第四节功能关系能量守恒
【基本概念、规律】
一、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．几种常见的功能关系
二、能量守恒定律
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别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变．
考点一功能关系的应用
1．若涉及总功(合外力的功)，用动能定理分析．
2．若涉及重力势能的变化，用重力做功与重力势能变化的关系分析．
3．若涉及弹性势能的变化，用弹力做功与弹性势能变化的关系分析．
4．若涉及电势能的变化，用电场力做功与电势能变化的关系分析．
5．若涉及机械能变化，用其他力(除重力和系统内弹力之外)做功与机械能变化的关系分析．
6．若涉及摩擦生热，用滑动摩擦力做功与内能变化的关系分析．
考点二摩擦力做功的特点及应用1．静摩擦力做功的特点
(1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．
(2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零．
(3)静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为内能．
2．滑动摩擦力做功的特点
(1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．
(2)相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果：
①机械能全部转化为内能；
②有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另外一部分转化为内能．
(3)摩擦生热的计算：
为相互摩擦的两个物体间的相对路程．
考点三能量守恒定律及应用
列能量守恒定律方程的两条基本思路：
1．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等；
2．某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．
3.能量转化问题的解题思路
(1)当涉及摩擦力做功，机械能不守恒时，一般应用能的转化和守恒定律．
(2)解题时，首先确定初末状态，然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量总和
【思想方法与技巧】传送带模型中的功能问题1．模型概述
传送带模型典型的有水平和倾斜两种情况，涉及功能角度的问题主要有：
求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解．
2．传送带模型问题中的功能关系分析
4.(1)水平传送带：共速后不受摩擦力，不再有能量转化．倾斜传送带：共速后仍有静摩擦力，仍有能量转移．
(2)滑动摩擦力做功，其他能量转化为内能，静摩擦力做功，不产生内能．
功能观点在解决实际问题中的应用在新课程改革的形势下，高考命题加大了以生产、生活、科技为背景的试题比重，在实际问题中如何分析做功、分析能量的转化，是考生应具备的一种能力.
一、在体育运动中的应用
二、在生产科技中的应用
实验五探究动能定理一、实验目的
通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系．
二、实验原理
探究功与速度变化的关系，可用如实验原理图所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v，最后通过数据分析得出速度变化与功的关系．
三、实验器材
橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等．
四、实验步骤
1．垫高木板的一端，平衡摩擦力．
2．拉伸的橡皮筋对小车做功：
(1)用一条橡皮筋拉小车——做功W.
(2)用两条橡皮筋拉小车——做功2W.
(3)用三条橡皮筋拉小车——做功3W.
3．测出每次做功后小车获得的速度．
4．分别用各次实验测得的v和W绘制W－v或W－v2、W－v3……图象，直到明确得出W和v的关系．
五、实验结论
物体速度v与外力做功W间的关系W∝v2.
一、数据处理
1．求小车的速度：利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离x，
二、误差分析
1．误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比．
2．没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差．
3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差．
三、注意事项
1．平衡摩擦力的方法是轻推小车，由打在纸带上的点是否均匀判断小车是否匀速运动．
2．测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的．
3．橡皮筋应选规格一样的．力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值．
4．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．
实验六验证机械能守恒定律基本要求
一、实验目的
验证机械能守恒定律．
二、实验原理
通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律．
三、实验器材
打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线两根．
四、实验步骤
1．安装置：按实验原理图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路．
2．打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方．先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落．更换纸带重复做3次～5次实验．
五、实验结论
在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒
一、验证方案
方案一：利用起始点和第n点计算．
3．如果在实验误差允许的范围内，
方案三：图象法．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点
则验证了机械能守恒定律
二、误差分析
1．测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值．
2．系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，
力势能的减少量ΔEp＝mghn，改进办法是调整安装的器材，尽可能地减小阻力．
三、注意事项
1．打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以减少摩擦阻力．
2．重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．
3．测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用
我是你的物理老师老杨，每天更新高中物理知识点，真题，学习方法，喜欢的小伙伴关注我哟，求点赞，求硬币，三连支持我哦！记得收藏学习呀，欢迎小伙伴在评论区留下你的想法和建议，老师看到这些问题，就会在下方回复呀。