专题：功和能(上).ppt

高考物理第一轮复习课程 专 题：功和能（上） 主讲人：孟卫东 北京市物理特级教师,教研组长： 孟卫东 总 策 划： 周 力 课程编辑： 孙 慧 视频编辑： 吴茸茸 课程制作： 吴茸茸 技术支持： 宋春文 摄 像： 吴茸茸,开篇语,能量的观点研究的是物体或系统运动变化所经历的过程中状态的改变，它无需对变化过程的细节进行研究，关心的是运动状态变化即改变结果量及其引起变化的原因。 对于不涉及物体运动过程中的加速度和时间问题，无论是恒力做功还是变力做功，一般都利用动能定理求解；如果只有重力和弹力做功而又不涉及运动过程的加速度和时间问题，则利用机械能守恒定律。 有的问题既可以用力的观点求解，又可以用能量的观点求解，这时就优先应用能量观点，因为比较简便；有的问题涉及多个物理过程或多个研究对象，解题时优先选择全过程，因为应用能量观点解题时不必涉及过程的细节而只须考虑始末状态；应用能量观点解题时，要注意内力的总功不一定为零，如爆炸问题，碰撞问题，绳突然绷紧问题；若要求解某分过程末物体的速度，或求解系统内部物体间的作用，则只能取分过程或单个物体或小系统进行分析；许多情况下还需根据牛顿第三定律转换研究对象。,开心自测,题面：如图所示，演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于（ ） A0.3 J B3 J C30 J D300 J,题面：一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是（ ） A. 运动员到达最低点前重力势能始终减小 B. 蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加 C. 蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒 D. 蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关,开心自测思路点拨,题面：如图所示，演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于（ ） A0.3 J B3 J C30 J D300 J,题面：一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是（ ） A. 运动员到达最低点前重力势能始终减小 B. 蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加 C. 蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒 D. 蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关,考点梳理与金题精讲,一 、功 （1） 一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，这个力就对物体做了功.做功的两个不可缺少的因素是：作用在物体上的力和物体在力的方向上发生的位移。 （2）力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。功的计算公式，功的单位是焦耳，符号J，功是标量。 （3）功有正负，其正负由cos决定。当0 90时，力对物体做正功；当90 180时，力对物体做负功（通常说成物体克服这个力做功）；当 = 90时，力对物体不做功。,题面：放在光滑水平面上的静止物体，在水平恒力F1的作用下，移动了距离l，如果拉力改为和水平面成30的恒力F2，移动的距离为2l，已知拉力F1和F2对物体所做的功相等，则F1和F2的大小的比为（ ）,总结与启迪： 1W=F lcos中的是：对物体做功的力F与物体相对地面的位移l二者之间的夹角，本题中1=0，2=30。 对其他的参考系,功会有不同 的值，中学阶段一般不提参考系，那就默认为是以地面为参考系的。 2由W=F lcos知：某个力的功只与F、l、cos有关，与物体的质量、物体的运动性质、运动轨迹及物体所受其它力的情况无关。例如：若本题所述两种情况所拉动的物体质量不同、或二者与地面接触的粗糙程度不同、或者两个物体一个匀速运动，一个加速运动等，均不影响两个力F1和F2的做功情况。,二、功率 （1）功率是表示力做功快慢程度的物理量，功跟完成这些功所用时间的比叫做功率。公式，表示对物体做功的力F在t时间内的平均功率。功率的单位是瓦特，符号W。功率为标量.结合W=Fl cos,功率的表达式也可写成。 （2）机械的额定功率指机械持续正常工作时的最大功率，机械工作时的实际功率一般小于或等于其额定功率，机车发动机的输出功率指P出P实F牵v（F牵为发动机牵引力）。,题面：汽车发动机的额定功率P0=60 kW，汽车的质量m=5.0 t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.10倍，试问： (1)汽车保持以额定功率从静止起动后，能达到的最大速度是多少？ (2)汽车从静止开始，保持以0.5 m/s2的加速度作匀加速起动，这一过程能维持多长时间?,易错点揭示！ 过,总结与启迪： 受,题面：一质量为m 的小球，用长为l 的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F 作用下，从平衡位置P 点很缓慢地移到Q 点，如图所示，则力F 做的功为（ ） Amglcos BFlsin Cmgl(1-cos) DFl,易错点揭示！ 过,总结与启迪： 受,四、机械能守恒定律 （1）重力做功只与物体的初、末位置有关，与运动路径无关，因此可以定义由位置决定的能量重力势能。重力势能EP=mgh是物体和地球组成的系统所共有（我们可以简称“物体的重力势能”）。 弹性势能是由于物体发生弹性形变而具有的能量，对于弹簧的弹性势能，其大小和弹簧的劲度系数、伸长（或压缩）量有关。 （2）机械能包括：动能、重力势能和弹性势能。机械能守恒是指在满足一定条件时，物体系统内动能和势能发生相互转化时，机械能的总量不变，Ek1+EP1= Ek2+EP2。,题面：在高度h=0.8 m的水平光滑桌面上，有一轻弹簧左端固定，质量为m1.0 kg 的小球在外力作用下使弹簧处于压缩状态，当弹簧具有4.5 J的弹性势能时，由静止释放小球，将小球水平弹出，如图所示，不计空气阻力，求小球落地时速度大小?,总结与启迪： 应用机械能守恒定律解题的基本步骤： (1)根据题意选取研究对象是由哪几个物体组成的系统(一般是物体、弹簧和地球)； (2)明确研究对象的运动过程，分析物体所受各力的做功情况或能量转化情况、判断是否符合机械能守恒条件； (3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的起始状态和末了状态的机械能； (4)用机械能守恒定律建立方程，求解未知量，必要时要进行验证和讨论。,五、功和能的关系 （1）能量：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。 （2）能量有各种不同的存在形式：运动的物体具有动能，被举高的物体具有重力势能；发生弹性形变的物体具有弹性势能；由大量粒子构成的系统具有内能。另外自然界中还存在如化学能、电能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。 （3）各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中总量不变，不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是各种形式的能量之间转化（或转移）的过程，且做了多少功，就有多少能量发生转化（或转移），因此，功是能量转化的量度。,题面：如图所示，一个小滑块以100 J的初动能从斜面底端开始向上滑行，向上滑行