高一物理能量与功

一、能量、势能、动能、机械能相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。是一个守恒量，且有不同的表现形式。1.势能EP：能量物体由于运动而具有的能量叫做动能。2.动能EK3.机械能：动能和势能的统称PKPKEEE的关系、势能E机械能E、动能E如：高空飞行的飞机由于运动而具有动能，同时由于具有高度而具有重力势能。动能：一、功的概念如果一个物体受到力的作用,并且在力的方向上发生了位移,我们就说这个力对物体做了功.纹丝不动!!劳而无功(有力无距)真辛苦!!徒劳无功(有力有距，但力⊥距)判断:有无做功1.定义：匀速不劳无功(有距无力)力与位移方向相同，力做功归纳:做功的两个必要条件（1）作用在物体上的力．（2）物体在力的方向发生一段位移这两个条件是严格的，缺一不可！马拉着车前进1、力的方向与物体的运动方向一致物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为S，如图所示，则力F对物体所做的功为：W=FSF表示恒力的大小，S表示位移的大小，W表示力对物体所做的功如何求一个力做了多少功呢？二、功的表达式2、如果力的方向与运动方向垂直当力的方向跟位移方向垂直时，物体在力的方向上没有发生位移，力对物体不做功，即做功为零。即W＝0F匀速运动SSFFFαFαFα分析：根据力的等效性原理,可以把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题W1=F1S=FCOSαSW2=0∵W=W1+W2∴W=FSCOSα3、当力的方向与位移方向成某一角度时拉力F做的功W=？F2F1理解：在位移方向的分力与位移的乘积1、公式：W=FScosα其中α为F与s的夹角，F是恒力的大小，s一般是物体相对地面的位移，而不是相对于和它接触的物体的位移.（力的作用点发生的位移）功的公式：2、单位国际单位：焦耳（焦）单位符号：J１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m木头在起重机的拉力作用下?能增加列车在机车牵引力的作用下?能增加握力器在手的压力作用下？能增加力对物体做了功公式只适用于恒力做功.即力的大小和方向恒定且受力物体沿着确定直线运动。（力和位移的夹角恒定）计算功时必须明确是哪个力在哪个过程中对哪个物体做功。力做功多少只与Ｆ、Ｓ及二者夹角余弦有关，而与物体的加速度大小、速度大小、运动时间长短等都无关，即与物体的运动性质无关，同时与有无其它力做功也无关。功是能量的变化的量度，力对物体做多少功，则物体的能量就改变多少。3.物理意义：4.功是过程量：5.适用条件:变力做功利用微元法、图像法、平均法、动能定理等方法处理。6.功是标量，只有大小，没有方向，但是有正负.①当0≤α＜90°时cosα0,W＞0，力对物体做正功；表示动力对物体做功。若物体做直线运动，由力和位移夹角来判断较方便。②当α=90时，cosα=0、W=0，力对物体不做功；③当90°＜α≤180°时，cosα0,W＜0，力对物体做负功或说成物体克服这个力做功.表示阻力对物体做功。若物体做曲线运动，利用力和速度的夹角来判断做。①０≤α＜９０Ｏ时，力对物体做正功；②α＝９０Ｏ时，力对物体不做功。③９０Ｏ＜α≤１８０Ｏ时，力对物体做负功（或物体克服力做功）。正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力做功。负功的意义是：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力做功。功是标量，但有正负。功的正负只表示力做功的效果,决不表示方向,也不表示大小。即：表示是动力或阻力做功。一个力对物体做负功，也可说成物体克服这个力做了功（正值）做功正负看夹角：锐（角)正（功)、钝（角）负（功）、直（角）为零。例1：某一物体以一定初速度在粗糙水平面做匀减速直线运动，若阻力做－20J功，也可以讲物体克服阻力做了20J功。比较－8J的功与5J的功谁大？2.如图所示，静止在光滑水平面上的物体质量m＝25kg，在与水平方向成60°角斜向上的力F作用下运动10s，已知F＝10N，求在这10s内力F所做的功。(取g＝10m/s2)50JFxcosθ2.Wat21xma,Fcosθ定律及运动规律得：解析：1.