1功和能有关问题的巧解1
功和能有关冋题的巧解
力学中动能定理和动量定理，他们相互之间存在着内在联系，若能掌握和运用并能站在不同侧面去剖析巧解有关问题，从而使问题化繁为简、由难变易，提高解题效率。
例题：质量为m的物体以初速度V o进入粗糙水平面作匀减速直线运动，经ns (n为整数)静止。求：
(1)第Ns内克服外力做功的数学表达式(N< n)?
(2)1s内，2s内，3s内，……，ns内克服外力做功之比？
(3)当n=5时，第4s内克服外力做功多大？
解析：质量为m的物体以初速度V o进入粗糙水平面作匀减速直线运动，最后静止。求解本题的关键是物体所受的合外力恒定且恒等于滑动摩擦力的大小，因而可利用匀减速直线运动特殊规律和力、功、能之间的关系及等差数列知识分别求解。
初速度V o的匀减直线运动特殊规律：
X I : X H : X m :…：X N =(2 n-1) : (2 n- 3) :(2 n- 5):…：bn- (2N -1 卩……①
2 2 2 2
X1 :X2： Xr' ：X n =(2 n-1 ):(2 2 n-2 ):(3 ”2 n- 3 )…：(n ”2n-n ) ……②
(n取1、2、3、4、……，n w t,其中t =—)作为给定的匀减速直线运动 a
题中t是给定的定值。
X I、X n、X m、分别表示第1s内、第2s内、第3s内的位移；Xl、
X2、X3、分别表示1s内、2s 内、3s内的位移；
V :V i :V2…：V N4：…:V V o、V i、V2、 .... 、V N 1、Ns、... 、第ns的初速。2 =n:(n-1) : (n - 2)…：(n - N +1):…：1 ……③ ... 、V na分别表示第1s、第2s、第3s、...... 、第
X1 : X n =(2n —1): n2
2
2
(1) 依题意根据②式得：
则有X 1申加
n
1 2
依 F 咲=A E K = —mV t 1 2 — mV 。并将V t = 0代入得： 2 依W=F X 得：W^ f 咲1 = f ?竺凶=f .X n 呼 n n
2
2n-1 -(2n- 1)mV 02
■ ------ = -------------------------
f X n
1 2 =--mV o 1
由此有W\ = — -mv o 2
2 n 2
由W = F 叹和①式有：
2n 2
(2)设Ns 内克服外力做功为 S N ，
Wi : W n : W m :…：W N : W N +…=fX i : fX n : fX m :…：fX N ： fX N 申… =(2 n -1): (2n -3) : (2 n - 5):…：[2 n - (2N -1)] : bn- (2N +1 廿
2n —1
W N 2n -(2N-1)
W 1 : W 2 : W 3 :…:W n 由上式得： W 1 :W 2 :W 3 :…：W n =(2n-1):(4n-4):(6n-9):…：n 2
(3)当n=5时，第4s 内克服外力做功：
由(1)式可知 W I :W n : W m :W w : W = 9: 7:5: 3:1 则有W w :Wi = 3:9
解法二：从功能关系求解
则 W N
=(2n
—2N
+
1)W
i
mV o
2n —1
2n 2
2n-(2N -1)】 (2) W 1 : W 2 : W 3 :…：W n fX 1:fX 2:fX 3^■: fX n 由②式得：X 2 = (2 ”2n -22)X 1
2n —1
X 3
(3 ”2n -32)X 1
2n —1
X n
2
(n ”2n -n X
2n —1
将 X 1、X 2、X 3、? X n 代入上式得:
仅「fX 1(2 ?2n - 22),
fX 1(3 ”2 n - 32).... fX 1 (n ”2n - n 2)
2n - 12
2 2 2 2
(2n-1 ):(2 ”2 n -2 ):(3”2 n -3 厂"：(n”2n -n ) 2n -12
2n - 12
W w
2 2
1 -(
2 n- 1)mV o _-(2%5-1mV o 2
—3mV o
2n 2 2 3^2x5
50
(1).由动能定理有W N 二A E K 二E K N — E K N 」 12 2
严-Vz ) 由③式得:
V o V o Vg
n-N +1
V N
则有V N _4
, V N
(n-N )V o
1 2
由此 W
「尹
(V N-V
N4
2)
=2n 2
2\ mV 。 2
n - N)2 -(n- N +1)2]=-^^0^ 2n- (2N -1)】
2n
2
贝U 有 W N = -mV
T [2x5 -（2x4-1）]=-兰口202
2X 52 50 解法三：从等差数列的通项公式和求和公式求解
物体作匀减速直线运动，外力克服物体做功随时间减小，在两相邻的相等时 间内外力克服物体做功成等差数列，如要求第 Ns 内外力克服物体做功的量值， 可利用等差数列的通项公式 W N M W] +（N _1）也W 求解，其中W N 表示第Ns 内克 服外力做功的值，W I 表示第1s 内克服外力做功的值，A W 为公差，表示任意两 个连续相等时间内克服外力做功的差值，此差值为负值。
克服外力做功随时间减小，如要求 Ns 内克服外力做功的值，可根据等差数 列前N 项和公式S N = N W I +
N （N
一1
）边W 求解，其中S N 表示Ns 内克服外力
2
做功的值，W I 表示1s 内克服外力做功的值，也W 为公差，表示任意两个连续相 等时间内克服外力做功的差值，此差值为负值。
由于 W| =-mV y （2n-1）， 2n 2
则有W N
2
(2) . S N =N W I
』W
—叫(2n -1「N
2
则S N 歸皿弓曲丿V 。 r ( n-N)2
2 [ n 2
-
由此有1s 内克服外力做功W
i —mV
A (1?2n —12
)
2n 2
mV 。2 2 —(2 ”2n -22) 2n
2
2
2s 内克服外力做功 3s 内克服外力做功 ns 内克服外力做功 W 2 W 3
W n
mV 02 2 RD 2
2
-(N Zn - N )
2n 2
mV 。2
2
= ”n 2n 2
W , : W 2 : W 3 :…：W n =(2n -1): (4n -4): (6n -9):…：n 2
2
mV
|^
2 n-(2N-1)] 2n 2
(3).将 n=5, N=4 代入 W N
2 2 △W =W N -W NJ = - mV
0r 2n - (2N -1) ] +^^0^ 2n - (2N -3)】= 2n 2 2n 2
(1). W N =W | +(N -1)A W =—mV
