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、能量守恒定理
1．内容：能量既不会陡然形成，也不会陡然消失，它只能从一种方式转化为另一种方式，或则从一个物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总数保持不变．
考点一功能关系的应用
1．若涉及总功(合外力的功)，用动能定律剖析．
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剖析．
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剖析．
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剖析．
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剖析．
6．若涉及磨擦生热，用滑动磨擦力做功与内能变化的关系剖析．
考点二磨擦力做功的特性及应用
1．静磨擦力做功的特征
(1)静磨擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．
(2)互相作用的一对静磨擦力做功的代数和总等于零．
(3)静磨擦力做功时，只有机械能的互相转移，不会转化为内能．
2．滑动磨擦力做功的特征
(1)滑动磨擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．
(2)互相间存在滑动磨擦力的系统内，一对滑动磨擦力做功将形成两种可能疗效：
①机械能全部转化为内能；
②有一部份机械能在互相磨擦的物体间转移，另外一部份转化为内能．
(3)磨擦生热的估算：
为互相磨擦的两个物体间的相对路程．
考点三能量守恒定理及应用
列能量守恒定理多项式的两条基本思路：
1．某种方式的能量降低，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．某个物体的能量降低，一定存在其他物体的能量降低，且降低量和降低量一定相等．
3.能量转化问题的解题思路
(1)当涉及磨擦力做功，机械能不守恒时，通常应用能的转化和守恒定理．
(2)解题时，首先确定初末状态，之后剖析状态变化过程中哪种方式的能量降低，哪种方式的能量降低，求出降低的能量总和
【思想方式与方法】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、物体和传送带因为相对滑动而形成的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常根据功能关系或能量守恒定理求解．
2．传送带模型问题中的功能关系剖析
4.(1)水平传送带：共速后不受磨擦力，不再有能量转化．倾斜传送带：共速后仍有静磨擦力，仍有能量转移．
(2)滑动磨擦力做功，其他能量转化为内能，静磨擦力做功，不形成内能．
功能观点在解决实际问题中的应用
在新课程变革的形势下，中考命题加强了以生产、生活、科技为背景的试卷比重，在实际问题中怎样剖析做功、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
实验五探究动能定律
一、实验目的
通过实验探究外力对物体做功与物体速率的关系．
二、实验原理
探究功与速率变化的关系，可用如实验原理图所示的装置进行实验，通过降低橡皮筋的条数使橡皮筋对货车做的功成倍降低高中物理滑动摩擦力，再通过打点计时器和纸带来检测每次实验后货车的末速率v，最后通过数据剖析得出速率变化与功的关系．
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，平衡磨擦力．
2．拉伸的橡皮筋对货车做功：
(1)用一条橡皮筋拉大车——做功W.
(2)用两条橡皮筋拉大车——做功2W.
(3)用三条橡皮筋拉大车——做功3W.
3．测出每次做功后货车获得的速率．
4．分别用各次实验测得的v和W勾画W－v或W－v2、W－v3……图象，直至明晰得出W和v的关系．
五、实验推论
物体速率v与外力做功W间的关系W∝v2.
一、数据处理
1．求货车的速率：利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离x，
二、误差剖析
1．偏差的主要来源是橡皮筋的宽度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成反比．
2．没有完全平衡磨擦力或平衡磨擦力时夹角过大也会导致偏差．
3．借助打上点的纸带估算货车的速率时，检测不准带来偏差．
三、注意事项
1．平衡磨擦力的方式是轻推货车，由打在纸带上的点是否均匀判定货车是否匀速运动．
2．测货车速率时高中物理滑动摩擦力，纸带上的点应选均匀部份的．
3．橡皮筋应选尺寸一样的．力对货车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，何必估算开具体数值．
4．货车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．
实验六验证机械能守恒定理
基本要求
一、实验目的
验证机械能守恒定理．
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降低量和相应过程动能的降低量，若两者相等，说明机械能守恒，因而验证机械能守恒定理．
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：按实验原理图将检测、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紧靠打点计时器的地方．先接通电源，后抬起纸带，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、实验推论
在偏差容许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒
一、验证方案
方案一：借助起始点和第n点估算．
3．假若在实验偏差容许的范围内，
方案三：图像法．从纸带上选定多个点，检测从第一点到其余各点的下落高度h，并估算各点
则验证了机械能守恒定理
二、误差剖析
1．检测偏差：减少检测偏差的方式，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检测完，二是多测几次取平均值．
2．系统偏差：因为重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，
力势能的降低量ΔEp＝mghn，改进办法是调整安装的器材，尽可能地减少阻力．
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，以降低磨擦阻力．
2．重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．
3．测宽度，算速率：某时刻的瞬时速率的估算应用