摩擦力做功与能量转化问题.pptx

二、功能关系二、功能关系1 1功是功是_ _ _的量度，即做了多少功的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化就有多少能量发生了转化2.2.力学中基本功能关系力学中基本功能关系、Ek 、Ep 、E机机 能量转化能量转化W合合-WGW外外 1 1 已知货物的质量为已知货物的质量为m,m,在某段时间内起重在某段时间内起重机将货物以机将货物以a a的加速度加速升高的加速度加速升高h,h,则在这段时则在这段时间内叙述正确的是间内叙述正确的是(重力加速度为重力加速度为g)()g)()A.A.货物的动能一定增加货物的动能一定增加mah-mghmah-mgh B.B.货物的机械能一定增加货物的机械能一定增加mahmah C.C.货物的重力势能一定增加货物的重力势能一定增加mghmgh D.D.货物的机械能一定增加货物的机械能一定增加mah+mghmah+mgh当堂反馈当堂反馈2 2一质量均匀的不可伸长的绳索一质量均匀的不可伸长的绳索(其重力不其重力不可忽略可忽略)A A、B B两端固定在天花板上，如图两端固定在天花板上，如图5 54 43 3所示，今在最低点所示，今在最低点C C施加一竖直向下施加一竖直向下的力将绳索拉至的力将绳索拉至D D点，在此过程中，绳索的点，在此过程中，绳索的重心位置将重心位置将()图图543A A逐渐升高逐渐升高B B逐渐降低逐渐降低C C先降低后升高先降低后升高 D D始终不变始终不变广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制 专题专题 摩擦力做功与摩擦力做功与能量转化问题能量转化问题 第七章第七章第七章第七章 机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制静静静静摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力做做做做功功功功的的的的特特特特点点点点 如如如如图图1 1 1 1，放在水平桌面上的物体，放在水平桌面上的物体，放在水平桌面上的物体，放在水平桌面上的物体A A A A在水平拉力在水平拉力在水平拉力在水平拉力F F F F的作用下未的作用下未的作用下未的作用下未动动，则则桌面桌面桌面桌面对对A A A A向左的静摩擦力做不做功？向左的静摩擦力做不做功？向左的静摩擦力做不做功？向左的静摩擦力做不做功？如如如如图图2 2 2 2，A A A A和和和和B B B B叠放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力叠放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力叠放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力叠放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力F F F F的的的的作用下，作用下，作用下，作用下，A A A A和和和和B B B B一起向右加速运一起向右加速运一起向右加速运一起向右加速运动动，则则B B B B对对A A A A的静摩擦力做不做的静摩擦力做不做的静摩擦力做不做的静摩擦力做不做功？功？功？功？A A A A对对B B B B的静摩擦力的静摩擦力的静摩擦力的静摩擦力做不做功？做不做功？做不做功？做不做功？静摩擦力做功的特点是：静摩擦力做功的特点是：静摩擦力做功的特点是：静摩擦力做功的特点是：静摩擦力可以做正功，也可以做静摩擦力可以做正功，也可以做静摩擦力可以做正功，也可以做静摩擦力可以做正功，也可以做负负功，功，功，功，还还可以不做功。可以不做功。可以不做功。可以不做功。