由牛顿第二2总功等于各个力对物体所做功的代数和，也等于合力对物体所做的功。三、求总功...和4.求各力做功的代数3.求各力做的功功判断何力做功，做什么2.分析物体受力，并1.选取研究对象求解步骤：3.在光滑水平面上，物体受到两个沿水平方向互相垂直的大小分别为3N和4N的恒力，从静止开始运动10m,求每个力做的功和合力做的功。由上可知，总功的计算是标量运算，不符合平行四边形定则50JFxW5NFF解法2.合力F50Jθ)xcos(90FW32JxcosθF解析：1.W合222121合02211F1=4NF2=3NF=5Nθ4.用水平恒力F作用于质量为M的物体，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离L，恒力做功为W1，再用该恒力作用于质量为m(mM)的物体上，使之在粗糙的水平面上移动L，恒力做功为W2，则两次恒力做功的关系是()Aw1w2Bw1w2Cw1=w2D无法判断C本题说明了一个力所做的功只由力和力的方向上发生的位移决定,跟物体是否还受到其它力作用,以及物体的运动情况均无关5．一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯对人的支持力的做功情况是()A．加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B．加速时做正功，匀速和减速时做负功C．加速和匀速时做正功，减速时做负功D．始终做正功解析：在加速、匀速、减速的过程中，支持力与人的位移方向始终相同，所以支持力始终对人做正功，故D正确。答案：D6．同一个物体，分别沿两个光滑斜面由B、C匀速提升到A。如图所示，若沿两个斜面的拉力分别为FB、FC。两个过程中拉力做的功分别为WB、WC。则()A．WBWCFBFCB．WB＝WCFBFCC．WBWCFB＝FCD．WB＝WCFB＝FC故选Bmgh,FLWsinθh移L2.物体在F方向的位FF,θθmgsinθ,图，则F分析：1.物体受力如CBCB1、做功的两个不可缺少的因素作用在物体上的力在力的方向上移动的位移2、功的计算W=FScosαa、功一定要指明是哪个力对物体做的功b、力必须是恒力1．做功的两个不可缺少的因素：、．2．力对物体做功的大小等于、、力和位移夹角的余弦三者的乘积，即W＝.3．当0≤απ2时，力对物体做功；当α＝π2时，力对物体功；当π2α≤π时，力对物体做功．4．求外力对物体做的总功，方法有两种：(1)．(2).力物体在力的方向上发生的位移力的大小位移的大小Flcosα正不做负先求合外力，再求合外力的功先求每个力的功，再求各力做功的代数和1、质量为m的物体沿倾角为θ的斜面匀速滑下，在通过位移L的过程中()A.重力对物体做功mgLB.重力对物体做功mgLsinC.支持力对物体做功mgLcosD.摩擦力对物体做正功，数值为mgLsinB2.物体A的质量为2kg，置于粗糙的水平面上，水平拉力F大小为2N，不计绳子与滑轮的摩擦和滑轮的质量，物体刚好做匀速直线运动，在物体A移动l=0.4m的过程中，求拉力F做功？FA要点：l为F的作用点发生的位移方法二：等效法A受拉力做的功为F做的功1.6j0.4j222FLcosαWF1.6j0.4j22F2LcosαWF【例1】如图1所示，轻质弹簧的自然长度为L0，劲度系数为k，现用水平推力F推弹簧，使弹簧缩短Δx，求推力做的功．平均力法：若变力大小随位移是线性变化，且方向不变时，可将变力的平均值求出后用公式cos2cos21lFFlFW一、变力做功求解对象22121kΔx21ΔxcosθFWkΔx212FFFKΔx,0，FKx得，F解析：胡克定律F2.图像法变力的功W可用F－L图线所包围的面积表示．L轴上方的面积表示力对物体做的正功的多少，L轴下方的面积表示力对物体做的负功的多少．FL3.微元法适应对象适应对象适应对象：当力的大小不变，力的方向时刻与速度同向或反向时.解题方法：可用微元法将曲线分成无限个小元段，每一小元段可认为恒力做功，总功即为各个小元段做功的代数和.【例2】用水平拉力拉着滑块沿半径为R的水平圆轨道运动一周，如图2所示，已知滑块与轨道间的动摩擦因数为μ，滑块质量为m，求此过程中摩擦力做的功．