0^(2n-1) 2n 2
2
丄mV 0
+ 卡(N -1)
2
mV o
n 2
2 2n 2 n
2
则有S N
2
mV0
2n2
2
(N ^n -N )
由此有1s内克服外力做功Wi =-mV。2
2n2
(1 .2 n-
12)
2s内克服外力做功W2 3s内克服外力做功W3 ns内克服外力做功W n mV。2
2n2
mV。2
2n2
mV02
2n2
2
(2 ”2n -
22)
(3 如-32)
(n ”2n -
n2)
mV。2
2n2
W1 :W2 : W3 :…：W n =(2n -1): (4n -4): (6n -9):…：
n2
(3).将n=5，N=4 代入 W N mV02
2n2
2n-(2N -1)]
则有W N mV02
2
2X5
[2X5 -(2X4 -1)]=-
50
mV02
【参考文
献】陈涛《求解位移均匀变化外力功技巧》《理科考试研究》2000年第10期
功、功率和能量总结
一、功和功率 1、功的计算 （1）、恒力做功的计算：αcos Fl W =，F 为恒力，l 是F 的作用点相对于地的位移，α是F 和l 间的夹角。 （2）、变力做功的计算：○ 1把变力做功转化为恒力做功求解○2用动能定理求解○3用图像法求解。 （3）总功的计算 2、功率的计算 瞬时功率αcos Fv P = 平均功率t W P = 题型1、如图，水平传送带两端点A 、B 间的距离为L ，传送带开始时处于静止状态．把一个小物体放到右端的A 点，某人用恒定的水平力F 使小物体以速度v 1匀速滑到左端的B 点，拉力F 所做的功为W 1、功率为P 1，这一过程物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为Q 1．随后让传送带以v 2的速度匀速运动，此人仍然用相同的水平力恒定F 拉物体，使它以相对传送带为v 1的速度匀速从A 滑行到B ，这一过程中，拉力F 所做的功为W 2、功率为P 2，物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为 Q 2．下列关系中正确的是（ ） A 、W 1=W 2，P 1＜P 2，Q 1=Q 2 B ．W 1=W 2，P 1＜P 2，Q 1＞Q 2 C ．W 1＞W 2，P 1=P 2，Q 1＞Q 2 D ．W 1＞W 2，P 1=P 2，Q 1=Q 2 题型2、如图所示，质量均为m 的物体A 、B 通过一劲度系数为k 的轻弹簧相连，开始时B 放在地面上，A 、B 都处于静止状态．现用手通过细绳缓慢地将A 向上提升距离L 1时，B 刚要离开地面，此过程手做功W 1、手做功的平均功率为P 1；若将A 加速向上拉起，A 上升的距离为L 2时，B 刚要离开地面，此过程手做功W 2、手做功的平均功率为P 1．假设弹簧一直在弹性限度范围内，则 A ．k mg L L = =21 B ．k mg L L 212=> C ．W 2 ＞ W 1 D ．P 2＜ P 1 二、机车的启动问题 题型3、某列车发动机的额定功率为KW 4 102.1?，列车的质量为Kg 5 100.1?，列车在水 平轨道上行驶时，阻力是车重的0.1倍，2 /10s m g =。 （1）若列车保持额定功率从静止启动，则列车能达到的最大速度是多少？ （2）若列车从静止开始以0.5m/s 2 的加速度做匀加速直线运动，则这段过程能维持多长时间？6s 末列车的瞬时功率多大？ （3）如果列车保持额定功率行驶，当列车在水平轨道上行驶速度为10m/s 时，列车的加速度为多少？
功与能之间的关系
功与能之间的关系 一、选择题 1．关于功和能的关系，下列说法中错误的是 ( ) A.能是物体具有做功的本领 B.功是能量转化的量度 C.功是在物体状态发生变化过程中的过程量，能是由物体状态决定的状态量 D.功和能的单位相同，它们的意义也完全相同 2．如果只有重力对物体做功，则下列说法中正确的是 ( ) A.如果重力对物体做正功，则物体的重力势能增加 B.如果重力对物体做负功，则物体的动能增大 C.如果重力对物体做正功，则物体的动能减少 D.如果重力对物体做负功，则物体的重力势能增加 3．一质量为1.0kg 的滑块，以4m ／s 的初速度在光滑水平面上向左滑行，从某一时刻起一向右水平力作用于滑块，经过一段时问，滑块的速度方向变为向右，大小为4m ／s ，则在这段时间内水平力所做的功为( ) A.0 B.8J C.16J D.32J 4．在地面15m 高处，某人将一质量为4kg 的物体以5m ／s 的速度抛出，人对物体做的功是( ) A.20J B.50J C.588J D.638J 5．两个材料相同的物体，甲的质量大于乙的质量，以相同的初动能在同一水平面上滑 动，最后都静止，它们滑行的距离是( ) A.乙大 B.甲大 C.一样大 D.无法比较 6．两辆汽车在同一水平路面上行驶，它们的质量之比为m 1:m 2=1:2，速度之比为v 1:v 2=2:1当汽车急刹车后，甲、乙两辆汽车滑行的最大距离为s 1和s 2，两车与路面的动摩擦因数相同，不计空气阻力，则( ) A.s 1:s 2=1:2 B.s 1:s 2=1:1 C.s 1:s 2=2:1 D.s 1:s2=4:1 7．如图所示，物体自倾角为θ、长为L 的斜面顶端由静止开始滑下，到 斜面底端时与固定挡板发生碰撞，设碰撞时无机械能损失.碰后物体又沿 斜面上升，若到最后停止时，物体总共滑过的路程为s ，则物体与斜面间 的动摩擦因数为 ( ) A ．s θL sin B. θs L sin C . s θL tan D . θ s L tan 8．速度为v 的子弹，恰可穿透一块固定着的木板，如果子弹的速度为2v ，子弹穿透木板时阻力视为不变，则可穿透同样的木板( ) A.1块 B.2块 C.3块 D.4块 9．质量为m 的物体从地面上方H 高处无初速释放，落在地面后出现一个深 度为h 的坑，如图所示，对此过程的下列表述中错误的是( ) A.重力对物体做功为mgH B.重力对物体做功为mg(H+h) C.外力对物体做的总功为零 D.地面对物体的平均阻力为mg(H+h)／h 10．如图，一小物块初速v 1，开始由A 点沿水平面滑至B 点 时速度为v 2，若该物块仍以速度v 1从A 点沿两斜面滑动至B 点时速度为v 2’，已知斜面和水平面与物块的动摩擦因数相
大学物理功和能
