功能关系专题复习.ppt

前面学习牛顿运动定律，是从物体的受力、速前面学习牛顿运动定律，是从物体的受力、速度、加速度、位移几个方面研究物体的运动；度、加速度、位移几个方面研究物体的运动；今后学习的内容是从另一个角度认识物体的运今后学习的内容是从另一个角度认识物体的运动动物体运动过程中能量是如何变化的，能物体运动过程中能量是如何变化的，能量的变化是如何引起的。量的变化是如何引起的。几种常见的能量几种常见的能量1.动能动能例例.一个运动物体它的速度是一个运动物体它的速度是v时，其动能为时，其动能为E。那么当这个物体的速度增加到。那么当这个物体的速度增加到3v时，其时，其动能应该是（动能应该是（）AEB3EC6ED9E例例.一个质量为一个质量为m的物体，分别做下列运动，其的物体，分别做下列运动，其动能在运动过程中一定发生变化的是（动能在运动过程中一定发生变化的是（）A匀速直线运动匀速直线运动B匀变速直线运动匀变速直线运动C平抛运动平抛运动D匀速圆周运动匀速圆周运动2.势能势能相互作用的物体相互作用的物体凭借其凭借其位置位置而具有的能量而具有的能量重力势能重力势能弹性势能弹性势能电势能电势能分子势能分子势能地球地球相对位置相对位置相对位置相对位置1.地球和物体之间的相对位置不同，由地球和物体组成地球和物体之间的相对位置不同，由地球和物体组成的系统，势能不同。这是一种与的系统，势能不同。这是一种与“位置位置”有关的能量。有关的能量。2.势能是存在于势能是存在于“相互作用的物体相互作用的物体”之间的，因此势能之间的，因此势能不是哪一个物体单独具有的，例如：重力势能就是地不是哪一个物体单独具有的，例如：重力势能就是地球和物体组成的系统共同具有的。球和物体组成的系统共同具有的。3.势能没有绝对值，只有相对量，常规定某个状态时为势能没有绝对值，只有相对量，常规定某个状态时为零势能，但是势能的差值与零势能的选择无关。零势能，但是势能的差值与零势能的选择无关。原长位置原长位置位置位置1位置位置2弹簧和物体之间的相对位置不同，由弹簧和物体组成弹簧和物体之间的相对位置不同，由弹簧和物体组成的系统，势能不同。这是一种与的系统，势能不同。这是一种与“相对位置相对位置”有关的有关的能量，称为弹性势能。能量，称为弹性势能。点电荷和点电荷之间的相对位置不同，由点电荷组成点电荷和点电荷之间的相对位置不同，由点电荷组成的系统，势能不同。这是一种与的系统，势能不同。这是一种与“相对位置相对位置”有关的有关的能量，称为电势能。能量，称为电势能。分子间存在的由其相对位置决定的能量，称分子间存在的由其相对位置决定的能量，称为为“分子势能分子势能”重力、（弹簧的弹力、分子力）、静重力、（弹簧的弹力、分子力）、静电力电力做功的特点做功的特点与路径无关，只由初、末位置决定与路径无关，只由初、末位置决定重力、弹簧的弹力、分子力、静电力重力、弹簧的弹力、分子力、静电力做功做功与与势能变化势能变化的关系的关系例：重例：重力做功力做功与重力与重力势能变势能变化的关化的关系系重力、弹簧的弹力、分子力、静电力重力、弹簧的弹力、分子力、静电力做功做功与与势能变化势能变化的关系的关系以上所有的力做功与对应的势能变化之间的以上所有的力做功与对应的势能变化之间的关系都有：关系都有：初态势能初态势能末态势能末态势能含义：力含义：力F做的功，等于物体势能的减少量。做的功，等于物体势能的减少量。注意：一定不能说，力注意：一定不能说，力F做的功等于物体势做的功等于物体势能的能的“变化量变化量”或者说或者说“增量增量”，因为，因为“变变化量化量”是末状态的能量减去初状态的能量。是末状态的能量减去初状态的能量。重力、弹力、分子力、静电力做功重力、弹力、分子力、静电力做功与分子势能变化的关系与分子势能变化的关系例例.物体在运动过程中，克服重力做功为物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则（，则（）A、重力做功为、重力做功为50JB、物体的重力势能一定增加了、物体的重力势能一定增加了50JC、物体的动能一定减少、物体的动能一定减少50JD、重力做了、重力做了50J的负功的负功例例.如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在小球接触弹簧到将弹簧压缩到最短弹簧上，在小球接触弹簧到将弹簧压缩到最短的整个过程中，下列叙述中正确的是（）的整个过程中，下列叙述中正确的是（）A.