答案－2μmgπR把一个物体从地面竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是h，若物体的质量为m，所受的空气阻力恒为f,则在从物体被抛出到落回地面的全过程中（）A、重力所做的功为零B、重力所做的功为2mghC、空气阻力做的功为零D、空气阻力做的功为-2fhAD（分段法）空气阻力做的功在数值上等于阻力与全程物体路程的乘积练习4.等效法3.如图，一根绳子绕过高4m的滑轮（大小、摩擦均不计），绳的一端拴一质量为10kg的物体，另一侧沿竖直方向的绳被人拉住．若人拉住绳子前进3m，使物体匀速上升，则人拉绳所做的功为()A．500JB．300JC.100JD．50J等效法：化变力做功为恒力做功：若某一变力的功和某一恒力的功相等，则可以通过计算该恒力的功，求出该变力的功。而恒力做功又可以用W=FScosa计算，从而使问题变得简单。100jmghW物体匀速上升做的功人拉绳做的功等于绳拉1mLxLLLh升高的高度解析：人行走3m物体122112v0v0m1、滑动摩擦力一定做负功吗?MSMSmMv0m滑动摩擦力f对m做负功W1=-fSm滑动摩擦力f对Ｍ做正功W2=fSM一对滑动摩擦力对物体作功之和必定为负功滑动摩擦力对滑块做负功滑动摩擦力对桌不做功滑动摩擦力既可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。课堂讨论FAB2、静摩擦力一定不做功吗?A和B相对静止,一起加速运动静摩擦力对A做负功W=-fS静摩擦力对Ｂ做正功Ｗ＝fS一对静摩擦力作功之和必定为零课堂讨论二、摩擦力做功的特点与计算1．静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．(2)一对互为作用力和反作用力的静摩擦力所做功的总和等于零．（位移相等,f等大反向）2．滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以做正功，可以做负功，还可以不做功．(2)相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的总功为负值．（有相对位移，有能量的转化）1.关于摩擦力做功的下列说法中正确的是()A．滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，一定做负功B．静摩擦力起着阻碍物体的相对运动趋势的作用，一定不做功C．静摩擦力和滑动摩擦力一定都做负功D．滑动摩擦力可以对物体做正功D【例4】质量为M的木板放在光滑水平面上，如图4所示．一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了l，同时木板前进了x，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求摩擦力对滑块、对木板所做的功各为多少？2.质量为M的木板放在光滑水平面上，如图所示．一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了L，同时木板前进了x，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求摩擦力对滑块、对木板所做的功各为多少？μmgxfxW2.f对木块正功L)-μmg(xL)-f(xWf对滑块做负功L),的位移为（x对滑块在f作用下发生μmg解析：1.摩擦力fMm三、作用力、反作用力做功的特点比较一对作用力和反作用力做的功时，不要只看到力的大小是否相等，方向是否相反，还要注意分析两物体在相应力的作用下的位移情况．3.关于两个物体间的一对作用力和反作用力的做功情况，下列说法正确的是()A．作用力做功，反作用力一定做功B．作用力做正功，反作用力一定做负功C．作用力和反作用力可能都做负功D．作用力和反作用力做的功一定大小相等都做负功。如：两个条形磁铁同名磁极相对互相靠近过程中，一对磁力均做负功等。C1.如图所示，一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M和m连接，置于光滑水平地面上，木板质量为M，长度为L，小木块质量为m，小木块与木板间的动摩擦因数为μ.开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的拉力F将m拉