第四章 功和能 P88-92习题：3、4、5、12、13、14、19、23、27、30、36、 一. 选择题： 3．如图4-18所示，一质点在如图所示的坐标平面内作圆周运动，有一力 0()+F =F i j x y 作用在质点上．在该质点从坐标原点运动到(0，2R ）位置过程中， 力F 对它所作的功为（ ）。 (A)2 0R F ．(B)2 02R F ． (C) 2 03R F ． (D) 2 04R F ． ［］ 4．如图4-19所示，，木块m 沿固定的光滑斜面下滑，当下降h 高度时，重力作功的瞬时功率是（ ）。 (A)21)2(gh mg ．(B)1)2(cos gh mg θ． (C)1()2 1/2mgsin θgh (D) (2)1/2 mgsin θgh ［］ 5．质量为m ＝0.5 kg 的质点，在Oxy 坐标平面内运动，其运动方程为x ＝5t ，y =0.5t 2（SI ），从t =2 s 到t =4 s 这段时间内，外力对质点作的功为（ ）。 (A) 1.5 J ． (B) 3 J ． (C) 4.5 J ． (D) -1.5 J ． ［］ 二. 填空题： 12 ．已知地球质量为M ，半径为R ．一质量为m 的火箭从地面上升到距地面高度为2R 处．在此过程中，地球引力对火箭作的功为_____________________． 13．某质点在力F ＝(4＋5x )i (SI)的作用下沿x 轴作直线运动，在从x ＝0移动到x ＝10 m 的过程中，力F 所做的功为__________． 图4－18 习题4-3图
14．二质点的质量各为m 1，m 2．当它们之间的距离由a 缩短到b 时，它们之间万有引力所做的功为___． 19．如图4-24所示，劲度系数为k 的弹簧，一端固定在墙壁上，另一端连一质量 为m 的物体，物体在坐标原点O 时弹簧长度为原长．物体与桌面间的摩擦系数为μ．若物体在不变的外力F 作用下向右移动，则物体到达最远位置时系统的弹性势能E P ＝_____． 23．如图4-27所示，劲度系数为k 的弹簧，上端固定，下端悬挂重物．当弹簧伸长 重物在O 处达到平衡，现取重物在O 系统的重力势能为_____；系统的弹性势能为；系统的总势能为．（答案用k 和x 0 三. 计算题： 27．如图4-28所示，质量m 为 0.1 kg 的木块，在一个水平面上和一个劲度系数k 为20 N/m 的轻弹簧碰撞，木块将弹簧由原长压缩了x = 0.4 m ．假设木块与水平面间的滑动摩擦系数μk 为0.25， 问在将要发生碰撞时木块的速率v 为多少？ 30．质量分别为m 和M 的两个粒子，最初处在静止状态，并且彼此相距无穷远．以后，由于万有引力的作用，它 图4－28 习题4-27图
大学物理—— 功和能量
NO.2 功和能量 班级 姓名 学号 成绩 一、选择 1. 下列说法中正确的是： (A) 作用力的功与反作用力的功必须等值异号. (B) 作用于一个物体的摩擦力只能作负功. (C) 内力不改变系统的总机械能. (D) 一对作用力和反作用力作功之和与参照系的选取无关. ［ D ］ 2. 一水平放置的轻弹簧, 弹性系数为k ,一端固定,另一 端系一质量为m 的滑块A, A 旁又有一质量相同的滑块 B, 如图所示, 设两滑块与桌面间无摩擦, 若用外力将A 、 B 一起推压使弹簧压缩距离为d 而静止,然后撤消外力,则B 离开A 时的速度为 (A) d/(2k ). (B) d k/m . (C) d )(2m k/. (D) d k/m 2. ［ C ］ 3.对功的概念有以下几种说法： (1) 保守力作正功时，系统内相应的势能增加． (2) 质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零． (3) 作用力和反作用力大小相等、方向相反，所以两者所作功的代数和必为零． 在上述说法中： [ C ] (A) (1)、(2)是正确的． (B) (2)、(3)是正确的． (C) 只有(2)是正确的． (D) 只有(3)是正确的． 4.如图，一质量为m 的物体，位于质量可以忽略的直立弹簧正上方高度为h 处，该物体从静止开始落向弹簧，若弹簧的劲度系数为k ，不考虑空气阻力，则物体下降过程中可能获得的最大动能是 ［ C ］ (A) mgh ． (B) k g m mgh 222 ．
(C) k g m mgh 222+． (D) k g m mgh 22+． 5.对于一个物体系来说，在下列的哪种情况下系统的机械能守恒？ ［ C ］ （A ）合外力为0． （B ）合外力不作功． （C ）外力和非保守内力都不作功． （D ）外力和保守内力都不作功． 二、填空 1. 一质点在二恒力的作用下, 位移为38r i j ?=+ (SI), 在此过程中,动能增量为24J, 已知其中一恒力1123F i j =- (SI), 则另一恒力所作的功为 12 J . 2.一颗速率为700 m/s 的子弹，打穿一块木板后,速率降到500 m /s ．如果让它继续穿过厚度和阻力均与第一块完全相同的第二块木板，则子弹的速率将降到100/m s ．（空气阻力忽略不计） 3.有一劲度系数为k 的轻弹簧，竖直放置，下端悬挂一质量为m 的小球。先使弹簧为原长，而小球恰好与地接触，再将弹簧缓慢提起，直到小球刚能脱离地面为止， 在此过程中外力所做的功A =222m g k 。 4.一质量为m 的质点沿x 轴运动，质点受到指向原点的拉力，拉力的大小与质点离开原点的距离x 的平方成反比，即2/F k x =-，k 为正的比例常数。设质点在x l =处 的速度为零，则/4x l =。 三、计算 1.质量为m 的质点在外力作用下，其运动方程为 j t B i t A r ωωsin cos +=式中A 、B 、ω 都是正的常量．求：外力在t =0到t =π/(2ω)这段时间内所作的功。 参考： 由牛顿第二定律：
能的概念功和能的关系
机械能考点例析 能的概念、功和能的关系以及各种不同形式的能的相互转化和守恒的规律是自然界中最重要、最普遍、最基本的客观规律，它贯穿于整个物理学中。本章的功和功率、动能和动能定理、重力的功和重力势能、弹性势能、机械能守恒定律是历年高考的必考内容，考查的知识点覆盖面全，频率高，题型全。动能定理、机械能守恒定律是力学中的重点和难点，用能量观点解题是解决动力学问题的三大途径之一。考题的内容经常与牛顿运动定律、曲线运动、动量守恒定律、电磁学等方面知识综合，物理过程复杂，综合分析的能力要求较高，这部分知识能密切联系实际、生活实际、联系现代科学技术，因此，每年高考的压轴题，高难度的综合题经常涉及本章知识。例如：2001年的全国卷第22题、2001年上海卷第23题、2002年全国理综第30题、2003年全国理综第34题、2004年上海卷第21题、2004年物理广西卷第17题、2004年理综福建卷第25题等。同学平时要加强综合题的练习，学会将复杂的物理过程分解成若干个子过程，分析每一个过程的始末运动状态量及物理过程中力、加速度、速度、能量和动量的变化，对于生活、生产中的实际问题要建立相关物理模型，灵活运用牛顿定律、动能定理、动量定理及能量转化的方法提高解决实际问题的能力。 