拓展课 功能关系 能量守恒定律
核心要点 功能关系
[要点归纳]
1.功能关系
(1)功是能量转化的量度,即做了多少功就有多少能量发生了转化。
(2)做功的过程一定伴随着能量的转化,而且能量的转化必须通过做功来实现。
2.几种常见的功能关系
几种常见力做功
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对应的能量变化
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数量关系式
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重力
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正功
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重力势能减少
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WG=-ΔEp
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负功
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重力势能增加
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弹簧的弹力
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正功
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弹性势能减少
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W弹=-ΔEp
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负功
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弹性势能增加
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合力
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正功
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动能增加
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W合=ΔEk
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负功
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动能减少
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重力以外的其他力
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正功
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机械能增加
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W其=ΔE
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负功
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机械能减少
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3.摩擦力做功与能量的转化
类别
比较
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静摩擦力
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滑动摩擦力
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能量的转化方面
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只有能量的转移,而没有能量的转化
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既有能量的转移,又有能量的转化
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一对摩擦力的总功方面
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一对静摩擦力所做功的代数和等于零
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一对滑动摩擦力所做功的代数和不为零,总功W=-fs相对,即相对滑动时产生的热量
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[经典示例]
[例1] 韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1 900 J,他克服阻力做功100 J。韩晓鹏在此过程中( )
A.动能增加了1 900 J
B.动能增加了2 000 J
C.重力势能减小了1 900 J
D.重力势能减小了2 000 J
解析 由题可得:重力做功WG=1 900 J,则重力势能减小1 900 J ,故选项C正确,D错误;由动能定理得,WG-Wf=ΔEk,克服阻力做功Wf=100 J,则动能增加1 800 J,故选项A、B错误。
答案 C
[针对训练1] 如图,一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距l。重力加速度大小为g。在此过程中,外力做的功为( )
A.mgl B.mgl
C.mgl D.mgl
解析 由题意可知,PM段细绳的机械能不变,MQ段细绳的重心升高了,则重力势能增加ΔEp=mg·=mgl,由功能关系可知,在此过程中,外力做的功为W=mgl,故选项A正确,B、C、 D错误。
答案 A
核心要点 能量守恒定律
[要点归纳]
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,能量的总量保持不变。
2.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。
3.表达式