 D、越过横杆后下落过程中,运动员的重力势能减少动能增加
新课讲授 摩擦力做功的理解
2、滑动摩擦力做功的特点
v0
f
f'
| wf
wf'
|
1 2
mv02

1 2
mv22
1 2
mv12)
⑤一对滑动摩擦力做功的代数和的绝
s1 s2
v1
f
f ' v2
一对滑动摩擦力 f 和 f ' 做功的代数
和的绝对值有什么意义?
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。
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:
WF
WG
1 2
mv22
1 2
mv12
WG mg(h2 h1)
WF

1 2
mv22
新课讲授 功能关系的理解 3、力学中的功能关系
功 重力做功
弹力做功
合外力做功
除重力、系统内弹力以外的 其他力做功
两物体间滑动摩擦力对物体 系统做功
能量转化 重力势能的改变 弹性势能的改变 动能的变化量
机械能的变化量
内能的改变量
关系式 WG=-ΔEp WF=-ΔEp W合=ΔEk W其他=ΔE机
Q=Ff·x相对
新课讲授 功能关系的理解
5、功能关系图像问题
EP-h
重力势能-位移图像
Ek-x
动能-位移图像
功能 关系
EP-x
弹性势能-形变量图像
E-x
机械能-位移图像
新课讲授 功能关系的理解
Ep
Ep
①重力势能Ep-x(h)
Ep=mgh
EP mg (斜率) o h
x(h) o
②弹性势能Ep-x
Ep 1 kx2
摩擦生热: Q =f s相
新课讲授 摩擦力做功的理解
1、静摩擦力做功: ① 静摩擦力可以做正功、可以做负功、也可不做功。 ② 一对静摩擦力做功的代数和一定为零。 ③ 一对静摩擦力做功不会产生热量。
2、滑动摩擦力做功: ① 滑动摩擦力可以做正功、可以做负功、也可不做功。 ② 一对滑动静摩擦力做功的代数和一定为负值。 ③ 一对滑动静摩擦力做功的绝对值等于系统因摩擦产生的热量。
人做的功等于人增加的机械能
D、升降机上升的全过程中,升降机拉力做
课堂练习
9、如图,建筑工地上载人升降机用不计质量的细钢绳跨过定滑轮与一电动
机相连,通电后电动机带动升降机沿竖直方向先匀加速上升后匀速上升。
摩擦及空气阻力均不计。则
A、升降机匀加速上升过程中,升降机底板
BC
对人做的功等于人增加的动能
B、升降机匀加速上升过程中,升降机底板
对人做的功等于人增加的机械能
C、升降机匀速上升过程中,升降机底板对
新课讲授 功能关系的理解
4、深化理解 (1)能量既可通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转化,也可在同一 物体的不同部分或不同物体间进行转移。 (2)能量在转化与转移过程中,能量的总量保持不变。利用能量守恒定律解 题的关键是正确分析有多少种能量变化,分析时避免出现遗漏。 (3)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的,做功的过程就是能量之 间转化(或转移)的过程。 (4)功是能量转化的量度。做了多少功,就有多少能量发生转化(或转移)。
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 摩擦力做功的理解
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?
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
m M
F
f0’
f0 F
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对m做正功,wf0=f0L f0’ 对M做负功,wf0’ =-f0’ L wf0+wf0’ =0
②一对静摩擦力做的总功一定为零。
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;
人教版必修二
拓展3 功能关系的理解与应用
新课引入
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”。
AC
课堂练习
4、一质量均匀、不可伸长的绳索,重为G,A、B两端固定在天花板上,
如图所示。现在最低点C处施加一竖直向下的力,将最低点缓慢拉至D点。
在此过程中,绳的重心位置 A
A、逐渐升高 B、逐渐降低
A
B
C
C、先降低后升高
D
D、始终不变
课堂练习
5、质量为m的物体由静止开始下落,由于空气阻力的影响,物体下落的
课堂练习
3、(多选)如图所示,用力 F 拉位于粗糙固定斜面上的木箱,使它沿着 斜面加速向上移动。木箱在移动过程中,下列说法正确的是 A、重力对木箱做的功等于木箱增加的重力势能 B、F对木箱做的功等于木箱增加的机械能 C、合外力对木箱做的功等于木箱增加的动能 D、F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做功之和
新课讲授 摩擦力做功的理解
2、滑动摩擦力做功的特点
f
v0 f'
s1 s2
v1
f
f ' v2
一对滑动摩擦力 f 和 f ' 做功的代数
和为多少?
对m,wf
1 2
mv12
1 2
mv02
对M,wf '
1 2
mv22
0
wf
wf'

1 2
mv22
1 2
mv12)
1 2
mv02
④一对滑动摩擦力做功的代数和等于 动能的变化量(负值)。
课堂练习
1、(多选)下列说法中正确的是 ABCD A、不同形式能量的转化是通过做功来实现的 B、做功的过程总是伴随着能量的转化(或转移) C、某种形式的能量增加10J,一定有其他形式的能量减少10J D、某个物体的能量减少10J,一定有其他物体的能量增加10J
课堂练习
2、一个物体沿粗糙斜面匀速滑下,则下列说法正确的是 D A、物体机械能不变,内能也不变 B、物体机械能减小,内能不变 C、物体机械能减小,内能增大,机械能与内能总量减小 D、物体机械能减小,内能增大,机械能与内能总量不变
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