一、夯实基础知识 1.深刻理解功的概念 功是力的空间积累效应。它和位移相对应（也和时间相对应）。计算功的方法有两种： ⑴按照定义求功。即：W=Fscos θ。 在高中阶段，这种方法只适用于恒力做功。当20πθ<≤时F 做正功，当2π θ=时F 不做功，当πθπ ≤<2时F 做负功。 这种方法也可以说成是：功等于恒力和沿该恒力方向上的位移的乘积。 ⑵用动能定理W=ΔE k 或功能关系求功。当F 为变力时，高中阶段往往考虑用这种方法求功。 这种方法的依据是：做功的过程就是能量转化的过程，功是能的转化的量度。如果知道某一过程中能量转化的数值，那么也就知道了该过程中对应的功的数值。 (3)．会判断正功、负功或不做功。判断方法有：○ 1用力和位移的夹角α判断;○2用力和速度的夹角θ判断定;○ 3用动能变化判断. (4)了解常见力做功的特点: 重力做功和路径无关，只与物体始末位置的高度差h 有关：W=mgh ，当末位置低于初位置时，W ＞0，即重力做正功；反之则重力做负功。 滑动摩擦力做功与路径有关。当某物体在一固定平面上运动时，滑动摩擦力做功的绝对值等于摩擦力与路程的乘积。 在弹性范围内，弹簧做功与始末状态弹簧的形变量有关系。 （5）一对作用力和反作用力做功的特点：○ 1一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零；○2一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零（静 摩擦力）、可能为负（滑动摩擦力），但不可能为正。 2.深刻理解功率的概念 （1）功率的物理意义：功率是描述做功快慢的物理量。 （2）功率的定义式：t W P =，所求出的功率是时间t 内的平均功率。
高中物理 《功和能》教案(1)
功和能 一、教学目的： 1．知道在能量相互转化过程中，转化了的能量的多少，可以由做功的多少来确定。 2．知道做功的过程就是物体能量的转化过程。 3．知道功是能量转化的量度。 4．为后面定量地描述动能和势能及机械能做好准备 二、重点难点： 1．理解做功的过程就是物体能量的转化过程是本节的重点。 2．理解功是能量转化的量度是本节的难点。 3．能源问题是本节课对学生的一个能力培养点。 三、教学方法： 演示、讲授、讨论、练习。 四、教具： 滚摆、皮球、重物、弹簧 五、教学过程 （一）引入新课 复习提问：在初中，我们已经学过关于能的初步知识，请说出学过哪几种形式的能？ （机械能、热能、电能、化学能等）。 不同形式的能量是可以相互转化的，各种形式的能量之间的转化是由什么量来量度呢？ 板书课题：第三节功和能 （二）进行新课 提问：请同学们举出一些物体能够做功的例子。 （1）流动的河水能够推动水轮机做功，说明流动的河水能够做功。 （2）人们在打桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就把木桩打入地里，说明被举高的重锤能够做功。 （3）风吹着帆船航行，流动的空气能够对帆船做功。 （4）运动着的钢球打在木块上，能把木块推走，运动的钢球能够做功。 （5）射箭运动员把弓拉弯，放手后被拉弯的弓能把箭射出去，说明拉弯的弓能够做功。 （引导学生分析物体能够做功的共同点就是都有做功的本领-----能） 1．一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量
提问：我们知道，各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中守恒，那么在这个转化过程中，功扮演着怎样的角色？讨论： （1）只有重力做功时，重力势能和动能发生相互转化。 演示：把一个滚摆悬挂在框架上，用手捻动滚摆使悬线缠在轴上，滚摆升高到最高点，放开手，观察滚摆的运动，并思考它的动能和势能的变化。 分析说明：滚摆升高到最高点，放开手，在下落过程中，滚摆的动能增加，同时滚摆的重力势能减少，重力对滚摆做了功．重力对滚摆做了多少功，就有多少重力势能转化为动能．同理，在上升过程中，滚摆克服重力做功，滚摆的重力势能就增加，滚摆克服重力做了多少功，重力势能就增加多少． 小结：物体转化了的能量的多少可以由做功的多少来量度． （2）只有弹力做功时，弹性势能和动能发生相互转化． [演示]拿一根弹簧，水平放置，一端固定，另一端上放一小球并压缩．待静止后放手，小球将被弹出去．观察小球离开弹簧前弹簧的形变及小球的运动情况，并思考弹性势能和动能的变化． 分析说明：被压缩的弹簧放开时把小球弹出去，小球的动能增加，同时弹簧的势能减少．弹簧对小球做了多少功，就有多少弹性势能转化为动能． 小结：物体转化了的能量的多少可以由做功的多少来量度． （3）机械能与内能的转化． [实例]列车在机车的牵引下加速运动． 分析说明：列车在机车的牵引下加速运动，列车的机械能增加，同时机车的热机消耗了内能．牵引力对列车做了多少功，就有多少内能转化为机械能． 小结：转化过程中，转化了的能量的多少可以用做功的多少来量度． （4）机械能与化学能的转化． [实例]用手抛出一个皮球． 分析说明：你用手抛出一个皮球，对皮球做功的时候，皮球获得动能，同时贮存在你体内的化学能减少，你抛球时做的功越多，皮球获得的动能就越多，你体内的化学能减少的也就越多．实际上，皮球获得的动能是由体内减少的那部分化学能转化来的，而且你做了多少功，就表示有多少化学能转化为皮球的机械能． 小结：转化过程中，转化了的能量的多少可以由做功的多少来量度． [实例]起重机提升重物。
正确认识功和能的关系
正确认识功和能的关系 王军礼 （陇南师范高等专科学校物信系09级物理教育班甘肃陇南742500） 摘要：功和能的关系是物理量之间最重要的关系之一，本文通过阐述功和能两个物理量的区别和联系，纠正了人们通常对功和能的一种不科学的表述和认识，从而加深对功能关系的正确理解。 关键词：做功；能量；功能关系 1.功和能的概念 1.1什么是功 在普通物理学中，功的概念最初是在力学中引入的。如果一个物体受到某一外力作用时，它的运动状态就要发生变化，也就是说描述物体运动的基本物理量速度就会发生变化，而物体的速度一旦发生变化就必然会在该速度变化的方向上引起位移。 如果物体在力错误！未找到引用源。的作用下沿某一路径L从一处移到另一处，其动能的增量等于与位移矢量的标积沿运动轨迹的积分线。把这个积分定义为力错误！未找到引用源。对该物体所做的功，表达式为错误！未找到引用源。，从表达式中可以看到力错误！未找到引用源。所做的功W的大小由力错误！未找到引用源。和位移错误！未找到引用源。的大小决定，错误！未找到引用源。和错误！未找到引用源。得夹角θ决定了W的正负，这说明功是一个标量。 此外，除了普通的机械力所做的功外，还有广义功的概念。广义功虽然范围很广，但在所有做功过程中有一个共同的表观特点，就是有一定有宏观位移产生，或者可以归结为宏观位移的作用。例如，被推动的活塞所发生的是一段宏观位移，而电场、磁场的变化则可以归结为电荷的宏观位移的作用。机械功就是用力和宏观位移的标积来计算。所以，效仿机械功，广义功的广义元功可以用广义力和广义元位移的乘积来表示。 1.2什么是能 能就是人们经常所说的能量，是一个日常生活中常用的物理、化学概念，但是我们又很难用一句话给出严格的定义。好的定义不容易提出，好的定义同时也是好的描述就更难。 在很多基础科学书中，我们常常看到把能定义为“做功的能力，”这样的定义都是描述性的，是很不确切的。在普通物理学的力学部分，先是从确定和定义
