高一物理例题及知识点(力与功).doc

例1、如图所示，木板OA水平放置，长为l，在A处放置一个质量为m的物体，现绕O点缓慢抬高A端，直到当木板转动到与水平面成角停止转动这时物体受到一微小的干扰便开始缓慢地匀速下滑，物体又回到O点，在整个过程中（）A支持力对物体做的总功为mglsinB摩擦力对物体做的总功为零C木板对物体做的总功为零D木板对物体做的总功为正解析：A、 物块在上升的过程中，物块相对于木板并没有滑动，所以物块受到的摩擦力对物块做的功为零，由于重力对物块做了负功，摩擦力对物块不做功，根据动能定理可以知道，支持力对物块做功即为W=Gh=mglsin；在下滑过程中，支持力与运动方向垂直，故不做功，因此在整个过程中，支持力做功为mglsin；故A正确；B、 在物块在上升的过程中，物块相对于木板并没有滑动，所以物块受到的摩擦力对物块做的功为零；在下滑过程中，摩擦力做负功，W=-mgsinL，故B错误；C、在整个过程中，木块受到重力做功和木板对其做功，而重力做功和动能变化量为零，故木板对物体做的总功也为零，C正确，D错误；故选AC功：1、功的定义：力和作用在力的方向上通过的位移的乘积。是描述力对空间积累效应的物理量，是过程量。2、功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上发生的位移。3、功的定义式：W=Fscos，其中F是恒力，s是作用点的位移，是力与位移间的夹角（功的单位焦耳，简称焦，符号J）。4、功的计算恒力的功可根据W=FScos进行计算，本公式只适用于恒力做功；根据W=Pt，计算一段时间内平均做功；利用动能定理计算力的功，特别是变力所做的功；根据功是能量转化的量度反过来可求功。力做功情况的判定方法：一个力对物体做不做功，是做正功还是做负功，判断的方法是：(1)看力与位移之间的夹角，或者看力与速度之间的夹角：为锐角时，力对物体做正功；为钝角时，力对物体做负功；为直角时，力对物体不做功。(2)看物体间是否有能量转化：若有能量转化，则必定有力做功。此方法常用于相连的物体做曲线运动的情况。变力做功的求法：公式只适用于求恒力做功，即做功过程中F的大小、方向始终不变。而实际问题中变力做功是常见的，如何解答变力做功问题是学习中的一个难点。不能机械地套用这一公式，必须根据有关物理规律通过变换或转化来求解。1用求变力做功如果物体受到的力方向不变，且大小随位移均匀变化，可用求变力F所做的功。其平均值大小 为，其中F1是物体初态时受到的力的值，F2是物体末态时受到的力的值。如在求弹簧弹力所做的功时，再如题目中假定木桩、钉子等所受阻力与击入深度成正比的情况下，都可以用此法求解。2用微元法(或分段法)求变力做功变力做功时，可将整个过程分为几个微小的阶段，使力在每个阶段内不变，求出每个阶段内外力所做的功，然后再求和。当力的大小不变而方向始终与运动方向间的夹角恒定时，变力所做的功形：其中s是路程。3用等效法求变力做功若某一变力做的功等效于某一恒力做的功，则可以应用公式来求。这样，变力做功问题就转化为了恒力做功问题。4用图像法求变力做功存Fl图像中，图线与两坐标轴所围“面积”的代数和表示F做的功，“面积”有正负，在l轴上方的“面积”为正，在l轴下方的“面积”为负。5应用动能定理求变力做功如果我们所研究的问题中有多个力做功，其中只有一个力是变力，其余的都是恒力，而且这些恒力所做的功比较容易计算，研究对象本身的动能变化量也比较容易计算时，用动能定理就可以求出这个变力所做的功。6利用功能关系求变力做功在变力做功的过程中，当有重力势能、弹性势能以及其他形式的能量参与转化时，可以考虑用功能关系求解。因为做功的过程就是能量转化的过程，并且转化过程中能量守恒。7利用W=Pt求变力做功这是一种等效代换的观点，用W=Pt计算功时，必须满足变力的功率是恒定的。若功率P是变化的，则需用计算，其中当P随时间均匀变化时，。1、如图所示，长为L的长木板水平放置，在木板的A端放置一个质量为m的小物块，现缓慢地抬高A端，使木板以左端为轴转动，当木板转到与水平面的夹角为时小物块开始滑动，此时停止转动木板，小物块滑到底端的速度为v，则在整个过程中（）A木板对物块做功为12mv2B摩擦力对小物块做功为mgLsinC支持力对小物块做功为mgLsinD滑动摩擦力对小物块做功为12mv2-mgLsin解析：A、对整体过程研究，重力做功为零，根据动能定理得：木板对物块做功W=12mv2故A正确B、缓慢地抬高A端的过程中摩擦力不做功，下滑过程，滑动摩擦力对物块做负功，摩擦力做功为Wf=-mgcosL故B错误C、缓慢地抬高A端的过程中，根据动能定理得：WN-mgLsin=0，得到支持力对小物块做功为WN=mgLsin故C正确D、对下滑过程，根据动能定理得：mgLsin+Wf=12mv2-0，得到滑动摩擦力对小物块做功为Wf=12mv2-mgLsin故D正确故选ACD 动能定理： 动能定理的应用方法技巧：1应用动能定理解题的基本思路(1)选取研究对象，明确并分析运动过程。