相互作用的一相互作用的一相互作用的一相互作用的一对对静摩擦力做功的代数和静摩擦力做功的代数和静摩擦力做功的代数和静摩擦力做功的代数和总总等于零。等于零。等于零。等于零。在静摩擦力做功的在静摩擦力做功的在静摩擦力做功的在静摩擦力做功的过过程中，只有机械能的相互程中，只有机械能的相互程中，只有机械能的相互程中，只有机械能的相互转转移（移（移（移（静摩静摩静摩静摩擦力起着擦力起着擦力起着擦力起着传递传递机械能的作用机械能的作用机械能的作用机械能的作用），而没有机械能），而没有机械能），而没有机械能），而没有机械能转转化化化化为为其它形其它形其它形其它形式的能。式的能。式的能。式的能。广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制滑滑滑滑动动动动摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力做做做做功功功功的的的的特特特特点点点点 如如如如图图3 3 3 3，物，物，物，物块块A A A A在水平桌面上，在外力在水平桌面上，在外力在水平桌面上，在外力在水平桌面上，在外力F F F F的作用下向右运的作用下向右运的作用下向右运的作用下向右运动动，桌面桌面桌面桌面对对A A A A向左的滑向左的滑向左的滑向左的滑动动摩擦力摩擦力摩擦力摩擦力做不做功做不做功做不做功做不做功？A A A A对对桌面的滑桌面的滑桌面的滑桌面的滑动动摩擦力摩擦力摩擦力摩擦力做不做功？做不做功？做不做功？做不做功？广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制滑滑滑滑动动动动摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力做做做做功功功功的的的的特特特特点点点点 如如如如图图4 4 4 4，上表面不光滑的，上表面不光滑的，上表面不光滑的，上表面不光滑的长长木板，木板，木板，木板，放在光滑的水平地面上，一小放在光滑的水平地面上，一小放在光滑的水平地面上，一小放在光滑的水平地面上，一小铁铁块块以速度以速度以速度以速度V V V V 从木板的左端滑上木从木板的左端滑上木从木板的左端滑上木从木板的左端滑上木板，当板，当板，当板，当铁块铁块和木板相和木板相和木板相和木板相对对静止静止静止静止时时木木木木板相板相板相板相对对地面滑地面滑地面滑地面滑动动的距离的距离的距离的距离为为S S S S，小，小，小，小铁块铁块相相相相对对木板滑木板滑木板滑木板滑动动的距离的距离的距离的距离为为d d d d，滑滑滑滑动动摩擦力摩擦力摩擦力摩擦力对铁块对铁块所做的功所做的功所做的功所做的功为为：WWf f铁铁f(Sf(Sd)d)根据根据根据根据动动能定理，能定理，能定理，能定理，铁块动铁块动能的能的能的能的变变化量化量化量化量为为：E Ek k铁铁WWf f铁铁f f（S Sd d）式表明，铁块从开始滑动到相式表明，铁块从开始滑动到相式表明，铁块从开始滑动到相式表明，铁块从开始滑动到相对木板静止的过程中，其动能减对木板静止的过程中，其动能减对木板静止的过程中，其动能减对木板静止的过程中，其动能减少。那么，铁块减少的动能转化少。那么，铁块减少的动能转化少。那么，铁块减少的动能转化少。那么，铁块减少的动能转化为什么能量了呢？为什么能量了呢？为什么能量了呢？为什么能量了呢？