人教版高一物理必修2第七章机械能守恒定律第8节机械能守恒定律专题功和能的关系课件（共23张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高一物理必修2第七章机械能守恒定律第8节机械能守恒定律专题功和能的关系课件（共23张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 144.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-04-23 08:48:54 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
高一物理必修2
第七章机械能守恒定律
第8节机械能守恒定律
专题功和能的关系
包头市百灵庙中学
史殿斌
一、功是能量转化的量度
1.做功的过程总伴随着能量转化的过程。能量的转化必须通过做功来实现。
2.做了多少功就一定有多少相应形式的能量发生了转化。
3.表达式：W=ΔE
二、做功和能量转化的对应关系
1．重力做功等于重力势能的转化。
重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。
WG=-ΔEP=EP1-EP2
2．弹簧的弹力做功等于弹性势能的转化。
弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加。
WF=-ΔEP=EP1-EP2
3．合力对物体做功等于物体动能的变化。
合力做正功，动能增加；合力做负功，动能减少。
W合=ΔEk=Ek2-Ek1
4．除重力和弹簧弹力之外的其它外力对物体做功W其等于物体机械能的变化。
其它力做正功，机械能增加；其它力做负功，机械能减少。
W其=ΔE=E2-E1
5．系统内一对相互作用的滑动摩擦力做的总功，在数值上等于接触面之间产生的内能。也等于系统损失的机械能。即摩擦生热。
W总=-Ff ?s相对=ΔE内
系统内一对相互作用的滑动摩擦力所做功的代数和总为负值。其中s相对为两个物体间相对滑动的相对位移。
【典例试做】
1．一个质量为m的物体以a=2g的加速度竖直向上运动，则在此物体匀加速上升h的过程中，物体的（ ）
A．重力势能增加了2mgh
B．动能增加了2mgh
C．机械能保持不变
D．机械能增加了3mgh?
【解析】
物体受向上的拉力F和重力，由牛顿第二定律：F-mg=ma=m2g，可得：F=3mg
物体上升h的过程中
重力做功为WG=-mgh，
合力做功为W合=2mgh，
拉力做功为WF=3mgh，
根据功和能的关系可知，故应选BD
【典例试做】
2．一物体以100J的初动能从粗糙斜面底端滑上，当物体的动能减少20J时，物体的机械能减少8J。求物体再次回到斜面底端的动能。
【解析】
由功和能的关系可知：物体从粗糙斜面底端上滑时，有重力做负功和摩擦力做负功。当合力做功20J时，摩擦力做功8J。则物体到达斜面最高点时，物体克服合力做功是100J，物体克服摩擦力做功是40J。因此，物体从斜面底端上滑到再次回到斜面底端的全过程中，物体克服摩擦力做的总功是80J。所以物体回到斜面底端的动能是20J。
【典例试做】
3．如图所示，长度为5m的水平传送带在电动机的带动下保持2m/s 的速度匀速运动。一质量为1kg的物体与传送带间的动摩擦因数为0.2。现将该物体无初速地放到传送带上的最左端，当物体被传送到最右端时。试求：
（1）传送带对物体做的功
（2）物体对传送带做的功
（3）传送物体因摩擦产生的热
（4）电动机需要多消耗的电能
【解析】
物体在滑动摩擦力作用下加速运动，达到皮带速度后，匀速运动。则：μmg=ma，a=2m/s，t=1s，x=1m。
（1）摩擦力对物体做功W1=μmg·x=2J
（2）摩擦力对皮带做功W2=-μmg·vt=-4J
（3）摩擦力做的总功W总=W1+W2=-2J，因此传送物体产生的热Q=2J
（4）电动机多消耗的电能E转化为物体的动能Ek和产生的热能Q
E=Ek+Q=W1+Q=4J
课堂训练
1．质量为m的物体，由静止开始下落，下落的加速度为4g/5，在物体下落h的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．物体的动能增加了4mgh/5
B．物体的机械能减少了4mgh/5
C．物体克服阻力所做的功为mgh/5
D．物体的重力势能减少了mgh
ACD
2．质量为m的物体从倾角为30°的斜面上由静止开始下滑位移x，物体与斜面之间的动摩擦因数μ= /4，下列说法中正确的是（ ）
A．物体的动能增加mgx/8?
B．物体的重力势能减少mgx/8
C．物体克服阻力所做的功为3mgx/8?
D．物体的机械能减少mgx/2
AC
3．如图所示，物块以60J的初动能从斜面底端沿斜面向上滑动，当它的动能减少为零时，重力势能增加了45J，则物块回到斜面底端时的动能为（ ）
A．15J
B．20J
C．30J
D．45J?
C
4．如图所示，物块以100J的初动能从斜面底端向上滑行，第一次经过P点时，它的动能比最初减小了60J，重力势能比最初增加了45J，那么，物体滑到最高处时的重力势能是 J，返回底端时的末动能是 J。那么物块第二次
经过P点时的重力
势能是 J，
动能是 J。
（斜面底端所在平面为零势能面）
75
50
45
20
5.一块质量为m的木块放在地面上，用一根弹簧连着木块，如图所示，用恒力F拉弹簧，使木块离开地面，如果力F的作用点向上移动的距离为h，则（ ）
A．木块的重力势能增加了mgh?????