第二节 功和能
第二节功和能 美文悟语主题导读 随着动力学的发展,人们逐渐形成了“功”和“能”的概念．伽利略（Galileo Galilei,1564—1642,意大利物理学家、天文学家）将力与路程的乘积称为“矩”；莱布尼茨（Gottfried Wilhelm leibniz,1646—1716,德国哲学家、自然科学家、数学家）把与重量和高度的乘积等值 的运动作为基本量来考察运动的量度—“活力”（1696年指出是“活力”的量度）． [精读探究·纵横拓展] 1、功的原理：读教材P9第一、二段 ○理要点：使用机械时，人们所做的功，都等于不用机械而直接用手做的功，即使用任何机械都不省功。进一步可表述为：使用任何机械时，动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功。 ○思重点：“不省功”是功的原理的核心。“不省功”有两层含义：其一是等于（理想机械）；其二是大于，既费功（对非理想机械）。费功是指使用机械，人们所做的功要大于不使用机械而直接用手所做的功。多做的那一部分功，就是克服机械自重和摩擦力所做的功。它对完成工作任务没有意义，所以我们把它叫做无用功或额外功。 ○辨疑点：“使用任何机械时，动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”。这一表述更具有普遍性。“动力所做的功”和“使用机械，人们所做的功”相当；“机械克服阻力所做的功”包括克服所有阻力所做的功，即包括克服有用阻力所做的功（直接用手所做的功）及克服机械自重和摩擦所做的功。 ○悟方法：对功的原理的正确理解，使我们认识到使用机械可省力或省距离而不可能省功的道理。 2、功是能量转化的量度：读教材P10第四段 ○理要点： 做功的过程就是能量转化的过程，能量转化的过程伴随着力做功；力对物体做了多少功，就有多少能量进行了转化。 ○思重点：对功能关系的理解，要掌握两层含义：一是做功的过程就是能量转化的过程，能量转化的过程就是做功的过程；二是做了多少功，就有多少能量发生了转化，也就是说可用做功的多少来量度能量转化的多少。反之，亦可用能量转化的多少来计算做功的多少。 ○悟方法：功和能的概念不同，功是过程量，能量是状态量，虽然二者有联系而且单位相同，但有本质的区别。
大学自主招生第04章 功和能 2
第四章 功和能 【补充知识点】 一、能量（1）引力势能：选取无穷远处为零势能点的前提下，设某星球的质量为M 、半径为R ，则对于离开该星球球心距离为r 质量为m 的物体，物质和星球构成系统的引力势能为)(R r r Mm E p ≥-=G 。 （2）弹性势能：取弹簧无形变时的位置为零势能点。在弹性限度内其弹性势能为22 1kx E p =。 二、物体系的动能定理：对于几个物体组成的系统，外力做的功与内力做的功之和等于系统动能的变化。即：12k k E E W W -=+内总外总。 说明：动能定理只适用于惯性参照系，涉及的位移与速度应为相对于同一惯性系的物理量。如果需要在非惯性系中运用动能定理，除了考虑各力做的功外，还要考虑惯性力做的功，此时功和动能中的位移、速度均为相对于非惯性参照系的值。 【典例精析】 一、变力的功的计算方法 【例1】（2008?复旦）边长为10cm 的正方形木块（密度为0.5g/cm 3）浮在有水的杯中，杯的横截面积为200cm 2，水的密度是1g/cm 3，平衡时杯内水深10cm ，g 取10m/s 2，用力使木块慢慢沉到杯底，外力所做的功的焦耳数是（ ） A ．1/4 B ．1/9 C ．3/16 D ．3/10 二、动能定理与机械能守恒定律的综合 【例2】如图，长为L 的矩形板以速度v 沿光滑水平面上平动时，垂直滑向 宽度为 l 的粗糙地带。板受阻到停下来所经过路程为s ，且l 【例3】（2009?清华）固定在竖直平面内的一个半圆形光滑轨道，半圆 轨道半径为R ，轨道两端在同一水平高度上，其中，一端有小定滑轮（其 大小可忽略），两小物体质量分别为m 1和m 2，用较长的轻细线跨过滑轮 连接在一起，如图（a ）所示。若要求小物体m 1从光滑半圆轨道上端沿 轨道由静止开始滑下，试问： （1）m 1满足什么条件可以使它下滑到轨道最低点C ？ （2）m 1下滑到C 点时速度多大？ 三、功能分析法 【例4】（2007?北大）长为6L 、质量为6m 的匀质绳置于特制的水平桌面上，绳的一端悬垂于桌边外，另一端系有一个可视为质点的质量为M 的木块，如图所示。木块在AB 段与桌面无摩擦，在BE 段与桌面有摩擦，匀质绳与桌面的摩擦可忽略。初始时刻用手按住木块使 其停在A 处，绳处于绷紧状态，L DE CD BC AB ====，放手 后，木块最终停在C 处。桌面距地面高度大于6L ，求： （1）木块刚滑至B 点时的速度v 和木块与BE 段的动摩擦因数μ； （2）若木块在BE 段与桌面的动摩擦因数变为)4/(21M m ='μ， 则木块最终停在何处？ （3）是否存在一个μ值，能使木块从A 处释放后，最终停在E 处，且不再运动？若能，求出该μ值；若不能，简要说明理由。 专题做功和能量的转化 知识点 回顾 力和运动的相互关系是贯穿高中的一条主线，它要求用物体受力与运动方式总是相互联系的观点处理物理问题。能量则是贯穿高中的另一条主线，因为透过物体形形色色的运动方式，每一种运动形式的本质都是其对应的能量转化，而在转化过程中一定符合能量守恒。因此从能量的观点，利用功能关系或能量转化与守恒的方法处理问题问题，也能使物理问题变得方便、简洁。 