以木板为研究对象，滑动摩擦力对木板所做的功为：以木板为研究对象，滑动摩擦力对木板所做的功为：以木板为研究对象，滑动摩擦力对木板所做的功为：以木板为研究对象，滑动摩擦力对木板所做的功为：WWf f板板板板f Sf S 根据动能定理，木板动能的变化量为：根据动能定理，木板动能的变化量为：根据动能定理，木板动能的变化量为：根据动能定理，木板动能的变化量为：E Ek k板板板板WWf f板板板板fSfS 将将将将、两式相加得：两式相加得：两式相加得：两式相加得：E Ek k铁铁铁铁 E Ek k板板板板f d f d 式表明木板的动能是增加的，由于木式表明木板的动能是增加的，由于木式表明木板的动能是增加的，由于木式表明木板的动能是增加的，由于木板所受摩擦力的施力物体是铁块，可见板所受摩擦力的施力物体是铁块，可见板所受摩擦力的施力物体是铁块，可见板所受摩擦力的施力物体是铁块，可见铁块减小的动能有一部分（铁块减小的动能有一部分（铁块减小的动能有一部分（铁块减小的动能有一部分（f Sf Sf Sf S）转化）转化）转化）转化为木板的动能。为木板的动能。为木板的动能。为木板的动能。表明铁块和木板组成的系统的机械能的减少量等于滑动摩擦力与铁块相表明铁块和木板组成的系统的机械能的减少量等于滑动摩擦力与铁块相表明铁块和木板组成的系统的机械能的减少量等于滑动摩擦力与铁块相表明铁块和木板组成的系统的机械能的减少量等于滑动摩擦力与铁块相对木板的位移的乘积，这部分能量转化为系统的内能。对木板的位移的乘积，这部分能量转化为系统的内能。对木板的位移的乘积，这部分能量转化为系统的内能。对木板的位移的乘积，这部分能量转化为系统的内能。广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制滑滑滑滑动动动动摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力做做做做功功功功的的的的特特特特点点点点综综上所述，滑上所述，滑上所述，滑上所述，滑动动摩擦力做功有以下特点：摩擦力做功有以下特点：摩擦力做功有以下特点：摩擦力做功有以下特点：滑滑滑滑动动摩擦力可以摩擦力可以摩擦力可以摩擦力可以对对物体做正功，也可以物体做正功，也可以物体做正功，也可以物体做正功，也可以对对物体做物体做物体做物体做负负功，功，功，功，还还可以不做功。可以不做功。可以不做功。可以不做功。相互摩擦的系相互摩擦的系相互摩擦的系相互摩擦的系统统内，一内，一内，一内，一对对滑滑滑滑动动摩擦力所做的功摩擦力所做的功摩擦力所做的功摩擦力所做的功总总为负值为负值，其，其，其，其绝对值绝对值等于滑等于滑等于滑等于滑动动摩擦力与摩擦力与摩擦力与摩擦力与相相相相对对位移位移位移位移d d d d 的乘的乘的乘的乘积积，且等于系，且等于系，且等于系，且等于系统损统损失的机械能。失的机械能。失的机械能。失的机械能。一一一一对对滑滑滑滑动动摩擦力做功的摩擦力做功的摩擦力做功的摩擦力做功的过过程中，能量的程中，能量的程中，能量的程中，能量的转转化有两化有两化有两化有两种情况：种情况：种情况：种情况：一是相互摩擦的物体一是相互摩擦的物体一是相互摩擦的物体一是相互摩擦的物体间间机械能的机械能的机械能的机械能的转转移；移；移；移；二是机械能二是机械能二是机械能二是机械能转转化化化化为为内能。内能。内能。内能。广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制摩摩摩摩擦擦擦擦生生生生热热热热摩擦生摩擦生摩擦生摩擦生热热是指滑是指滑是指滑是指滑动动摩擦生摩擦生摩擦生摩擦生热热，静摩擦不会生，静摩擦不会生，静摩擦不会生，静摩擦不会生热热。产产生的生的生的生的热热Q Q Q Q 等于系等于系等于系等于系统统机械能的减少机械能的减少机械能的减少机械能的减少 E E E E机机机机，又等于，又等于，又等于，又等于滑滑滑滑动动摩擦力乘以摩擦力乘以摩擦力乘以摩擦力乘以相相相相对对位移位移位移位移d d，即，即，即，即 广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制巩巩巩巩固固固固练练练练习习习习如图所示，木块如图所示，木块A A放在木块放在木块B B的左端，用恒力的左端，用恒力F F将将A A拉拉至至B B的右端，第一次将的右端，第一次将B