B．木块的机械能增加了Fh
C．拉力所做的功为Fh????????????
D．木块的动能增加了Fh
C
6.如图所示，木块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功为W1，生热为Q1；第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，仍将A拉到B右端，这次F做功为W2，生热为Q2；则应有（ ）
A.?W1＜W2，Q1＝Q2
B.?W1＝W2，Q1＝Q2
C.?W1＜W2，Q1＜Q2
D.?W1＝W2，Q1＜Q2
A
7.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沿水平方向射中木块，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，木块前进距离为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，则下列关系中正确的是（ ）
A.FL= Mv2
B．Fs= mv2
C．F(L+s)= mv02- mv2
D．Fs= mv02- (M+m)v2
ACD
8.如图所示，质量为M的电梯在其底板上放置一质量为m的物体，钢索拉着电梯由静止开始向上做加速运动，当上升高度为h时，速度达到v，则（ ）
A．物体所受合力做的功
等于mgh+mv2/2
B．地板对物体的支持力
做的功等于mgh+mv2/2
C．钢索的拉力做的功等于Mgh+Mv2/2
D．钢索的拉力做的功大于Mgh+Mv2/2
BD
9．如图为某探究活动小组设计的节能运输系统，斜面轨道倾角为30°，质量为?M?的木箱与轨道的动摩擦因数为 /6?。木箱在轨道顶点时，自动装置将质量为?m?的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将
货物卸下，然后木箱
恰好被弹回到轨道顶
端。再重复上述过程。
下列选项正确的是（ ）
A．m＝M
B．m＝2M
C．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度
D．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
BC
8．如图所示为一皮带传送装置，其中AB段水平，长度L=4m，BC段倾斜，长度足够长，倾角为θ=370，AB和BC在B点通过一段极短的圆弧连接
（图中未画出
圆弧）传送带
以v=4m/s的恒
定速率顺时针
运转。
现将一质量m=1kg的工件（可看做质点）无初速度地放在A点，已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.5。求：
（1）工件从A点开始至第一次到达B点过程中，工件与传送带间因摩擦而产生的热量Q1
（2）工件从第一次到达B点至第二次到达B点的过程中，工件与传送带间因摩擦而产生的热量Q2
（3）工件从第二次到达B点至第三次到达B点的过程中，工件与传送带间因摩擦而产生的热量Q3
Q1=8J
Q2=64J
Q3=32J
高一物理必修2
第七章机械能守恒定律
第8节机械能守恒定律
专题功和能的关系
包头市百灵庙中学
史殿斌
一、功是能量转化的量度
1.做功的过程总伴随着能量转化的过程。能量的转化必须通过做功来实现。
2.做了多少功就一定有多少相应形式的能量发生了转化。
3.表达式：W=ΔE
二、做功和能量转化的对应关系
1．重力做功等于重力势能的转化。
重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。
WG=-ΔEP=EP1-EP2
2．弹簧的弹力做功等于弹性势能的转化。
弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加。
WF=-ΔEP=EP1-EP2
3．合力对物体做功等于物体动能的变化。
合力做正功，动能增加；合力做负功，动能减少。
W合=ΔEk=Ek2-Ek1
4．除重力和弹簧弹力之外的其它外力对物体做功W其等于物体机械能的变化。
其它力做正功，机械能增加；其它力做负功，机械能减少。
W其=ΔE=E2-E1
5．系统内一对相互作用的滑动摩擦力做的总功，在数值上等于接触面之间产生的内能。也等于系统损失的机械能。即摩擦生热。
W总=-Ff ?s相对=ΔE内
系统内一对相互作用的滑动摩擦力所做功的代数和总为负值。其中s相对为两个物体间相对滑动的相对位移。
【典例试做】
1．一个质量为m的物体以a=2g的加速度竖直向上运动，则在此物体匀加速上升h的过程中，物体的（ ）
A．重力势能增加了2mgh
B．动能增加了2mgh
C．机械能保持不变
D．机械能增加了3mgh?