小球的重力势能一直减小小球的重力势能一直减小B.系统的弹性势能一直增加系统的弹性势能一直增加C.小球的动能一直增加小球的动能一直增加D.小球的加速度一直增加小球的加速度一直增加3.机械能机械能E动能和势能，统称为机械能。动能和势能，统称为机械能。E=EK+EP动能定理及其应用动能定理及其应用动能定理的计算式：动能定理的计算式：WEk2-Ek1注意：注意：1.求动能时的求动能时的v和求功时的和求功时的s是相对于同一参考是相对于同一参考系的，一般是指相对地面的。系的，一般是指相对地面的。2.动能定理的研究对象是动能定理的研究对象是单一物体单一物体，或者可以看，或者可以看做单一物体的物体系，即：整体法一般不用。做单一物体的物体系，即：整体法一般不用。动能定理的含义动能定理的含义1.合力做功是物体动能发生变化的原因合力做功是物体动能发生变化的原因2.一个物体的动能变化一个物体的动能变化EK与合外力对物体与合外力对物体所做的功所做的功W，具有，具有数值上的等量代换数值上的等量代换关系。关系。这种代换提供了一种计算功的方法。这种代换提供了一种计算功的方法。但是不能体现出物体的但是不能体现出物体的受力特点受力特点，运动特点运动特点，尤其是尤其是矢量关系矢量关系。例例.下列关于运动物体所受合外力和动能变化下列关于运动物体所受合外力和动能变化的关系正确的是（的关系正确的是（）A、如果物体所受合外力为零，则合外力对、如果物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功一定为零物体做的功一定为零B、如果合外力对物体所做的功为零，则合、如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零外力一定为零C、物体在合外力作用下做变速运动，动能、物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化一定发生变化D、物体的动能不变，所受合外力一定为零、物体的动能不变，所受合外力一定为零动能定理的应用范围动能定理的应用范围1.动能定理不仅可以求恒力做功，也可以求变力动能定理不仅可以求恒力做功，也可以求变力做功。在某些问题中由于力做功。在某些问题中由于力F的大小发生变化或的大小发生变化或方向发生变化，中学阶段不能直接利用功的公方向发生变化，中学阶段不能直接利用功的公式式W=FS来求功，此时我们利用动能定理来求变来求功，此时我们利用动能定理来求变力做功。力做功。2.动能定理不仅可以解决直线运动问题，也可动能定理不仅可以解决直线运动问题，也可以解决曲线运动问题，而牛顿运动定律和运动以解决曲线运动问题，而牛顿运动定律和运动学公式在中学阶段一般来说只能解决直线运动学公式在中学阶段一般来说只能解决直线运动问题（圆周和平抛有自己独立的方法）。问题（圆周和平抛有自己独立的方法）。3.在利用动能定理解题时，如果物体在某个在利用动能定理解题时，如果物体在某个运动过程中包运动过程中包含有几个运动性质不同的分过含有几个运动性质不同的分过程程（如加速和减速的过程），此时（如加速和减速的过程），此时可以分段可以分段考虑，也可整体考虑。考虑，也可整体考虑。如能对整个过程列动如能对整个过程列动能定理表达式，则可能使问题简化。在把各能定理表达式，则可能使问题简化。在把各个力代入公式：个力代入公式：W1W2WnEk2-Ek1时，要把它们的数值连同符号代入，解题时，要把它们的数值连同符号代入，解题时要分清各过程各力做功的情况。时要分清各过程各力做功的情况。合力做功与物体动能变化的关系合力做功与物体动能变化的关系WEk2-Ek1例例.关于做功和物体动能变化的关系，正确的是（关于做功和物体动能变化的关系，正确的是（）A、只有动力对物体做功时，物体动能可能减少、只有动力对物体做功时，物体动能可能减少B、物体克服阻力做功时，它的动能一定减少、物体克服阻力做功时，它的动能一定减少C、动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化、动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化D、外力对物体做功的代数和等于物体的末动能和初、外力对物体做功的代数和等于物体的末动能和初动能之差动能之差动能定理的常规应用动能定理的常规应用提示：提示：本部分的应用，与运动学，力学部分的知识本部分的应用，与运动学，力学部分的知识结合密切，所以应及时复习必修一的知识。