B固定在地面上，固定在地面上，F F做功为做功为W1W1，生热为生热为Q1Q1；第二次让；第二次让B B可以在光滑地面上自由滑动，可以在光滑地面上自由滑动，这次这次F F做功为做功为W2W2，生热为，生热为Q2Q2，则应有：，则应有：A AW1W1W2W2，Q1 Q1 Q2Q2 B BW1W1W2W2，Q1 Q1 Q2Q2 C CW1W1W2W2，Q1 Q1 Q2Q2 D DW1W1W2W2，Q1 Q1 Q2Q2广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制巩巩巩巩固固固固练练练练习习习习一木一木一木一木块块放在光滑水平面上，一子放在光滑水平面上，一子放在光滑水平面上，一子放在光滑水平面上，一子弹弹水平射入木水平射入木水平射入木水平射入木块块中，中，中，中，射入深度射入深度射入深度射入深度为为d d d d，平均阻力，平均阻力，平均阻力，平均阻力为为f f f f。设设木木木木块块离出离出离出离出发发点距离点距离点距离点距离为为S S S S 时时开始匀速前开始匀速前开始匀速前开始匀速前进进，下列判断正确的是（，下列判断正确的是（，下列判断正确的是（，下列判断正确的是（）A A A Af S f S f S f S 量度子量度子量度子量度子弹损弹损失的失的失的失的动动能能能能 B B B Bf f f f（S S S Sd d d d）量度子）量度子）量度子）量度子弹损弹损失的失的失的失的动动能能能能C C C C f d f d f d f d 量度子量度子量度子量度子弹损弹损失的失的失的失的动动能能能能 D D D D f d f d f d f d 量度子量度子量度子量度子弹弹、木、木、木、木块块系系系系统总统总机械能的机械能的机械能的机械能的损损失失失失BDBDSd广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制巩巩巩巩固固固固练练练练习习习习电机带动水平传送带以速度电机带动水平传送带以速度v v匀速传动，一质量为匀速传动，一质量为m m的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为带之间的动摩擦因数为，如图所示，当小木块与，如图所示，当小木块与传送带相对静止时，求：传送带相对静止时，求：（1 1）小木块获得的动能；）小木块获得的动能；（2 2）摩擦过程中产生的摩擦热）摩擦过程中产生的摩擦热.（3 3）这一过程中电机消耗的电能）这一过程中电机消耗的电能广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制巩巩巩巩固固固固练练练练习习习习如如如如图图所示，水平方向的所示，水平方向的所示，水平方向的所示，水平方向的传传送送送送带带以以以以2m/s2m/s2m/s2m/s的速度匀速运的速度匀速运的速度匀速运的速度匀速运动动，把一，把一，把一，把一质质量量量量为为2kg 2kg 2kg 2kg 的小物体的小物体的小物体的小物体轻轻轻轻放在放在放在放在传传送送送送带带的左端，的左端，的左端，的左端，经过经过4s 4s 4s 4s 物体到达物体到达物体到达物体到达传传送送送送带带的右端。已知物体与的右端。已知物体与的右端。已知物体与的右端。已知物体与传传送送送送带带间间的的的的动动摩擦因数摩擦因数摩擦因数摩擦因数 0.20.20.20.2（g g g g取取取取10m/s10m/s10m/s10m/s2 2 2 2）。求：）。求：）。求：）。求：（1 1 1 1）传传送送送送带带的的的的长长度；度；度；度；（2 2 2 2）这这一一一一过过程中摩擦力程中摩擦力程中摩擦力程中摩擦力对对物体所做的功；物体所做的功；物体所做的功；物体所做的功；（3 3 3 3）这这个个个个过过程中由于物体与程中由于物体与程中由于物体与程中由于物体与传传送送送送带带的摩擦而的摩擦而的摩擦而的摩擦而转转化化化化为为内能的数内能的数内能的数内能的数值值。