《高中物理专题讲座》PPT课件.ppt

1、高中物理专题讲座第二讲 能和功,主讲人：赵亦秋 (上大附中） 2005年3月,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。,能量是个标量，也是个状态量！,能量的单位：焦耳（J）,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。,2

2、）势能,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。,2）势能,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大小）,3）机械能,动能和势能总和称为机械能 E= EK + EP,3. 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） 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（ ）,A.

3、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mgs C.若斜面向左以加速度a移动距离s，斜面对物体做功mas D.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,A B C,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

4、哪个力对物体做功，并且力对物体做功多少只由F、S、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？,30,A,B,60,F,A,B,60,F,解法一：,300,解法二：,以物体为研究对象 W=T s + T s cos600 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，

5、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 F vt cos， 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：vygt=100.88m/s,瞬时功率 P mgvy = 40 w,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。,分析：设蹦跳周期（心跳周期）为T,T=0.75s,小

6、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,1.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W0时，物体的动能增加； 当W0时，物体的动能减少； 当W0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，在解决动力学问题时，它的适用范围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

7、功？,解：,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擦因数为，滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面的下滑力。若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的路程。,解：设滑块整个运动过程经历的路程为s，位移为s。,p,例3：,在光滑水平地面上有一辆平板小车，车的一端放着一物体，物体与平板车的滑动摩擦系数为，物体在水平拉力F作用下，从车的一端拉到另一端。第一次把车固定在地面上，第二次没有固定，则下列说法中正确的是（ ） A.物体所受的摩擦力一样大 B.物体获得的动能一样大 C.第一次F对物体所做的功少 D.第二次物体获得的动能多,例3

8、：,在光滑水平地面上有一辆平板小车，车的一端放着一物体，物体与平板车的滑动摩擦系数为，物体在水平拉力F作用下，从车的一端拉到另一端。第一次把车固定在地面上，第二次没有固定，则下列说法中正确的是（ ） A.物体所受的摩擦力一样大 B.物体获得的动能一样大 C.第一次F对物体所做的功少 D.第二次物体获得的动能多,分析：,ACD,2.机械能守恒定律,1）内容：如果只有重力和弹簧弹力对物体做功，在发生动能与势能相互转化时，机械能的总量保持不变。 2）表达式：EK1+EP1=EK2+EP2 或 E1=E2 又或 EK = -EP,例1：,质量为m的球A在通过如图所示的半径为R的光滑圆轨道最高点时，对轨

9、道的压力是其重力的2倍，则小球应从高h为多少的光滑轨道滚下？,由牛顿第二定律：,又：N=2mg,再由机械能守恒定律可知：,mg,N,例2：,如图所示，B物体的质量是A物体质量的一半，在不计摩擦阻力的情况下，A物体自H高处由静止开始下落，且物体B始终在水平台面上。若以地面为零势能面，当A物体的动能与其势能相等时，A物体距地面的高度是（ ） A.H/5 B.2H/5 C.4H/5 D.H/3,而vB= vA ,mgh=mvA2/2,解：,B,例3：,如图所示，光滑圆柱体被固定在水平平台上，质量为m1的小球用轻绳跨过圆柱体与小球m2相连，开始时将m1放在平台上，两边轻绳竖直， m1和m2分别由静止开

10、始上升和下降。当m1上升到圆柱体的最高点时，绳子突然断了，发现m1恰能做平抛运动，则m2应为m1的多少倍？,解：当m1上升2R到达圆柱体最高点时v2=gR ，而m2下降R+R/2,由系统机械能守恒：,小结5：,1）只有重力对物体做功，不是只受重力作用； 2）对于相互作用的物体系，只有重力对物体系做功，其它内力和外力对系统都不做功，内力对系统做功之和为零，系统的机械能守恒。,3.功能原理：,除重力外，其它外力对物体所做的功等于物体机械能的变化。,例4：,如图所示，在减速下降的电梯中的固定斜面上放一滑块，若滑块保持相对静止，则（ ） A.斜面对滑块的弹力对滑块所做的功等于滑块重力势能的增量； B.

11、斜面对滑块的摩擦力对滑块做负功； C.斜面对滑块的弹力对滑块所做的功小于滑块机械能的增量； D.滑块所受合外力对滑块所做的功等于滑块机械能的增量。,B C,例5：,如图所示，物体以100J的初动能从斜面的底端向上运动，当它通过斜面上的M点时，其动能减少了80J，机械能减少了32J。如果物体能从斜面上返回底端，则物体达到底端时的动能为（ ） A.20J B.48J C.60J D.68J,A,分析：物体由底部到达M点,物体从M继续上升到速度为零处,由分析可知：物体从底端滑至最高点克服摩擦阻力做功为Wf =40J 因此，整个过程中动能减小80J，到达底端时动能为20J。,例6：,滑块以速率v1靠惯性沿固定斜面由底端向上运动，当它回到出发点时速率变为v2 ，且v2 v1 ，若滑块向上运动的位移中点为A，取斜面底端重力势能为零，则（ ） A.上升时机械能减小，下降时机械能增大 B.上升时机械能减小，下降时机械能也减小 C.上升过程中动能和势能相等的位置在A点上方 D.上升过程中动能和势能相