结合密切，所以应及时复习必修一的知识。例例.质点在恒力作用下，从静止开始做直质点在恒力作用下，从静止开始做直线运动，则质点的动能线运动，则质点的动能()A.与它通过的位移成正比与它通过的位移成正比B.与它通过的位移的平方成正比与它通过的位移的平方成正比C.与它运动的时间成正比与它运动的时间成正比D.与它的运动的时间的平方成正比与它的运动的时间的平方成正比例例.在在h高处，以初速度高处，以初速度v0向水平方向抛出一个向水平方向抛出一个小球，不计空气阻力，小球着地时速度大小为小球，不计空气阻力，小球着地时速度大小为（）例例.一个物体由静止沿长为一个物体由静止沿长为L的光滑斜面下滑当的光滑斜面下滑当物体的速度达到末速度一半时，物体沿斜面下物体的速度达到末速度一半时，物体沿斜面下滑了滑了()例例.质量不等，但具有相同初动能的两个质量不等，但具有相同初动能的两个物体，在摩擦系数相同的水平地面上滑行，物体，在摩擦系数相同的水平地面上滑行，直到停止，则（直到停止，则（）A、质量大的物体滑行的距离大、质量大的物体滑行的距离大B、质量小的物体滑行的距离大、质量小的物体滑行的距离大C、它们滑行的距离一样大、它们滑行的距离一样大D、它们克服摩擦力所做的功一样多、它们克服摩擦力所做的功一样多例例.一子弹以水平速度一子弹以水平速度v射入一块固定的木块中，射入一块固定的木块中，射入深度为射入深度为S，设子弹在木块中运动时受到的，设子弹在木块中运动时受到的阻力是恒定的，那么当子弹以阻力是恒定的，那么当子弹以V/2的速度水平的速度水平射入此木块时，射入深度为射入此木块时，射入深度为()例例.一个质量为一个质量为m的木块，从半径为的木块，从半径为R、质量、质量为为M的的1/4光滑圆槽顶端由静止滑下。在槽被光滑圆槽顶端由静止滑下。在槽被固定情况下，如图所示，木块从槽口滑出时固定情况下，如图所示，木块从槽口滑出时的速度大小为的速度大小为_例例.如图所示，质量为如图所示，质量为M的木块放在光滑的水平面的木块放在光滑的水平面上，质量为上，质量为m的子弹以速度的子弹以速度v0沿水平射中木块，并最终沿水平射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度留在木块中与木块一起以速度v运动运动.已知当子弹相对木已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离块静止时，木块前进距离L，子弹进入木块的深度为，子弹进入木块的深度为s.若木块对子弹的阻力若木块对子弹的阻力f视为恒定，则下列关系式中正确的视为恒定，则下列关系式中正确的是（是（）例例.如图所示，一传送带在水平面上以速度如图所示，一传送带在水平面上以速度v0匀速转动，匀速转动，两轮之间的距离为两轮之间的距离为L，现将质量为，现将质量为m的物体轻轻放到传的物体轻轻放到传送带的送带的A端，已知当物体到达距端，已知当物体到达距B端端s0时时(s0mg(Ls0)D从从A到到B，f对物体做正功对物体做正功Wmv计时开始时计时开始时速度相同时，木速度相同时，木块和传送带上的块和传送带上的点，发生的位移点，发生的位移不同。不同。S相对相对结论：一对作用力和反作用力做的功是结论：一对作用力和反作用力做的功是不一定相等的（原因是：对地位移不一不一定相等的（原因是：对地位移不一定相等）。引起的能量变化量是不同的，定相等）。引起的能量变化量是不同的，所以研究功能关系时，整体法的应用要所以研究功能关系时，整体法的应用要慎重，一般不把一个系统作为整体研究。慎重，一般不把一个系统作为整体研究。用动能定理求变力做的功用动能定理求变力做的功例例.如图所示，一弹簧振子，物块的质量为如图所示，一弹簧振子，物块的质量为m，它与，它与水平桌面间的动摩擦因数为水平桌面间的动摩擦因数为。起初，用手按住物块，。起初，用手按住物块，物块的速度为零，弹簧的伸长量为物块的速度为零，弹簧的伸长量为x。然后放手，当。然后放手，当弹簧的长度回到原长时，物块的速度为弹簧的长度回到原长时，物块的速度为v。求：此过。求：此过程中弹力所做的功。程中弹力所做的功。例例.如图所示，在光滑的水平薄板中心有一个小孔如图所示，在光滑的水平薄板中心有一个小孔O，在孔内穿过一条质量不计的细线，线的一端系一小，在孔内穿过一条质量不计的细线，线的一端系一小球，小球以球，小球以O为圆心在板上做匀速圆周运动，半径为为圆心在板上做匀速圆周运动，半径为R，此时线的拉力为，此时线的拉力为F若逐渐增大拉力至若逐渐增大拉力至8F时，小时，小球仍以球仍以O为圆心，做半径为为圆心，做半径为R/2的匀速圆周运动。