7m4J4J广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制小小小小结结结结1 1 1 1、一个物体在另一个物体表面上相、一个物体在另一个物体表面上相、一个物体在另一个物体表面上相、一个物体在另一个物体表面上相对对运运运运动时动时，发热发热产产生的内能等于滑生的内能等于滑生的内能等于滑生的内能等于滑动动摩擦力与摩擦力与摩擦力与摩擦力与两物体相两物体相两物体相两物体相对对位移位移位移位移的的的的积积。2 2 2 2、静摩擦力静摩擦力静摩擦力静摩擦力对对物体做功没有相物体做功没有相物体做功没有相物体做功没有相对对位移位移位移位移,因此不会因此不会因此不会因此不会产产生内能生内能生内能生内能!（静摩擦力起着（静摩擦力起着（静摩擦力起着（静摩擦力起着传递传递机械能的作用）机械能的作用）机械能的作用）机械能的作用）3 3 3 3、系系系系统发热损统发热损失的能量失的能量失的能量失的能量Q=mgSQ=mgSQ=mgSQ=mgS相相相相对对=E=E=E=E初初初初-E-E-E-E末末末末 (E(E(E(E初初初初和和和和E E E E末末末末分分分分别为别为系系系系统统始末状始末状始末状始末状态态的机械能的机械能的机械能的机械能)总总之，功是一个之，功是一个之，功是一个之，功是一个过过程量，滑程量，滑程量，滑程量，滑动动摩擦力摩擦力摩擦力摩擦力对对物体做功与路径物体做功与路径物体做功与路径物体做功与路径有关。只要我有关。只要我有关。只要我有关。只要我们认们认真真真真审题审题，善于，善于，善于，善于发现问题发现问题，不断，不断，不断，不断进进行小行小行小行小结结，就能就能就能就能发现发现滑滑滑滑动动摩擦力做功摩擦力做功摩擦力做功摩擦力做功规规律，在律，在律，在律，在规规律下解律下解律下解律下解题题就会得心就会得心就会得心就会得心应应手手手手,随心所欲。随心所欲。随心所欲。随心所欲。广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制巩巩巩巩固固固固练练练练习习习习如如如如图图所示，一所示，一所示，一所示，一质质量量量量为为m m m m的物的物的物的物块块从从从从倾倾角角角角为为606060600 0 0 0的斜面上的斜面上的斜面上的斜面上的的的的A A A A点由静止点由静止点由静止点由静止释释放，下滑到放，下滑到放，下滑到放，下滑到B B B B点点点点时时与与与与挡挡板碰撞，碰撞板碰撞，碰撞板碰撞，碰撞板碰撞，碰撞后物后物后物后物块块以碰前的速率反以碰前的速率反以碰前的速率反以碰前的速率反弹弹沿斜面向上滑沿斜面向上滑沿斜面向上滑沿斜面向上滑动动。若物。若物。若物。若物块块与斜面与斜面与斜面与斜面间间的的的的动动摩擦因数是摩擦因数是摩擦因数是摩擦因数是 0.10.10.10.1，AB=1.73mAB=1.73mAB=1.73mAB=1.73m。求：。求：。求：。求：（1 1 1 1）物）物）物）物块块最最最最终终停在何停在何停在何停在何处处；（2 2 2 2）物）物）物）物块块在全在全在全在全过过程中运程中运程中运程中运动动的路程。的路程。的路程。的路程。参考答案：参考答案：参考答案：参考答案：（1 1）停在）停在）停在）停在B B处处处处 （2 2）30m30m广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制巩巩巩巩固固固固练练练练习习习习如如如如图图所示，所示，所示，所示，质质量量量量为为2kg 2kg 2kg 2kg 的物体，在的物体，在的物体，在的物体，在倾倾角角角角为为 303030300 0 0 0的斜的斜的斜的斜面上自面上自面上自面上自A A A A点向点向点向点向B B B B点下滑，点下滑，点下滑，点下滑，AB=4.8mAB=4.8mAB=4.8mAB=4.8m。