(2)分析受力及各力做功的情况，求出总功：(3)明确过程始、末状态的动能。(4)列方程，必要时注意分析题目潜在的条件，列辅助方程进行求解。2应用动能定理应注意的几个问题(1)明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度。(2)要对物体正确地进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况(待求的功除外)。(3)有些力在物体运动过程中不是始终存在的。若物体运动过程中包括几个阶段，物体在不同阶段内的受力情况不同，在考虑外力做功时需根据情况区分对待。3几种应用动能定理的典型情景(1)应用动能定理求路程在多阶段或往返运动中，如果摩擦力或介质阻力大小不变，方向与速度方向关系恒相反，则在整个过程中克服摩擦力或介质阻力所做的功等于力与路程的乘积，从而可将物体在摩擦力或介质阻力作用下通过的路程与动能定理联系起来。(2)应用动能定理求解多过程问题物体在某个运动过程中包含几个运动性质不同的小过程(如加速、减速的过程)，此时可以分段考虑，也可以对全过程考虑，但如能对整个过程根据动能定理列式求解，则可以使问题简化。根据题意灵活地选取研究过程，可以使问题变得简单。有时取全过程简单，有时取某一阶段简单。原则是尽量使做功的力减少，各个力的功计算方便，或使初、未动能等于零。(3)用动能定理求变力的功变力的功无法用公式直接求解，有时该力也不是均匀变化的，无法用高中知识表达平均力，此时可以考虑用动能定理间接求解。涉及功、能的极值问题在涉及功、能的极值问题中，有些极值的形成是南运动形式的临界状态造成的。如竖直平面内圆周运动的最高点、平抛运动等。有些极值的形成是由题设条件造成的。在解决涉及功、能的极值问题时，一种思路是分析运动形式的临界状态，将临界条件转化为物理方程来求解；另一种思路是将运动过程的方程解析式化，利用数学方法求极值。 知识拓展：1总功的计算物体受到多个外力作用时，计算合外力的功，一般有如下三种方法：(1)先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力，然后由计算。采用此法计算合力的总功时，一是要求各力同时作用在物体上。二是要求合外力是恒力。(2)由计算各个力对物体做的功，然后将各个外力所做的功求代数和。当多阶段运动过程中不同阶段物体所受外力不同，即外力分阶段作用在物体上时常用此法求外力的总功。(3)外力做的总功等于物体动能的变化量，在物体初、末状态已知的情况下可考虑从动能变化量来确定合外力做的功。2系统动能定理动能定理实质上是一个质点的功能关系，是针对单体或可看做单个物体的物体系而言的。所谓能看成单个物体的物体系，简单来说就是物体系内各物体之间的相对位置不变，从而物体系的各内力做功之和为零物体系的动能变化就取决于所有外力做的总功了。但是对于不能看成单个物体的物体系或不能看成质点的物体，可将其看成是由大量质点组成的质点系，对质点系组成的系统应用动能定理时，就不能仅考虑外力的作用，还需考虑内力所做的功。即：如人在从地面上竖直跳起的过程中，只受到了重力、地面支持力两个力的作用，而人从下蹲状态到离开地面的过程中，支持力不对人做功，重力对人做负功，但人的动能增加了，原因就在于此过程中人不能被看成单一的质点，人体内肌肉、骨骼之间的内力对人也做功。再如光滑水平面上由静止释放两带异种电荷的小球，对两小球组成的系统来说，没有外力对它们做功，但它们的动能却增加了，原因也在于它们的内力对它们做了功。3动能、动能的变化与动能定理的比较：3、关于摩擦力做功的下列说法不正确的是（）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系统内两物体间的相互作用的一对摩擦力做功的总和恒等于0解析：A、将以小物块轻轻放在匀速运动的传送带上，小物块相对于传送带运动，滑动摩擦力充当动力，传送带对小物块的摩擦力做正功，故A错误B、静摩擦力可以做正功、负功或不做功，例如粮仓运送粮食的传送带对粮食施加一静摩擦力，该力对粮食做正功，随转盘一起转动的物体，摩擦力提供向心力，不做功等，故B错误C、根据A、B两项分析，故C错误D、物体间有相对滑动时，伴随机械能的损耗（转化为内能），所以一对滑动摩擦力做功的总和恒为负值故D错误故选ABCD 滑动摩擦力的概念：当一个物体在另一个物体的表面上相对运动时，受到的阻碍相对运动的力，叫滑动摩擦力。 滑动摩擦力产生条件：接触面粗糙；相互接触的物体间有弹力；接触面间有相对运动。