專題功和能上課件

高考物理第一輪復(fù)習課程

專題：功和能（上）主講人：孟衛(wèi)東北京市物理特級教師教研組長：孟衛(wèi)東總策劃：周力課程編輯：孫慧視頻編輯：吳茸茸課程制作：吳茸茸技術(shù)支持：宋春文攝像：吳茸茸開篇語能量的觀點研究的是物體或系統(tǒng)運動變化所經(jīng)歷的過程中狀態(tài)的改變，它無需對變化過程的細節(jié)進行研究，關(guān)心的是運動狀態(tài)變化即改變結(jié)果量及其引起變化的原因。對于不涉及物體運動過程中的加速度和時間問題，無論是恒力做功還是變力做功，一般都利用動能定理求解；如果只有重力和彈力做功而又不涉及運動過程的加速度和時間問題，則利用機械能守恒定律。有的問題既可以用力的觀點求解，又可以用能量的觀點求解，這時就優(yōu)先應(yīng)用能量觀點，因為比較簡便；有的問題涉及多個物理過程或多個研究對象，解題時優(yōu)先選擇全過程，因為應(yīng)用能量觀點解題時不必涉及過程的細節(jié)而只須考慮始末狀態(tài)；應(yīng)用能量觀點解題時，要注意內(nèi)力的總功不一定為零，如爆炸問題，碰撞問題，繩突然繃緊問題；若要求解某分過程末物體的速度，或求解系統(tǒng)內(nèi)部物體間的作用，則只能取分過程或單個物體或小系統(tǒng)進行分析；許多情況下還需根據(jù)牛頓第三定律轉(zhuǎn)換研究對象。題面：如圖所示，演員正在進行雜技表演。由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過程中對雞蛋所做的功最接近于（）A．0.3JB．3JC．30JD．300J題面：一蹦極運動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落，到最低點時距水面還有數(shù)米距離。假定空氣阻力可忽略，運動員可視為質(zhì)點，下列說法正確的是（）A.運動員到達最低點前重力勢能始終減小B.蹦極繩張緊后的下落過程中，彈性力做負功，彈性勢能增加C.蹦極過程中，運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒D.蹦極過程中，重力勢能的改變與重力勢能零點的選取有關(guān)題面：如圖所示，演員正在進行雜技表演。由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過程中對雞蛋所做的功最接近于（）A．0.3JB．3JC．30JD．300J題面：一蹦極運動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落，到最低點時距水面還有數(shù)米距離。假定空氣阻力可忽略，運動員可視為質(zhì)點，下列說法正確的是（）A.運動員到達最低點前重力勢能始終減小B.蹦極繩張緊后的下落過程中，彈性力做負功，彈性勢能增加C.蹦極過程中，運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒D.蹦極過程中，重力勢能的改變與重力勢能零點的選取有關(guān)功和能功W=Flcos平均功率瞬時功率P=Fvcos機械能動能勢能重力勢能EP=mgh彈性勢能動能定理機械能守恒定律Ek1+EP1=Ek2+EP2功是能量轉(zhuǎn)化的量度WG=－ΔEPW彈=－ΔEP彈W總=ΔEkW非=ΔE機一、功（1）一個物體受到力的作用，如果在力的方向上發(fā)生一段位移，這個力就對物體做了功.做功的兩個不可缺少的因素是：作用在物體上的力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。（2）力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角的余弦這三者的乘積。功的計算公式，功的單位是焦耳，符號J，功是標量。（3）功有正負，其正負由cos決定。當0>90時，力對物體做正功；當90>180時，力對物體做負功（通常說成物體克服這個力做功）；當=90時，力對物體不做功。題面：放在光滑水平面上的靜止物體，在水平恒力F1的作用下，移動了距離l，如果拉力改為和水平面成30o的恒力F2，移動的距離為2l，已知拉力F1和F2對物體所做的功相等，則F1和F2的大小的比為（）二、功率（1）功率是表示力做功快慢程度的物理量，功跟完成這些功所用時間的比叫做功率。公式，表示對物體做功的力F在t時間內(nèi)的平均功率。功率的單位是瓦特，符號W。功率為標量.結(jié)合W=Flcos,功率的表達式也可寫成。（2）機械的額定功率指機械持續(xù)正常工作時的最大功率，機械工作時的實際功率一般小于或等于其額定功率，機車發(fā)動機的輸出功率指P出＝P實＝F牽·v（F牽為發(fā)動機牽引力）。題面：汽車發(fā)動機的額定功率P0=60kW，汽車的質(zhì)量m=5.0t，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的0.10倍，試問：(1)汽車保持以額定功率從靜止起動后，能達到的最大速度是多少？(2)汽車從靜止開始，保持以0.5m/s2的加速度作勻加速起動，這一過程能維持多長時間?易錯點揭示！

過總結(jié)與啟迪：

受題面：一質(zhì)量為m

的小球，用長為l

的輕繩懸掛于O點，小球在水平力F

作用下，從平衡位置P

點很緩慢地移到Q

點，如圖所示，則力F

做的功為（）A．mglcosθB．FlsinθC．mgl(1-cosθ)D．Flθ

易錯點揭示！

過總結(jié)與啟迪：

受四、機械能守恒定律（1）重力做功只與物體的初、末位置有關(guān)，與運動路徑無關(guān)，因此可以定義由位置決定的能量——重力勢能。重力勢能EP=mgh是物體和地球組成的系統(tǒng)所共有（我們可以簡稱“物體的重力勢能”）。彈性勢能是由于物體發(fā)生彈性形變而具有的能量，對于彈簧的彈性勢能，其大小和彈簧的勁度系數(shù)、伸長（或壓縮）量有關(guān)。（2）機械能包括：動能、重力勢能和彈性勢能。機械能守恒是指在滿足一定條件時，物體系統(tǒng)內(nèi)動能和勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化時，機械能的總量不變，Ek1+EP1=Ek2+EP2?？偨Y(jié)與啟迪：

應(yīng)用機械能守恒定律解題的基本步驟：(1)根據(jù)題意選取研究對象是由哪幾個物體組成的系統(tǒng)(一般是物體、彈簧和地球)；(2)明確研究對象的運動過程，分析物體所受各力的做功情況或能量轉(zhuǎn)化情況、判斷是否符合機械能守恒條件；(3)恰當?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在過程的起始狀態(tài)和末了狀態(tài)的機械能；(4)用機械能守恒定律建立方程，求解未知量，必要時要進行驗證和討論。五、功和能的關(guān)系（1）能量：一個物體能夠?qū)ν庾龉Γ覀兙驼f這個物體具有能量。（2）能量有各種不同的存在形式：運動的物體具有動能，被舉高的物體具有重力勢能；發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢能；由大量粒子構(gòu)成的系統(tǒng)具有內(nèi)能。另外自然界中還存在如化學能、電能、太陽能、風能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。（3）各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，而且在轉(zhuǎn)化過程中總量不變，不