【解析】
物体受向上的拉力F和重力，由牛顿第二定律：F-mg=ma=m2g，可得：F=3mg
物体上升h的过程中
重力做功为WG=-mgh，
合力做功为W合=2mgh，
拉力做功为WF=3mgh，
根据功和能的关系可知，故应选BD
【典例试做】
2．一物体以100J的初动能从粗糙斜面底端滑上，当物体的动能减少20J时，物体的机械能减少8J。求物体再次回到斜面底端的动能。
【解析】
由功和能的关系可知：物体从粗糙斜面底端上滑时，有重力做负功和摩擦力做负功。当合力做功20J时，摩擦力做功8J。则物体到达斜面最高点时，物体克服合力做功是100J，物体克服摩擦力做功是40J。因此，物体从斜面底端上滑到再次回到斜面底端的全过程中，物体克服摩擦力做的总功是80J。所以物体回到斜面底端的动能是20J。
【典例试做】
3．如图所示，长度为5m的水平传送带在电动机的带动下保持2m/s 的速度匀速运动。一质量为1kg的物体与传送带间的动摩擦因数为0.2。现将该物体无初速地放到传送带上的最左端，当物体被传送到最右端时。试求：
（1）传送带对物体做的功
（2）物体对传送带做的功
（3）传送物体因摩擦产生的热
（4）电动机需要多消耗的电能
【解析】
物体在滑动摩擦力作用下加速运动，达到皮带速度后，匀速运动。则：μmg=ma，a=2m/s，t=1s，x=1m。
（1）摩擦力对物体做功W1=μmg·x=2J
（2）摩擦力对皮带做功W2=-μmg·vt=-4J
（3）摩擦力做的总功W总=W1+W2=-2J，因此传送物体产生的热Q=2J
（4）电动机多消耗的电能E转化为物体的动能Ek和产生的热能Q
E=Ek+Q=W1+Q=4J
课堂训练
1．质量为m的物体，由静止开始下落，下落的加速度为4g/5，在物体下落h的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．物体的动能增加了4mgh/5
B．物体的机械能减少了4mgh/5
C．物体克服阻力所做的功为mgh/5
D．物体的重力势能减少了mgh
ACD
2．质量为m的物体从倾角为30°的斜面上由静止开始下滑位移x，物体与斜面之间的动摩擦因数μ= /4，下列说法中正确的是（ ）
A．物体的动能增加mgx/8?
B．物体的重力势能减少mgx/8
C．物体克服阻力所做的功为3mgx/8?
D．物体的机械能减少mgx/2
AC
3．如图所示，物块以60J的初动能从斜面底端沿斜面向上滑动，当它的动能减少为零时，重力势能增加了45J，则物块回到斜面底端时的动能为（ ）
A．15J
B．20J
C．30J
D．45J?
C
4．如图所示，物块以100J的初动能从斜面底端向上滑行，第一次经过P点时，它的动能比最初减小了60J，重力势能比最初增加了45J，那么，物体滑到最高处时的重力势能是 J，返回底端时的末动能是 J。那么物块第二次
经过P点时的重力
势能是 J，
动能是 J。
（斜面底端所在平面为零势能面）
75
50
45
20
5.一块质量为m的木块放在地面上，用一根弹簧连着木块，如图所示，用恒力F拉弹簧，使木块离开地面，如果力F的作用点向上移动的距离为h，则（ ）
A．木块的重力势能增加了mgh?????
B．木块的机械能增加了Fh
C．拉力所做的功为Fh????????????
D．木块的动能增加了Fh
C
6.如图所示，木块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功为W1，生热为Q1；第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，仍将A拉到B右端，这次F做功为W2，生热为Q2；则应有（ ）
A.?W1＜W2，Q1＝Q2
B.?W1＝W2，Q1＝Q2
C.?W1＜W2，Q1＜Q2
D.?W1＝W2，Q1＜Q2
A
7.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沿水平方向射中木块，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，木块前进距离为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，则下列关系中正确的是（ ）
A.FL= Mv2
B．Fs= mv2
C．F(L+s)= mv02- mv2
D．Fs= mv02- (M+m)v2
ACD
8.如图所示，质量为M的电梯在其底板上放置一质量为m的物体，钢索拉着电梯由静止开始向上做加速运动，当上升高度为h时，速度达到v，则（ ）
A．物体所受合力做的功
等于mgh+mv2/2
B．地板对物体的支持力
做的功等于mgh+mv2/2
C．钢索的拉力做的功等于Mgh+Mv2/2
D．钢索的拉力做的功大于Mgh+Mv2/2
BD
9．如图为某探究活动小组设计的节能运输系统，斜面轨道倾角为30°，质量为?M?的木箱与轨道的动摩擦因数为 /6?。木箱在轨道顶点时，自动装置将质量为?m?的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将
货物卸下，然后木箱
恰好被弹回到轨道顶
端。再重复上述过程。
下列选项正确的是（ ）
A．m＝M
B．m＝2M
C．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度
D．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
BC
8．如图所示为一皮带传送装置，其中AB段水平，长度L=4m，BC段倾斜，长度足够长，倾角为θ=370，AB和BC在B点通过一段极短的圆弧连接
（图中未画出
圆弧）传送带
以v=4m/s的恒
定速率顺时针
运转。
现将一质量m=1kg的工件（可看做质点）无初速度地放在A点，已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.5。求：
（1）工件从A点开始至第一次到达B点过程中，工件与传送带间因摩擦而产生的热量Q1
（2）工件从第一次到达B点至第二次到达B点的过程中，工件与传送带间因摩擦而产生的热量Q2
（3）工件从第二次到达B点至第三次到达B点的过程中，工件与传送带间因摩擦而产生的热量Q3
Q1=8J
Q2=64J
Q3=32J