第四節功能關系能量守恒
【基本概念、規律】
一、功能關系
1．功是能量轉化的量度，即做了多少功就有多少能量發生了轉化．
2．幾種常見的功能關系
二、能量守恒定理
1．內容：能量既不會陡然形成，也不會陡然消失，它只能從一種方式轉化為另一種方式，或則從一個物體轉移到別的物體，在轉化和轉移的過程中，能量的總數保持不變．
考點一功能關系的應用
1．若涉及總功(合外力的功)，用動能定律剖析．
2．若涉及重力勢能的變化，用重力做功與重力勢能變化的關系剖析．
3．若涉及彈性勢能的變化，用彈力做功與彈性勢能變化的關系剖析．
4．若涉及電勢能的變化，用電場力做功與電勢能變化的關系剖析．
5．若涉及機械能變化，用其他力(除重力和系統內彈力之外)做功與機械能變化的關系剖析．
6．若涉及磨擦生熱，用滑動磨擦力做功與內能變化的關系剖析．
考點二磨擦力做功的特性及應用
1．靜磨擦力做功的特征
(1)靜磨擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功．
(2)互相作用的一對靜磨擦力做功的代數和總等于零．
(3)靜磨擦力做功時，只有機械能的互相轉移，不會轉化為內能．
2．滑動磨擦力做功的特征
(1)滑動磨擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功．
(2)互相間存在滑動磨擦力的系統內，一對滑動磨擦力做功將形成兩種可能療效：
①機械能全部轉化為內能；
②有一部份機械能在互相磨擦的物體間轉移，另外一部份轉化為內能．
(3)磨擦生熱的估算：
為互相磨擦的兩個物體間的相對路程．
考點三能量守恒定理及應用
列能量守恒定理多項式的兩條基本思路：
1．某種方式的能量降低，一定存在其他方式的能量降低，且降低量和降低量一定相等；
2．某個物體的能量降低，一定存在其他物體的能量降低，且降低量和降低量一定相等．
3.能量轉化問題的解題思路
(1)當涉及磨擦力做功，機械能不守恒時，通常應用能的轉化和守恒定理．
(2)解題時，首先確定初末狀態，之后剖析狀態變化過程中哪種方式的能量降低，哪種方式的能量降低，求出降低的能量總和
【思想方式與方法】傳送帶模型中的功能問題
1．模型概述
傳送帶模型典型的有水平和傾斜兩種情況，涉及功能角度的問題主要有：
求傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶因為相對滑動而形成的熱量、因放上物體而使電動機多消耗的電能等，常根據功能關系或能量守恒定理求解．
2．傳送帶模型問題中的功能關系剖析
4.(1)水平傳送帶：共速后不受磨擦力，不再有能量轉化．傾斜傳送帶：共速后仍有靜磨擦力，仍有能量轉移．
(2)滑動磨擦力做功，其他能量轉化為內能，靜磨擦力做功，不形成內能．
功能觀點在解決實際問題中的應用
在新課程變革的形勢下，中考命題加強了以生產、生活、科技為背景的試卷比重，在實際問題中怎樣剖析做功、分析能量的轉化，是考生應具備的一種能力.
一、在體育運動中的應用
二、在生產科技中的應用
實驗五探究動能定律
一、實驗目的
通過實驗探究外力對物體做功與物體速率的關系．
二、實驗原理
探究功與速率變化的關系，可用如實驗原理圖所示的裝置進行實驗，通過降低橡皮筋的條數使橡皮筋對貨車做的功成倍降低高中物理滑動摩擦力，再通過打點計時器和紙帶來檢測每次實驗后貨車的末速率v，最后通過數據剖析得出速率變化與功的關系．
三、實驗器材
橡皮筋、小車、木板、打點計時器、紙帶、鐵釘等．
四、實驗步驟
1．墊高木板的一端，平衡磨擦力．
2．拉伸的橡皮筋對貨車做功：
(1)用一條橡皮筋拉大車——做功W.
(2)用兩條橡皮筋拉大車——做功2W.
(3)用三條橡皮筋拉大車——做功3W.
3．測出每次做功后貨車獲得的速率．
4．分別用各次實驗測得的v和W勾畫W－v或W－v2、W－v3……圖象，直至明晰得出W和v的關系．
五、實驗推論
物體速率v與外力做功W間的關系W∝v2.
一、數據處理
1．求貨車的速率：利用紙帶上點跡均勻的一段測出兩點間的距離x，
二、誤差剖析
1．偏差的主要來源是橡皮筋的寬度、粗細不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數不成反比．
2．沒有完全平衡磨擦力或平衡磨擦力時夾角過大也會導致偏差．
3．借助打上點的紙帶估算貨車的速率時，檢測不準帶來偏差．
三、注意事項
1．平衡磨擦力的方式是輕推貨車，由打在紙帶上的點是否均勻判定貨車是否勻速運動．
2．測貨車速率時高中物理滑動摩擦力，紙帶上的點應選均勻部份的．
3．橡皮筋應選尺寸一樣的．力對貨車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，何必估算開具體數值．
4．貨車質量應大一些，使紙帶上打的點多一些．
實驗六驗證機械能守恒定理
基本要求
一、實驗目的
驗證機械能守恒定理．
二、實驗原理
通過實驗，求出做自由落體運動物體的重力勢能的降低量和相應過程動能的降低量，若兩者相等，說明機械能守恒，因而驗證機械能守恒定理．
三、實驗器材
打點計時器、電源、紙帶、復寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺(帶鐵夾)、導線兩根．
四、實驗步驟
1．安裝置：按實驗原理圖將檢測、調整好的打點計時器豎直固定在鐵架臺上，接好電路．
2．打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點計時器的限位孔用手提著紙帶使重物靜止在緊靠打點計時器的地方．先接通電源，后抬起紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落．更換紙帶重復做3次～5次實驗．
五、實驗推論
在偏差容許的范圍內，自由落體運動過程機械能守恒
一、驗證方案
方案一：借助起始點和第n點估算．
3．假若在實驗偏差容許的范圍內，
方案三：圖像法．從紙帶上選定多個點，檢測從第一點到其余各點的下落高度h，并估算各點
則驗證了機械能守恒定理
二、誤差剖析
1．檢測偏差：減少檢測偏差的方式，一是測下落距離時都從0點量起，一次將各打點對應下落高度檢測完，二是多測幾次取平均值．
2．系統偏差：因為重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，
力勢能的降低量ΔEp＝mghn，改進辦法是調整安裝的器材，盡可能地減少阻力．
三、注意事項
1．打點計時器要豎直：安裝打點計時器時要豎直架穩，使其兩限位孔在同一豎直平面內，以降低磨擦阻力．
2．重物應選用質量大、體積小、密度大的材料．
3．測寬度，算速率：某時刻的瞬時速率的估算應用