高中物理第一册（人教大纲版） 第七章机械能 3、功和能(备课资料)

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●备课资料
一、功能关系
做功的过程就是能量的转化过程，做功的数值就是能的转化数量.这是功能关系的普遍意义； 不同形式的能的转化又与不同形式的功相联系，这是贯穿整个物理学的一个重要思想.
1.能量的概念
粗浅地说：如果一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量.因此能量是物体所具有的做功的本领.
2.功和能的区别和联系
功和能具有相同的单位，但它们却是两个不同的物理量.其区别是：
功是过程量，功与一段位移相联系；能量反映了物体做功的本领，反映了物体的一种状态，所以能量是状态量.我们可以说某时刻物体具有多少能量，但不能说某时刻具有多少功，而只能说在某一段时间内（或某一过程内，某一段位移上）物体做了多少功.
功和能的联系：
做功的过程总是伴随着能量的转变，且做了多少功，能量就改变多少.
3.功和能之间的关系举例：
例如：人用手将球抛出.
在抛球的过程中，球获得了动能，同时人的化学能减小，而且球增加的动能和人减少的化学能在数值上是相等的.
（1）对皮球来说，人对球做的是正功｜ΔE｜，其能量增加｜ΔE｜.
（2）对人来讲，人做的是负功｜ΔE｜，所以其能量减少｜ΔE｜.
（3）对于相互作用的人和球来讲，其总能量是守恒的.
二、力学领域中功能关系的主要形式
1.合外力的功等于物体动能的增量：
W合=ΔEk
2.重力的功等于重力势能增量的负值.
WG=－ΔEp
弹力的功等于弹性势能的增量的负值.
W弹=－ΔEp
此外，增量统一定义为末量减去初量.此外，分子力的功和分子势能、电场力和电势能的关系在形式上也和上面相同.
3.除系统内的重力和弹力以外，其他力做的总功等于系统机械能的增量.
WF = E末－E初
4.由于滑动摩擦而产生的热量等于滑动摩擦力乘以相对路程.
静摩擦力即使对物体做功，由于相对位移为零，而没有内能产生.
5.对绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等除题目特别说明，必定有机械能损失.
三、能的转化和守恒
1.内容：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式的能转化为另一形式的能或从一个物体转移到另一个物体.
2.应用能的转化和守恒定律解题的基本步骤：
（1）分清共有几种能量.
（2）明确什么能量增加，什么能量减少.
（3）减少的总量一定等于增加的总量.据此列出等式：ΔE减=ΔE增
四、高考题存盘
（2001年上海理综）
随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务.如图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度，请你从提高能量利用率的角度，分析这种设计的优点.
答：列车进站时，利用上坡使部分动能转化为重力势能，减少因刹车而损耗的机械能，列车出站时利用下坡把储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用.
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