知识点 题型一：处理变加速运动 高中物理常见的功与能量的转化 公式物理意义 W合=ΔE k合外力做的功等于物体动能该变量 W除G=ΔE机除重力以外的外力做功等于物体机械能的该变量 W f=ΔE内滑动摩擦力在相对位移中做的功等于系统内能的该变量 W G=ΔE P重力对物体所做的功等于物体重力势能改版的负值 W电=ΔE电电场力对电荷做的功等于电荷电势能改变的负值 W电流=ΔE焦纯电阻电路中电流做的功等于电路产生的焦耳热 W安=ΔE焦感应电流所受到的安培力做的功等于电路中产生的焦耳热 由于利用功能关系处理问题时，不一定要考虑物体运动的具体细节，只要搞清物体运动过程中参与做功的力、各力做功的位移及做功的正负，另外搞清有多少类型的能量发生了转化，因此，利用能量关系在处理诸如变加速运动、曲线运动等物理问题时，优势更显突出。 【例1】如图所示，在竖直平面内有一个半径为R 且光滑的四分之一圆弧轨道AB ，轨道下端B 与水平面BCD 相切，BC 部分光滑且长度大于R ，C 点右边粗糙程度均匀且足够长。现用手捏住一根长也为R 、质量为m 的柔软匀质细绳的上端，使绳子的下端与A 点等高，然后由静止释放绳子，让绳子沿轨道下滑。重力加速度为g 。求： （1）绳子前端到达C 点时的速度大小； （2）若绳子与粗糙平面间的动摩擦因数为μ（μ<1），绳子前段在过C 点后，滑行一段距离后停下，求这段距离。 【难度】★★★ 【答案】（1）3gR （2） 322R R μ + 【解析】绳子由释放到前段C 点过程中，由机械能守恒得：22 1)5.0(c mv R R mg =+ 解得：gR v c 3= （2）绳子前段在过C 点后，滑行一段距离停下来，设这段距离为s ，因可能s ≤R ，也可能s >R ，故要对上述可能的两种情况进行分类讨论。 ①设绳子停下时，s ≤R 绳子前端滑过C 点后，其受到的摩擦力均匀增大，其平均值为12s mg R μ，由动能定理得，2 11022 c s mg s mv R μ-?=-，把gR v c 3=代入上式解得：3s R μ=。 因为μ<1，得3s R >，与条件s ≤R 矛盾，故设绳子停下时s ≤R 不成立，即绳子停下时只能满足s >R ②设绳子停下时，s >R 所以绳子前端滑过C 点后，其摩擦力先均匀增大，其平均值为1 2mg μ，前端滑行R 后摩擦力不 变，其值为μmg ，由动能定理得：2 11()022 c mg R mg s R mv μμ-?--=-，把gR v c 3=代入上式解 得：322R R s μ=+ 功和能教学设计示例 一、教学目标 1．在学习机械能守恒定律的基础上，研究有重力、弹簧弹力以外其它力做功的情况，学习处理这类问题的方法。 2．对功和能及其关系的理解和认识是本章教学的重点内容，本节教学是本章教学内容的总结。通过本节教学使学生更加深入理解功和能的关系，明确物体机械能变化的规律，并能应用它处理有关问题。 3．通过本节教学，使学生能更加全面、深入认识功和能的关系，为学生今后能够运用功和能的观点分析热学、电学知识，为学生更好理解自然界中另一重要规律——能的转化和守恒定律打下基础。 二、重点、难点分析 1．重点是使学生认识和理解物体机械能变化的规律，掌握应用这一规律解决问题的方法。在此基础上，深入理解和认识功和能的关系。 2．本节教学实质是渗透功能原理的观点，在教学中不必出现功能原理的名称。功能原理内容与动能定理的区别和联系是本节教学的难点，要解决这一难点问题，必须使学生对“功是能量转化的量度”的认识，从笼统、肤浅地了解深入到十分明确认识“某种形式能的变化，用什么力做功去量度”。 3．对功、能概念及其关系的认识和理解，不仅是本节、本章教学的重点和难点，也是中学物理教学的重点和难点之一。通过本节教学应使学生认识到，在今后的学习中还将不断对上述问题作进一步的分析和认识。 三、教具 投影仪、投影片等。 四、主要教学过程 （一）引入新课 结合复习机械能守恒定律引入新课。 提出问题： 1．机械能守恒定律的内容及物体机械能守恒的条件各是什么？ 评价学生回答后，教师进一步提问引导学生思考。 2．如果有重力、弹簧弹力以外其它力对物体做功，物体的机械能如何变化？物体机械能的变化和哪些力做功有关呢？物体机械能变化的规律是什么呢？ 教师提出问题之后引起学生的注意，并不要求学生回答。在此基础上教师明确指出： 机械能守恒是有条件的。大量现象表明，许多物体的机械能是不守恒的。例如从车站开出的车辆、起飞或降落的飞机、打入木块的子弹等等。 分析上述物体机械能不守恒的原因；从车站开出的车辆机械能增加，是由于牵引力（重力、弹力以外的力）对车辆做正功；射入木块后子弹的机械能减少，是由于阻力对子弹做负功。 重力和弹力以外的其它力对物体做功和物体机械能变化有什么关系，是本节要研究的中心问题。 （二）教学过程设计 提出问题：下面我们根据已掌握的动能定理和有关机械能的知识，分析物体机械能变化的规律。 1．物体机械能的变化 问题：质量m的小滑块受平行斜面向上拉力F作用，沿斜面从高度上升到高度处，其速度由增大到，如图所示，分析此过程中滑块机械能的变化与各力做功的关系。 引导学生根据动能定理进一步分析、探讨小滑块机械能变化与做功的关系。归纳学生分 析，明确： 选取斜面底端所在平面为参考平面。根据动能定理，有 专题做功和能量的转化 知识点回顾 力和运动的相互关系是贯穿高中的一条主线，它要求用物体受力与运动方式总是相互联系的观点处理物理问题。能量则是贯穿高中的另一条主线，因为透过物体形形色色的运动方式，每一种运动形式的本质都是其对应的能量转化，而在转化过程中一定符合能量守恒。因此从能量的观点，利用功能关系或能量转化与守恒的方法处理问题问题，也能使物理问题变得方便、简洁。 知识点讲解 题型一：处理变加速运动 高中物理常见的功与能量的转化 公式物理意义 W合=ΔE k合外力做的功等于物体动能该变量 W除G=ΔE机除重力以外的外力做功等于物体机械能的该变量 W f=ΔE滑动摩擦力在相对位移中做的功等于系统能的该变量 W G=ΔE P重力对物体所做的功等于物体重力势能改版的负值 W电=ΔE电电场力对电荷做的功等于电荷电势能改变的负值 W电流=ΔE焦纯电阻电路中电流做的功等于电路产生的焦耳热 W安=ΔE焦感应电流所受到的安培力做的功等于电路中产生的焦耳热 由于利用功能关系处理问题时，不一定要考虑物体运动的具体细节，只要搞清物体运动过程中参与做功的力、各力做功的位移及做功的正负，另外搞清有多少类型的能量发生了转化，因此，利用能量关系在处理诸如变加速运动、曲线运动等物理问题时，优势更显突出。 【例1】如图所示，在竖直平面有一个半径为R 且光滑的四分之一圆弧轨道AB ，轨道下端B 与水平面BCD 相切，BC 部分光滑且长度大于R ，C 点右边粗糙程度均匀且足够长。现用手捏住一根长也为R 、质量为m 的柔软匀质细绳的上端，使绳子的下端与A 点等高，然后由静止释放绳子，让绳子沿轨道下滑。重力加速度为g 。求： （1）绳子前端到达C 点时的速度大小； （2）若绳子与粗糙平面间的动摩擦因数为μ（μ<1），绳子前段在过C 点后，滑行一段距离后停下，求这段距离。 