说明：三个条件缺一不可，特别要注意“相对”的理解。滑动摩擦力的方向：总跟接触面相切，并与相对运动方向相反。 “与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”。滑动摩擦力方向可能与运动方向相同，可能与运动方向相反，可能与运动方向成一夹角。滑动摩擦力的大小：滑动摩擦力跟压力成正比，也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比。公式：F=FN（F表示滑动摩擦力大小，FN表示正压力的大小，叫动摩擦因数）。FN表示两物体表面间的压力，性质上属于弹力，不是重力，更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定；与接触面的材料、接触面的情况有关，无单位，而且永远小于1；滑动摩擦力大小，与相对运动的速度大小无关。 滑动摩擦力的作用效果：总是阻碍物体间的相对运动，但并不总是阻碍物体的运动，可能是动力，也可能是阻力。 静摩擦力和滑动摩擦力：摩擦力大小的计算方法:4、竖直上抛一小球，小球又落回原处，已知空气阻力的大小正比于小球的速度下列说法正确的是（）A上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功B上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功C上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率D上升过程中克服重力做功的平均功率小于下降过程中重力的平均功率A、B、重力是保守力，做功的大小只与物体的初末的位置有关，与物体的路径等无关，所以在上升和下降的过程中，重力做功的大小是相等的，故上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功，故A错误，B正确；C、D、物体在上升的过程中，受到的阻力向下，在下降的过程中受到的阻力向上，所以在上升时物体受到的合力大，加速度大，此时物体运动的时间短，在上升和下降的过程中物体重力做功的大小是相同的，由P=Wt可知，上升的过程中的重力的平均功率较大，故C正确，D错误；故选BC势能:由物体问相互作用和相对位置决定的能量叫做势能。例如：重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等。重力做功与重力势能的比较：5、竖直上抛一小球，球又落回到原处，已知空气阻力的大小正比于球的速度，下列分析正确的是（）A上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功B上升过程中克服重力做功的最大瞬时功率大于下降过程中重力做功的最大瞬时功率C上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力做功的平均功率D上升过程中克服阻力做的功等于下降过程中克服阻力做的功解析：A重力是保守力，做功的大小只与物体的初末的位置有关，与物体的路径等无关，所以在上升和下降的过程中，重力做功的大小是相等的，故上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功，所以A错误；B上升过程中克服重力做功的最大瞬时功率在初始位置，下降过程中重力做功的最大瞬时功率在回到初始位置处，由于有阻力做负功，所以落回原点的速度小于抛出时的速度，根据P=mgv可知，上升过程中克服重力做功的最大瞬时功率大于下降过程中重力做功的最大瞬时功率，故B正确；C物体在上升的过程中，受到的阻力向下，在下降的过程中受到的阻力向上，所以在上升时物体受到的合力大，加速度大，此时物体运动的时间短，在上升和下降的过程中物体重力做功的大小是相同的，由P=Wt可知，上升的过程中的重力的平均功率较大，所以C错误 D在上升过程中的平均速度大于下降过程中的平均速度，而空气阻力的大小正比于球的速度，所以在上升过程中的平均阻力大于下降过程中的平均阻力，位移是相等的，所以上升过程中克服阻力做的功大于下降过程中克服阻力做的功，故D错误 竖直上抛运动：将物体以一定初速度沿竖直方向向上抛出，物体只在重力作用下运动（不考虑空气阻力作用），叫做竖直上抛运动。竖直上抛运动的公式：vt=v0-gt；h=v0t-gt2；速度位移公式：vt2-v02=-2gh。运动特征：运动到最高点v=0，a=-g（取竖直向下方向为正方向）；能上升的最大高度hmax=；质点在通过同一高度位置时，上升速度与下落速度大小相等；物体在通过一段高度过程中，上升时间与下落时间相等，。物体只受重力作用，具有