高三物理第一轮复习讲义《功和能》.docVIP

2010届物理一轮资料

第四章机械能

考纲要求

13、功和功率

B

14、重力势能

B

15、弹性势能

A

表达式不作要求

16、动能动能定理

B

17、机械能守恒定律及其应用

B

18、验证机械能守恒定律〔实验、探究〕

B

19、能源和能量耗散

A

知识网络：

单元切块：

按照考纲的要求，本章内容可以分成四个单元，即：功和功率；动能、势能、动能定理；机械能守恒定律及其应用；功能关系。其中重点是对动能定理、机械能守恒定律的理解，能够熟练运用动能定理、机械能守恒定律分析解决力学问题。

§1功和功率

教学目标：

理解功和功率的概念，会计算有关功和功率的问题培养学生分析问题的根本方法和根本技能

教学重点：功和功率的概念

教学难点：功和功率的计算

教学过程：

一、功

1．功

功是力的空间积累效应。它和位移相对应〔也和时间相对应〕。计算功的方法有两种：

⑴按照定义求功。即：W=Fscosθ。在高中阶段，这种方法只适用于恒力做功。当时F做正功，当时F不做功，当时F做负功。

这种方法也可以说成是：功等于恒力和沿该恒力方向上的位移的乘积。

⑵用动能定理W=ΔEk或功能关系求功。当F为变力时，高中阶段往往考虑用这种方法求功。这里求得的功是该过程中外力对物体做的总功〔或者说是合外力做的功〕。

这种方法的依据是：做功的过程就是转化的过程，功是的转化的量度。如果知道某一过程中能量转化的数值，那么也就知道了该过程中对应的功的数值。

θLmF【例1】如下图，质量为m的小球用长L的细线悬挂而静止在竖直位置。在以下三种情况下，分别用水平拉力F将小球拉到细线与竖直方向成θ

θ

L

m

F

⑴用F缓慢地拉；

⑵F为恒力；

⑶假设F为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零。

可供选择的答案有

A.B.C.D.

【例2】如下图，线拴小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，圆的半径是1m，球的质量是0.1kg，线速度v=1m/s，小球由A点运动到B点恰好是半个圆周。那么在这段运动中线的拉力做的功是〔〕

A．0B．0.1JC．0.314JD．无法确定

【例3】下面列举的哪几种情况下所做的功是零〔〕

A．卫星做匀速圆周运动，地球引力对卫星做的功

B．平抛运动中，重力对物体做的功

C．举重运发动，扛着杠铃在头上的上方停留10s，运发动对杠铃做的功

D．木块在粗糙水平面上滑动，支持力对木块做的功

【例4】用力将重物竖直提起，先是从静止开始匀加速上升，紧接着匀速上升。如果前后两过程的运动时间相同，不计空气阻力，那么〔〕

A．加速过程中拉力做的功比匀速过程中拉力做的功大

B．匀速过程中拉力做的功比加速过程中拉力做的功大

C．两过程中拉力做的功一样大

D．上述三种情况都有可能

点评：可见，力对物体所做的功的多少，只决定于力、位移、力和位移间夹角的大小，而跟物体的运动状态无关。在一定的条件下，物体做匀加速运动时力对物体所做的功，可以大于、等于或小于物体做匀速直线运动时该力的功。

2．功的物理含义

关于功我们不仅要从定义式W=Fscosα进行理解和计算，还应理解它的物理含义．功是转化的量度，即：做功的过程是的一个转化过程，这个过程做了多少功，就有多少发生了转化．对物体做正功，物体的能量．做了多少正功，物体的能量就增加了多少；对物体做负功，也称物体克服阻力做功，物体的能量，做了多少负功，物体的能量就减少多少．因此功的正、负表示能的转化情况，表示物体是输入了能量还是输出了能量．

【例5】质量为m的物体，受水平力F的作用，在粗糙的水平面上运动，以下说法中正确的选项是〔〕

A．如果物体做加速直线运动，F一定做正功

B．如果物体做减速直线运动，F一定做负功

C．如果物体做减速直线运动，F可能做正功

D．如果物体做匀速直线运动，F一定做正功

【例6】如下图，均匀长直木板长L=40cm，放在水平桌面上，它的右端与桌边相齐，木板质量m=2kg，与桌面间的摩擦因数μ=0.2，今用水平推力F将其推下桌子，那么水平推力至少做功为〔〕〔g取10/s2〕

A．0.8JB．1.6JC．8JD．4J

3．一对作用力和反作用力做功的特点

〔1〕一对作用力和反作用力在同一段时间内，可以都做正功、或者都做负功，或者一个做正功、一个做负功，或者都不做功。

〔2〕一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零。

〔3〕一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零〔静摩擦力〕、可能为负〔滑动摩擦力〕，但不可能为正。

点评：一对作用力和反作用力在同一段时间内的冲量一定大小相等，方向相反，矢