第四節(jié)功能關(guān)系能量守恒
【基本概念、規(guī)律】
一、功能關(guān)系
1．功是能量轉(zhuǎn)化的量度，即做了多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化．
2．幾種常見(jiàn)的功能關(guān)系
二、能量守恒定理
1．內(nèi)容：能量既不會(huì)陡然形成，也不會(huì)陡然消失，它只能從一種方式轉(zhuǎn)化為另一種方式，或則從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總數(shù)保持不變．
考點(diǎn)一功能關(guān)系的應(yīng)用
1．若涉及總功(合外力的功)，用動(dòng)能定律剖析．
2．若涉及重力勢(shì)能的變化，用重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系剖析．
3．若涉及彈性勢(shì)能的變化，用彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系剖析．
4．若涉及電勢(shì)能的變化，用電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系剖析．
5．若涉及機(jī)械能變化，用其他力(除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力之外)做功與機(jī)械能變化的關(guān)系剖析．
6．若涉及磨擦生熱，用滑動(dòng)磨擦力做功與內(nèi)能變化的關(guān)系剖析．
考點(diǎn)二磨擦力做功的特性及應(yīng)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(fù)功，還可以不做功．
(2)互相作用的一對(duì)靜磨擦力做功的代數(shù)和總等于零．
(3)靜磨擦力做功時(shí)，只有機(jī)械能的互相轉(zhuǎn)移，不會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
2．滑動(dòng)磨擦力做功的特征
(1)滑動(dòng)磨擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功．
(2)互相間存在滑動(dòng)磨擦力的系統(tǒng)內(nèi)，一對(duì)滑動(dòng)磨擦力做功將形成兩種可能療效：
①機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
②有一部份機(jī)械能在互相磨擦的物體間轉(zhuǎn)移，另外一部份轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
(3)磨擦生熱的估算：
為互相磨擦的兩個(gè)物體間的相對(duì)路程．
考點(diǎn)三能量守恒定理及應(yīng)用
列能量守恒定理多項(xiàng)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(gè)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(zhuǎn)化問(wèn)題的解題思路
(1)當(dāng)涉及磨擦力做功，機(jī)械能不守恒時(shí)，通常應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定理．
(2)解題時(shí)，首先確定初末狀態(tài)，之后剖析狀態(tài)變化過(guò)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(wèn)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(wèn)題主要有：
求傳送帶對(duì)物體所做的功、物體和傳送帶因?yàn)橄鄬?duì)滑動(dòng)而形成的熱量、因放上物體而使電動(dòng)機(jī)多消耗的電能等，常根據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定理求解．
2．傳送帶模型問(wèn)題中的功能關(guān)系剖析
4.(1)水平傳送帶：共速后不受磨擦力，不再有能量轉(zhuǎn)化．傾斜傳送帶：共速后仍有靜磨擦力，仍有能量轉(zhuǎn)移．
(2)滑動(dòng)磨擦力做功，其他能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，靜磨擦力做功，不形成內(nèi)能．
功能觀點(diǎn)在解決實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用
在新課程變革的形勢(shì)下，中考命題加強(qiáng)了以生產(chǎn)、生活、科技為背景的試卷比重，在實(shí)際問(wèn)題中怎樣剖析做功、分析能量的轉(zhuǎn)化，是考生應(yīng)具備的一種能力.
一、在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用
二、在生產(chǎn)科技中的應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定律
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?span style="display:none">bgE物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究外力對(duì)物體做功與物體速率的關(guān)系．
二、實(shí)驗(yàn)原理
探究功與速率變化的關(guān)系，可用如實(shí)驗(yàn)原理圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)降低橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對(duì)貨車(chē)做的功成倍降低高中物理滑動(dòng)摩擦力，再通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶來(lái)檢測(cè)每次實(shí)驗(yàn)后貨車(chē)的末速率v，最后通過(guò)數(shù)據(jù)剖析得出速率變化與功的關(guān)系．
三、實(shí)驗(yàn)器材
橡皮筋、小車(chē)、木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、鐵釘?shù)龋?span style="display:none">bgE物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1．墊高木板的一端，平衡磨擦力．
2．拉伸的橡皮筋對(duì)貨車(chē)做功：
(1)用一條橡皮筋拉大車(chē)——做功W.
(2)用兩條橡皮筋拉大車(chē)——做功2W.
(3)用三條橡皮筋拉大車(chē)——做功3W.
3．測(cè)出每次做功后貨車(chē)獲得的速率．
4．分別用各次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的v和W勾畫(huà)W－v或W－v2、W－v3……圖象，直至明晰得出W和v的關(guān)系．
五、實(shí)驗(yàn)推論
物體速率v與外力做功W間的關(guān)系W∝v2.
一、數(shù)據(jù)處理
1．求貨車(chē)的速率：利用紙帶上點(diǎn)跡均勻的一段測(cè)出兩點(diǎn)間的距離x，
二、誤差剖析
1．偏差的主要來(lái)源是橡皮筋的寬度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成反比．
2．沒(méi)有完全平衡磨擦力或平衡磨擦力時(shí)夾角過(guò)大也會(huì)導(dǎo)致偏差．
3．借助打上點(diǎn)的紙帶估算貨車(chē)的速率時(shí)，檢測(cè)不準(zhǔn)帶來(lái)偏差．
三、注意事項(xiàng)
1．平衡磨擦力的方式是輕推貨車(chē)，由打在紙帶上的點(diǎn)是否均勻判定貨車(chē)是否勻速運(yùn)動(dòng)．
2．測(cè)貨車(chē)速率時(shí)高中物理滑動(dòng)摩擦力，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部份的．
3．橡皮筋應(yīng)選尺寸一樣的．力對(duì)貨車(chē)做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，何必估算開(kāi)具體數(shù)值．
4．貨車(chē)質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些．
實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理
基本要求
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?span style="display:none">bgE物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理．
二、實(shí)驗(yàn)原理
通過(guò)實(shí)驗(yàn)，求出做自由落體運(yùn)動(dòng)物體的重力勢(shì)能的降低量和相應(yīng)過(guò)程動(dòng)能的降低量，若兩者相等，說(shuō)明機(jī)械能守恒，因而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理．
三、實(shí)驗(yàn)器材
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、重物、刻度尺、鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、導(dǎo)線兩根．
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1．安裝置：按實(shí)驗(yàn)原理圖將檢測(cè)、調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)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(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔用手提著紙帶使重物靜止在緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(fù)做3次～5次實(shí)驗(yàn)．
五、實(shí)驗(yàn)推論
在偏差容許的范圍內(nèi)，自由落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能守恒
一、驗(yàn)證方案
方案一：借助起始點(diǎn)和第n點(diǎn)估算．
3．假若在實(shí)驗(yàn)偏差容許的范圍內(nèi)，
方案三：圖像法．從紙帶上選定多個(gè)點(diǎn)，檢測(cè)從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h，并估算各點(diǎn)
則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定理
二、誤差剖析
1．檢測(cè)偏差：減少檢測(cè)偏差的方式，一是測(cè)下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)下落高度檢測(cè)完，二是多測(cè)幾次取平均值．
2．系統(tǒng)偏差：因?yàn)橹匚锖图垘侣溥^(guò)程中要克服阻力做功，
力勢(shì)能的降低量ΔEp＝mghn，改進(jìn)辦法是調(diào)整安裝的器材，盡可能地減少阻力．
三、注意事項(xiàng)
1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以降低磨擦阻力．
2．重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料．
3．測(cè)寬度，算速率：某時(shí)刻的瞬時(shí)速率的估算應(yīng)用