PPT《能量转化和守恒定律》

能量转化和守恒定律 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另一个物体,在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变.

――能量转化和守恒定律 表现形式 一. 功是能量转化的量度 ――功能关系 94年上海高考 例

1、 例2二. 能量转化和守恒定律的应用 1. 电磁感应现象中的能量问题 00年高考12 例3 例4 例5 例6 例7 例8 2.光学和原子物理中的应用―― 例9 00年春北京 00年高考13 00年春北京 5. 例10 例11其它应用 例12 94年高考

8 例13 例14 00年春北京14 摩擦力的功 例15 例16 P 出= P入 变压器 E = m c2 ΔE = Δm c2 质能方程 hν= E2 - E1 玻尔假设 EKm = hν- W 爱因斯坦光电效应方程 E电=W克安 法拉第电磁感应定律 Iεt =I2(R+r)t=qU+ I2 rt 闭合电路欧姆定律 Q = I2Rt 焦耳定律 W = qU = UIt 电功 ΔE = Q+W 热力学第一定律 ΔE =

0 ΔEK +ΔEP =

0 机械能守恒定律 WF = ΔEK +ΔEP = ΔE 功能原理 W合=W1+W2+… = ΔEK 动能定理 数学表达式 表现形式 返回 ⑴重力所做的功等于重力势能的减少 ⑵电场力所做的功等于电势能的减少 ⑶弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少 ⑷合外力所做的功等于动能的增加 ⑸只有重力和弹簧的弹力做功,机械能守恒(6)重力和弹簧的弹力以外的力所做的功等于 机械能的增加(7)克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械 能的减少(8)克服安培力所做的功等于感应电能的增加 ――功是能量转化的量度 功能关系 返回 如图1所示,两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ斜角上,导轨的左端接有电阻R,导轨自身的电阻可忽路不计.斜面处在一匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上.质量为m,电阻可不计的金属棒ab,在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑,并上升h高度,如图所示.在这过程中 A)作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于零(B)作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于mgh 与电阻R上发出的焦耳热之和(C)恒力F与安培力的合力 所作的功等于零(D)恒力F与重力的合力所作的功 等于电阻R上发出的焦耳热 94年上海高考题 θ B R b a F θ B 解析:在金属棒匀速上滑的过程中,棒的受力情况如图,??? mg F安FN弹力N对棒不做功,拉力F对棒做正功, 重力mg与安培力F安对棒做负功. 棒的动能不变,重力势能增加,电阻R发热,其内能增加. 由动能定理,对金属棒有?? ?WF+WG+W安=Ek=0 即作用在捧上各个力作功的代数和为零.故选项A正确 以上结论从另一个角度来分析, 因棒做匀速运动,故所受合力为零,合力的功当然也为零.故选项A正确,选项B,C错误 因弹力不做功,故恒力F与重力的合力所做的功等于克服安培力所做的功. 而克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能,电能最终转化为R上发出的焦耳热,故选项D正确. 返回 题目 例

1、 在方向水平的匀强电场中,一不可伸长的、长为L的不导电细线的一端连着一个质量为m的带正电小球、另一端固定于O点,把小球拉起直至细线与场强平行,然后无初速度释放,已知小球摆到最低点的另一侧,线与竖直方向的最大夹角为θ=30°,如图所示,求小球运动过程中最大动能是多少? θ C O A B m 解:可以看出,电场方向水平向右 mg qE D A---C 由动能定理 mgl cosθ-qEl (1+ sinθ) =0 qE/mg= cosθ/ (1+sinθ)= tg 30° 小球向左运动的过程,先加速后减速,当切向加速度为0到达D点时,速度最大OD跟竖直方向夹角也为30° A---D 由动能定理 1/2 mv2= mgl cosθ-qEl (1-sinθ)mgL tg 30° 返回 例2:一质量为M的长木板B 静止在光滑水平面上,一质量为m 的小滑块A(可视为质点)以水平速度 v0从长木板的一端开始在木板上滑动,到达另一端滑块刚离开木板时的速度为1/3v0 求:滑块在木板上滑动过程中产生的内 能. v0 ΔS S2 S1 1/3 v0 V f1 B A B A 由动量守恒定律 m v0=1/3 mv0+MV V=2mv0/3M 由能量守恒定律 Q=1/2・mv02-1/2m・1/9 v02-1/2・MV2 = 2/9・m v02 (2-m/M) 返回 f2 电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用,因此,要维持感应电流的存在,必须有 外力 克服安培力做功.此过程中,其他形式的能量转化为电能. 当感应电流通过用电器时,电能又转化为其他形式的能量. 外力 克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电能. 同理,安培力做功的过程, 是电能转化为其它形式能的过程.安培力做了多少功,就有多少电能转化为其它形式的能. 认真分析电磁感应过程中的能量转化、熟练地应用能量转化和守恒定律是求解较复杂的电磁感应问题的常用方法. 电磁感应现象中的能量问题 返回 00年高考12. 空间存在以ab、cd为边界的匀强磁场区域,磁感强度大小为B,方向垂直纸面向外,区域宽l1,现有一矩形线框处在图中纸面内,它的短边与ab重合,长度为l2,长边的长度为2l1,如图所示,某时刻线框以初速v沿与ab垂直的方向进入磁场区域,同时某人对线框施以作用力,使它的速度大小和方向保持不变,设该线框的电阻为R,从线框开始进入磁场到完全离开磁场的过程中,人对线框作用力所做的功等于_ 2l1 l1 l2 d c b a ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 返回 如右图所示,平行金属导轨MN竖直放置于绝缘水平地板上,金属杆PQ可以紧贴导轨无摩擦滑动,导轨间除固定电阻R 以外,其它部分的电阻不计,匀强磁场B垂直穿过导轨平面.有以下两种情况:第一次,先闭合开关S,然后从图中位置由静止释放 PQ,经一段时间后PQ匀速到达地面,第二次,先从同一高度由静止释放 PQ,当PQ下滑一段距离后突然闭合开关S,最终PQ也匀速到达地面,不计空气阻力,试比较上述两种情况中产生的焦耳热E 1和E2 的大小. S M N P Q R 例3 解:达到最大速度时mg=F安=B2 L2vm/R 两种情况中到达地面的速度相同,动能相等,重力势能的减少相同,产生的焦耳热E 1和E2也相等, ∴ E