则的匀速圆周运动。则在上述过程中，拉力做的功在上述过程中，拉力做的功()A3FR/2B7FR/4C7FR/2D4FR多过程的多过程的例例.如图所示，如图所示，AB为为1/4圆弧轨道，半径为圆弧轨道，半径为0.8m，BC是水平轨道，长是水平轨道，长L=3m，BC处的摩处的摩擦系数为擦系数为1/15，今有质量，今有质量m=1kg的物体，自的物体，自A点从静止起下滑到点从静止起下滑到C点刚好停止。求物体在轨点刚好停止。求物体在轨道道AB段所受的阻力对物体做的功。段所受的阻力对物体做的功。例例.如图所示，小木块以初速度从如图所示，小木块以初速度从A点进点进入粗糙的水平轨道入粗糙的水平轨道AB段段,然后沿光滑竖直半圆然后沿光滑竖直半圆轨道轨道BC运动，最后落到运动，最后落到D点，已知点，已知s,半圆轨道半径为半圆轨道半径为r，木块与，木块与AB段的动摩擦因段的动摩擦因数为数为，求：木块最后落到，求：木块最后落到D点的速度大小。点的速度大小。例例.从离地面从离地面H高处落下一只小球，小球在运高处落下一只小球，小球在运动过程中所受的空气阻力是它重力的动过程中所受的空气阻力是它重力的k（km2),不计绳子质量、绳子与滑轮问的摩擦不计绳子质量、绳子与滑轮问的摩擦,在在m1向下运动一段距离的过程中向下运动一段距离的过程中,下列说法中正确的下列说法中正确的()(A)m1势能的减少量等于势能的减少量等于m2动能的增加量动能的增加量(B)m1势能的减少量等于势能的减少量等于m2势能的增加量势能的增加量(C)m1机械能的减少量等于机械能的减少量等于m2机械能的增加量机械能的增加量(D)m1机械能的减少量大于机械能的减少量大于m2机械能的增加量机械能的增加量例例.如图所示，皮带的速度是如图所示，皮带的速度是3m/s，两轴心距，两轴心距离离s=4.5m，现将，现将m=1kg的小物体轻放在左轮的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数为为=0.15。电动机带动皮带将物体从左轮运送。电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时，电动机消耗的电能是多少？到右轮正上方时，电动机消耗的电能是多少？例例.如图所示，木板质量为如图所示，木板质量为M，长度为，长度为L，小木块，小木块的质量为的质量为m，水平地面光滑，一根不计质量的轻，水平地面光滑，一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与绳通过定滑轮分别与M和和m连接，小木块与木板连接，小木块与木板间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为.开始时木块静止在木板左端，开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将现用水平向右的力将m拉至右端，拉力至少做功拉至右端，拉力至少做功为（为（）例例.如图所示，质量为如图所示，质量为m的木块放在光滑的水平的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边的定滑轮与质量为桌面上，用轻绳绕过桌边的定滑轮与质量为M的的砝码相连，已知砝码相连，已知M=2m，让绳拉直后使砝码从静，让绳拉直后使砝码从静止开始下降止开始下降h（小于桌面）的距离，木块仍没离（小于桌面）的距离，木块仍没离开桌面，则砝码的速率为（开桌面，则砝码的速率为（）例例.一个质量一个质量m=0.20kg的小球系于轻质弹簧的一端，的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光滑竖立的圆环上，弹簧的上端固定于环的最且套在光滑竖立的圆环上，弹簧的上端固定于环的最高点高点A，环的半径，环的半径R=0.5m，弹簧的原长，弹簧的原长L0=0.5m，劲，劲度系数为度系数为4.8N/m，如图所示，若小球从图中所示位置，如图所示，若小球从图中所示位置B点由静止开始滑动到最低点点由静止开始滑动到最低点C时，弹簧的弹性势能时，弹簧的弹性势能Ep弹弹=0.6J，求，求（1）小球到）小球到C点时的速度点时的速度vc的大小。的大小。（2）小球在）小球在C点对环的作用力。点对环的作用力。（g=10m/s2）