【难度】★★★ 【答案】（1）3gR （2） 322R R μ + 【解析】绳子由释放到前段C 点过程中，由机械能守恒得：22 1)5.0(c mv R R mg =+ 解得：gR v c 3= （2）绳子前段在过C 点后，滑行一段距离停下来，设这段距离为s ，因可能s ≤R ，也可能s >R ，故要对上述可能的两种情况进行分类讨论。 ①设绳子停下时，s ≤R 绳子前端滑过C 点后，其受到的摩擦力均匀增大，其平均值为12s mg R μ，由动能定理得，2 11022 c s mg s mv R μ-?=-，把gR v c 3=代入上式解得：3s R μ=。 因为μ<1，得3s R >，与条件s ≤R 矛盾，故设绳子停下时s ≤R 不成立，即绳子停下时只能满足 s >R ②设绳子停下时，s >R 所以绳子前端滑过C 点后，其摩擦力先均匀增大，其平均值为1 2mg μ，前端滑行R 后摩擦力不变， 其值为μmg ，由动能定理得：2 11()022 c mg R mg s R mv μμ-?--=-，把gR v c 3=代入上式解得： 322R R s μ=+ 功和能 教学目标 1．加强学生对功、功率、能量等概念的物理意义的理解．使他们能够在具体问题中合理地运用上述概念分析解决问题． 2．通过动能定理、重力做功与重力势能关系的复习，使学生对功和能关系的认识进一步加深．并能够应用动能定理解决较复杂的问题． 3．加强学生对机械能守恒定律及其适用条件的认识，使他们能够运用守恒条件判断具体问题是否满足机械能守恒定律，并应用机械能守恒定律求解问题． 4．培养学生综合分析的能力，使他们逐步掌握在较复杂问题中分析题意，找出适用规律，并运用规律解决问题的方法． 教学重点、难点分析 功、功率、动能、重力势能的概念，动能定理、机械能守恒定律等规律及应用是本章重点．本章难点较多，动能定理及其应用、机械能守恒定律及其适用条件是比较突出的难点． 教学过程设计 教师活动 讲述：今天我们开始复习功和能一章，这一章内容较多，能力要求也比较高，所以同学既要注意知识内容，又要注意研究方法．板书：功和能 一、基本概念 1．功 讲述：下面我们首先复习基本概念，先来看看功的概念． 提问：大家回忆一下，功是如何定义的？ 学生活动 回答：功是作用在物体上的力与物体在力的方向上发生的位移的乘积．用公式表示为 W=Fscosθ 板书：W=Fscosθ 提问：公式中θ角是如何确定的？国际单位制中功的单位是什么？还有哪些单位也可以表示功？它们之间又是如何换算的呢？ 回答：θ角是力与物体位移的夹角 国际单位制中功的单位是焦耳，功的单位还有电子伏、千瓦时、卡等．它们之间的换算关系： 1eV=1.6×10-19J 1kWh=3.6×106J 1cal=4.2J 板书：单位：焦耳（J） 1eV=1.6×10-19J 1kWh=3.6×106J lcal=4.2J 提问：功的概念是人们在生产实践中总结出来的，比如说人在推车时做了1000焦耳的功，那么这1000焦耳的功究竟是哪个力做的呢？ 回答：是人的推力做的． 讲述：所以，我们在研究功的时候必须首先明确是在研究哪个力做的功，另外考虑到动能定理的应用条件，我们还应该清楚这个力是否是物体所受的合力．这是我们要对功的概念做的第一点说明． 板书： 说明：①首先明确做功的力及此力是否是合力 提问：明确了研究对象之后，我们来回忆一下：做功的两个必要因素是什么？ 回答：作用在物体上的力和物体在力的方向上发生的位移 提问：那么功的定义反映出功的本质是什么呢？或者说功的物理意义是什么呢？回忆一下． 2 功和能有关问题的巧解 力学中动能定理和动量定理，他们相互之间存在着内在联系，若能掌握和 运用并能站在不同侧面去剖析巧解有关问题，从而使问题化繁为简、由难变易， 提高解题效率。 例题：质量为m 的物体以初速度V o 进入粗糙水平面作匀减速直线运动， 经ns ( n 为整数)静止。求： (1) 第Ns 内克服外力做功的数学表达式(N < n )? (2) 1s 内，2s 内，3s 内，……，ns 内克服外力做功之比？ (3) 当n=5时，第4s 内克服外力做功多大？ 解析：质量为m 的物体以初速度V o 进入粗糙水平面作匀减速直线运动， 最后静止。求解本题的关键是物体所受的合外力恒定且恒等于滑动摩擦力的大 小，因而可利用匀减速直线运动特殊规律和力、功、能之间的关系及等差数列 知识分别求解。 初速度V o 的匀减直线运动特殊规律： X ] : X 口 : X 皿：：X N -(2n -1) : (2n -3) :(2n - 5) : :〔2n - 2N -1 1……① 2 2 2 2 X 1 :X 2： X 3 :X n =(2 n -1 ):(2 2 n - 2 ):(3 2 n - 3) :( n 2n - n ) ……② (n 取1、2、3、4、……，n w t ，其中Vo )作为给定的匀减速直线运动 a 题中t 是给定的定值。 X i 、X □、X 皿、 .......... 分别表示第1s 内、第2s 内、第3s 内 ... 的位移；X1、 X 2、X 3、……分别表示1s 内、2s 内、3s 内……的位移； V o : y :V 2 :V N 4 : ：Vn4 二 n :(n -1) : (n - 2) : (n - N 1): :1 ……③ V o 、V 1、V 2、 、Vn J 分别表示第1s 、第2s 、第3s 、 、第 Ns 、 .. 、第ns 的初速。 (1)依题意根据②式得: X 1 : X n 二(2n -1): n 2 则有X n 依 F X F ；E K =1 mV 「 2 1 2 — mV 。并将V t - 0代入得: 2 f X n 1 2 mV o 依 W 二 F X 得：W ］二 f X 由此有W 「-叫2 丁 由W 二F X 和①式有： 占(2n — 1)X n =f 2 n = f X n (2n 1)mV 02 2n -1 n 2 n 2n 2 龙文教育学科教师辅导讲义讲义编号 1 22 122212221212k k E E mv mv a v v ma Fs W -=-=-== 12k k E E W -= 即合力所做的功，等于物体动能的变化。 （2）动能定理的表述 合外力做的功等于物体动能的变化。（这里的合外力指物体受到的所有外力的合力，包括重力）。表达式为 W=△E k 动能定理也可以表述为：外力对物体做的总功等于物体动能的变化。实际应用时，后一种表述比较好操作。不必求合力，特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下，只要把各个力在各个阶段所做的功都按照代数和加起来，就可以得到总功。 3．