高中物理专题讲座 功和能.doc

用心爱心专心115号编辑高中物理专题讲座能和功一能量、功和功率1能量（E）：物体有做功本领的物理量。自然界中存在着多种运动形式，各种不同的运动形式有不同的能量形式。如：机械能、内能、电磁能、核能等等。当运动从一种形式转化为另一种形式时，能量也从一种形式转化为另一种形式，并保持守恒。这是能量最本质的特征，是自然界中一个普遍规律——能量转化和守恒定律。能量的单位：焦耳（J）能量是个标量，也是个状态量！2机械能1）动能（EK）：物体由于机械运动而具有的能量。大小：2）势能（EP）:当物体间存在相互作用力时，由于物体间相对位置不同而具有的能。A.重力势能：是由于物体和地球之间的万有引力作用而产生的。大小：重力势能的大小是相对的，它的大小与零参考面的选择有关。重力是个保守力，重力对物体做功与路径无关，只与起始与终点的高度差有关。B.弹性势能：物体由于发生了弹性形变而具有的势能。（中学阶段不讨论弹性势能的大小）3）机械能动能和势能的总和称为机械能E=EK+EP3.功（W）：是能量变化的量度功是力的作用的一种积累效应（对空间的积累效应）若物体在恒力F作用下产生了位移S，则力F做的功为功是标量，又是个过程量！例1：如图所示，质量为m的物块始终静止在倾角为的斜面上，下列说法中正确的是（ABC）A.若斜面向右匀速移动距离s，斜面对物块没有做功B.若斜面向上匀速移动距离s，斜面对物块做功mgsC.若斜面向左以加速度a移动距离s，斜面对物体做功masD.若斜面向下以加速度a移动距离s，斜面对物体做功m(g+a)s分析：以物块m为研究对象，物体受三个力作用——重力、斜面的支持力和静摩擦力。若物块与斜面一起向右匀速移动，物块处于平衡状态，斜面对物体的作用力竖直向上，而物块的位移水平向右，所以斜面对物块没有做功——A正确；若斜面向上匀速运动，斜面对物体的作用力竖直向上，大小为mg，所以斜面对物体做功mgs——B正确；若斜面向左以加速度a运动，斜面对物块作用力的竖直分力与重力平衡，水平分力所产生的加速度为a，所以有W=mas——C正确；若斜面向下以加速度a运动，有mg-F=ma，则F=mg-ma，方向竖直向上，所以斜面对物块做功W=-Fs＝－m(g-a)s。例2：一个物体静止在光滑的水平面上，先对物体施加一水平向右的恒力F1，经过时间t后撤去F1，立即再对它施加一水平向左的恒力F2，又经t秒后物体返回到出发点。在这一过程中，力F1和F2对物体做功之比为多少？分析：由条件可知F1：F2＝1：3而二力作用所对应的位移大小相等S1＝S2所以二力做功W1：W2＝1：3小结1：在计算功时，一定要搞清哪个力对物体做功，并且力对物体做功多少只由F、S、a这三个因素决定，跟物体运动的性质无关。例3：如图所示，把绳子的一端A固定在斜面顶端，另一端B绕过动滑轮后，用力F竖直向上拉动，不计绳子和动滑轮的质量，且物体质量m=4千克，拉力F=20牛，斜面倾角q＝30°，物体在拉力作用下沿斜面向上滑动2米，则拉力F所做的功为多少焦耳？解法一：解法二：以物体为研究对象W=Ts+Tscos600而F=T因此W=FS(1+cos600)=60J小结2：当恒力作用在不计质量的绳子上，则恒力做的功可用力与力方向上作用点的位移来计算，也等于轻质绳对物体做的功。4.功率（P）：表示做功快慢的物理量如果vt为瞬时速度，Pt＝Fvtcosa，Pt为力F的瞬时功率。例4：一个质量为0.5千克的小球，从10米高处以水平速度vo＝6m/s被抛出，小球运动了0.8s时，其重力的瞬时功率为多大？（不计空气阻力）解：vy＝gt=10×0.8＝8m/s瞬时功率P＝mgvy=40w例5：某同学质量为50千克，他在原地以固定的周期连续地蹦跳，每次蹦跳有2/5时间腾空，蹦跳中克服重力做功的平均功率为75W。设该同学的心跳周期和蹦跳周期相同。则该同学心脏每分钟跳动的次数。T=0.75s分析：设蹦跳周期（心跳周期）为T小结3：在计算力的功率时，注意区别平均功率和瞬时功率，以免发生差错。二功能关系动能定理：所有的外力（包括重力）对物体做的功W等于物体动能的增量。当W>0时，物体的动能增加；当W<0时，物体的动能减少；当W＝0时，物体的动能不变。利用动能定理解题的两大优势：1）动能定理是标量关系式，与物体的运动性质、运动轨迹均无关®所以，在解决运动学问题时，它的适用条件比牛顿第二定律更宽泛；2）可以用来解决变力做功问题。例1：一个人从20m高的楼上，以10m/s的速度抛出一个0.5kg的小球，此球落地时的速度为20m/s。求：1）此人对球做了多少功？2）球在下落过程中克服空气阻力做了多少功？解：V0例2：如图所示，斜面的倾角为，质量为m的滑块距挡板P为S。，滑块以初速度v。沿斜面上滑，滑块与斜面间的滑动摩