物体在。物体在。物体在。物体在A A A A点的速率点的速率点的速率点的速率为为v v v vA A A A=3m/s=3m/s=3m/s=3m/s，物体到，物体到，物体到，物体到B B B B点点点点时时开始开始开始开始压缩弹压缩弹簧，当簧，当簧，当簧，当弹弹簧被簧被簧被簧被压缩压缩了了了了20cm20cm20cm20cm到最短到最短到最短到最短时时，物体在，物体在，物体在，物体在C C C C点。斜面点。斜面点。斜面点。斜面对对物体的摩物体的摩物体的摩物体的摩擦力擦力擦力擦力f f f f8N8N8N8N，弹弹簧的簧的簧的簧的质质量可忽略不量可忽略不量可忽略不量可忽略不计计，若物体能沿斜，若物体能沿斜，若物体能沿斜，若物体能沿斜面面面面弹弹回到回到回到回到B B B B点的上方，求物体向上点的上方，求物体向上点的上方，求物体向上点的上方，求物体向上弹弹回能达到的最高回能达到的最高回能达到的最高回能达到的最高点距点点距点点距点点距点C C C C的高度差（的高度差（的高度差（的高度差（g g g g取取取取10m/s10m/s10m/s10m/s2 2 2 2）。）。）。）。参考答案：参考答案：0.53m广东省恩平市第一中学广东省恩平市第一中学 胡文海制胡文海制巩巩巩巩固固固固练练练练习习习习一一一一传传送送送送带带装置示意装置示意装置示意装置示意图图如如如如图图，其中，其中，其中，其中传传送送送送带经过带经过ABABABAB区域区域区域区域时时是水平是水平是水平是水平的，的，的，的，经过经过BCBCBCBC区域区域区域区域时变为圆时变为圆弧形（弧形（弧形（弧形（圆圆弧由光滑模板形成，弧由光滑模板形成，弧由光滑模板形成，弧由光滑模板形成，为为画画画画出），出），出），出），经过经过CDCDCDCD区域区域区域区域时时是是是是倾倾斜的，斜的，斜的，斜的，ABABABAB和和和和CDCDCDCD都与都与都与都与BCBCBCBC相切。相切。相切。相切。现现将将将将大量的大量的大量的大量的质质量均量均量均量均为为m m m m的小的小的小的小货货箱一个一个在箱一个一个在箱一个一个在箱一个一个在A A A A处处放到放到放到放到传传送送送送带带上，放上，放上，放上，放置置置置时时初速初速初速初速为为零，零，零，零，经传经传送送送送带带运送到运送到运送到运送到D D D D处处，D D D D和和和和A A A A的高度差的高度差的高度差的高度差为为h h h h。稳稳定工作定工作定工作定工作时传时传送送送送带带速度不速度不速度不速度不变变，CDCDCDCD段上各箱等距排列，相段上各箱等距排列，相段上各箱等距排列，相段上各箱等距排列，相邻邻两两两两箱的距离箱的距离箱的距离箱的距离为为L L L L。每个箱子在。每个箱子在。每个箱子在。每个箱子在A A A A处处投放后，在到达投放后，在到达投放后，在到达投放后，在到达B B B B之前已之前已之前已之前已经经相相相相对对于于于于传传送送送送带带静止，且以后也不再滑静止，且以后也不再滑静止，且以后也不再滑静止，且以后也不再滑动动（忽略（忽略（忽略（忽略经经BCBCBCBC段段段段时时的微小的微小的微小的微小滑滑滑滑动动）。已知在一段相当）。已知在一段相当）。已知在一段相当）。已知在一段相当长长的的的的时间时间T T T T内，共运送小内，共运送小内，共运送小内，共运送小货货箱的数箱的数箱的数箱的数目目目目为为N N N N。这这装置由装置由装置由装置由电动电动机机机机带动带动，传传送送送送带带与与与与轮轮子子子子间间无相无相无相无相对对滑滑滑滑动动，不不不不计轮轴处计轮轴处的摩擦。求的摩擦。求的摩擦。求的摩擦。求电动电动机的平均机的平均机的平均机的平均输输出功率出功率出功率出功率P P P P。BLLACD