重力势能 （l ）定义：物体由于被举高而具有的能量． （2）重力势能的表述式 mgh E p = 物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积，重力势能是标量，也是状态量，其单位为J （3）重力做功与重力势能的关系 重力做功只跟物体的运动过程中初、末位置的高度差有关，而与运动的路径无关． 21p p G E E W -= 当物体下落时，重力做正功，重力势能p E 减少，减少的值等于重力所做的功． 当物体上升时，重力做负功，重力势能E 增加，增加的值等于重力所做的功 物体下落 210p p G E E W >> 物体上升 210 p p G E E W << （4）重力势能具有相对性． 定了参考平面，物体重力势能才有确定值．（通常以水平地面为零势能面） 重力势能的变化与参考平面选择无关． 4. 弹性势能 （1）发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外做功，物体具有能量，这种能量叫弹性势能. （2）弹性势能与形变大小有关 巩固练习 1. 功和能 一、教学目标： (一) 知识与技能： 1、知道能量的定义，知道对应于不同的运动形式具有不同的能量； 2、知道物体能够对外做功是因为物体具有能量； 3、理解功是能量转化的量度； 4、理解不同能量之间的转化，知道转化中总能量守恒。 （二）过程与方法： 1、能从能量转化的角度来分析物体的运动，解决有关能量的问题； 2、知道功和能之间的区别和联系。 （三）情感态度与价值观： 通过学习功和能之间的关系，使学生了解事物之间是相互联系的，并学会从功能角度去探索自然规律。 二、教学重点 1、理解功和能的关系； 2、知道能量的转化用做功来量度。 三、教学难点 在具体的问题中如何得到能量的转化情况，并用做功来定量地反映这种转化。 四、教学方法 实验法、举例法 五、案例设计 （一）导入新课 初中我们学过能量守恒定律，同学们回忆一下该定律的内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能的总量保持不变。 （二）新课教学 １、能的概念 （1）、用多媒体展示下列物理情景，把四幅图对比在同一幅画面上。 ①流动的河水冲走小石块； ②飞行的子弹穿过木板； ③自由下落的重物在地上砸了一个坑； ④压缩的弹簧把物体弹出去。 （2）、分析概括图片中流动的河水、飞行的子弹、下落的重物、压缩的弹簧都各自对物体做了功。 （3）、总结：一个物体能够对外做功，则这个物体具有能。（板书） （4）、同学们结合生活，举些物体具有能量的例子。 张紧的弓能够做功，所以它具有能； 电动机通电后能够做功，它具有能。 打夯机能做功，它具有能； 流动的空气能做功，它具有能。 （5）、结合学生所举例子总结：物质的不同运动形式对应着不同的能。例如：有形变的弹 【多选】:质量为m 的物体在竖直向上的恒力F 作用下减速上升了H ，在这个过程中，下列说法中正确的有 A.物体的重力势能增加了mgH B.物体的动能减少了FH C.物体的机械能增加了FH D.物体重力势能的增加小于动能的减少 【多选】: 如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上。其正上方A 位置有一只小球。小球从静止开始下落，在B 位置接触弹簧的上端，在C 位置小球所受弹力大小等于重力，在D 位置小球速度减小到零。小球下降阶段下列说法中正确的是 A ．在 B 位置小球动能最大 B ．在 C 位置小球动能最大 C ．从A →C 位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加 D ．从A →D 位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加\ 【多选】：如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板M 的左端，右端与小木块m 连接，且m 、M 及M 与地面间接触光滑.开始时，m 和M 均静止，现同时对m 、M 施加等大反向的水平恒力F 1和F 2，从两物体开始运动以后的整个运动过程中，弹簧形变不超过其弹性限度，对于m 、M 和弹簧组成的系统 A.由于F 1、F 2等大反向，故系统机械能守恒 B.当弹簧弹力大小与F 1、F 2大小相等时，m 、M 各自的动能最大 C.由于F 1、F 2大小不变，所以m 、M 各自一直做匀加速运动 D.由于F 1、F 2等大反向，故系统的动量始终为零 如图所示，摆球质量为m ，摆线长为l ，若将小球拉至摆线与水平方向夹300角的P 点处，然后自由释放，试计算摆球到达最低点时的速度和摆线中的张力大小。 v a O 如图10所示，质量为m 的滑块放在光滑的水平平台上，平台右端B 与水平传送带相接，传送带的运行速度为v 0，长为L .今将滑块缓慢向左压缩固定在平台上的轻弹簧，到达某处时突然释放，当滑块滑到传送带右端C 时，恰好与传送带速度相同．滑块与传送带间的动摩擦因数为μ. 图10 (1)试分析滑块在传送带上的运动情况； (2)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度，求释放滑块时弹簧具有的弹性势能； (3)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度，求滑块在传送带上滑行的整个过程 中产生的热量． 9．解析：(1)若滑块冲上传送带时的速度小于带速，则滑块由于受到向右的滑动摩擦力 而做匀加速运动；若滑块冲上传送带时的速度大于带速，则滑块由于受到向左的滑 动摩擦力而做匀减速运动． (2)设滑块冲上传送带时的速度为v ， 由机械能守恒E p ＝12 mv 2. 设滑块在传送带上做匀减速运动的加速度大小为a ， 由牛顿第二定律：μmg ＝ma . 由运动学公式v 2－v 02 ＝2aL ，解得E p ＝12 mv 02＋μmgL . (3)设滑块在传送带上运动的时间为t ，则t 时间内传送带的位移x ＝v 0t ，v 0＝v －at 滑块相对传送带滑动的位移Δx ＝L －x 因相对滑动生成的热量Q ＝μmg ·Δx 解得Q ＝μmgL －mv 0(v 02 ＋2μgL －v 0)． 答案：(1)见解析 (2)12mv 02 ＋μmgL (3)μmgL －mv 0(v 02 ＋2μgL －v 0)专题做功和能量的转化
功和能教学设计示例
专题做功和能量的转化
高中物理功和能教案
1功和能有关问题的巧解1
动能、势能、功和能量的变化关系
《功和能》教案(3)(1)
高三功和能量练习题