1、高 三 物 理【知识点及高考要求】1、(B) 功、功率2、(B)动能、做功和动能改变的关系。3、(B)重力势能、做功跟重力势能改变的关系。4、(A)弹性势能。5、(B)机械能守恒定律及其应用。说明：在处理功能关系时，不要求用负功的概念；弹性势能只要求定性了解。【内容概要及考查特点】本章内容包括功和能这两个物理学中重要的基本概念和动能定理、机械能守恒定律、能的转化和守恒守律三个基本原理。运用能的观点分析问题为解决力学问题开辟了一条新的途径，同时，由于它可以不涉及过程中力作用的细节，关心的只是过程的始末状态，所以这往往更能把握问题的实质，使解题思路更简捷。近年来高考对本章考查重点是：功、功率、动能
2、、动能定理、机械能守恒定律、能的转化和守恒定律。特别是本章内容灵活性大，综合性强，它可以与其他力学知识、电磁学知识、甚至热学知识综合起来，这样对学生的测试要求较高。历年高考的压轴题也常常出现在本章的功能关系之中。【知识点析及素质训练】一、功的计算及正负功【知识点析】1、功的概念：物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了一段位移，则力对物体做了功。(1)功的主体是力，讲功时要讲清哪个力做功，讲物体做功实际上是对该物体施加的力做功。(2)功描述的是力对空间积累效应的物理量，是过程量。(3)功的两个不可缺少的因素：力和力方向上的位移。(4)功只有大小没有方向的量，功的正负并不代表大小，而是用来表示功
3、的结果对物体能量的影响。2、功的计算方法(1)W=FScos说明：此公式的适用条件是 F 为恒定的力，且 S 为物体的对地位移， 为 F、S 两者间夹角。(2)W=Pt(3)做功的过程实质上就是能量转换的过程，能量变化的数量可用做功的多少来量度。(4)当物体同时受到几个力作用时，计算合外力做功常有两种方法：一是先求合力，再根据 W=F 合 Scos 计算功，二是分别求各个力的功，再求出各个力做功的代数和。3、一个力 F 做功正、负的判断(1)看 F 的方向与位移 S(或物体速度 v)方向夹角 的大小，0；表明物体能量增加；=90，W=0；90，WW2；B、W 1=W2；C、W 1W2；C、W
4、1W2；D、无法比较。提示先将 F1、F 2两个力分解，再抓住 f=N 及平衡关系可判断选项 C 是正确的。例题 2如图 6-2 所示，小物体位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上，从地面上看，在小物体沿斜面下滑的过程中，斜面对小物体的作用力；A、垂直于接触面，做功为零；B、垂直于接触面，做功不为零；C、不垂直于接触面，做功为零；D、不垂直于接触面，做功不为零。 （ ）解析由于斜面是光滑的，斜面对物体的作用力只有支持力 N，方向一定垂直于斜面。若斜面固定不动，物体沿斜面运动时，支持力 N 与物体位移方向垂直，不做功，但当斜面不固定时，物体沿斜面下滑的同时，在 N 的反作用力作用下，斜面要向
5、后退，如图 6-3 示，物体参与了两个分运动：沿斜面的下滑；随斜面的后移，物体的合位移 S 与支持力 N 的夹角 大于 90，故支持力 N 对物体做负功，做功不为零。选项 D 正确。注意：功与参照物的选择有关，若以斜面为参照物，支持力与物体位移方向垂直，功则为零，而以地面为参照物，则支持力与物体位移方向间的夹角大于 90，功则不为零。如果未指明参照物，一般都是以地球为参照物的。思考 2如图 6-3 甲的所示，质量为 m 的物体静止于倾角为 、质量为 M 的斜面上，现在对斜面施加一个水平向左的推力 F，使物体随斜面一起沿水平方向向左做匀速运动，位移为 S，求这过程中(1)力 F 做的功 W；(2
6、)摩擦力对物体做的功 W2；(3)弹力对物体做的功 W3；(4)斜面对物体做的功 W4；(5)地面对斜面做的功 W5。提示物体的受力图如图 6-4 乙的所示(1)力 F 做的功 W1=FScos0=FS(2)物体受到摩擦力 f=mgsin，故 W2=fScos(180-)=mgsinS(-cos)=-mgSsincos(3)物体受到弹力大小 N=mgcos，故 W3=NScos(90-)=mgScossin。(4)斜面对物体做的功实际为 f 和 N 的总功(代数和)W 4=W2+W3=0。 F1 F2甲 乙图 6-1A图 6-2图 6-3NMmF甲 乙NfmgS图 6-4(5)地面对斜面有两个
7、力：一是支持力，其不做功；另一是摩擦力，其大小等于 F，方向与 F 相反，故 W5=-FS.注意(1)在计算某个力做功时，找出其 F、S、 是关键，好像其他力不存在一样。(2)如果施加向右恒定的力 F 使物体匀速向右运动 S，请读者再解上述 5 个功，并注意静摩擦力做功的正负问题。例题 3质量为 m 的物体放在一固定的斜面上，一个人通过动滑轮用恒定的力 F 拉动物体，恒定的力 F 与斜面夹角为 ，如图 6-5 甲的所示，将物体沿斜面前进 l，求人做的功。解与析当物体沿斜面向上移动 S 时，F 需将绳子拉过 l长度，而 F 所作用的质点的位移为 S，方向由 A 指向 B，如图 6-5 所示， 2
8、cosl，由功的定义式得：)1(2cos2cs llFW或者这样解：因为人对绳子做的功等于绳子对物体做的功，物体受力可等效图 6-5 丙的情况，所以 W=Fl+F cos=F l(1+cos)对于此题应正确理解功的定义式中的位移，它是指恒定的力 F 持续作用下的质点的位移，只有力直接作用在无形变的物体上时，位移才是 指“物体的位移” 。思考 3 如图 6-6 甲的所示，质量为 m 的物体放在光滑的水平面上，用绳子通过滑轮并与水平方向成 角，大小为 F 的力拉物体，将物体由 A 拉到 B，物体前进 S。求外力对物体所做的总功是多大？提示解法 1：根据功的定义式，应用运动的合成与分解的知识求解。当
9、物体在水平方向移动 S 时，则力 F 需将绳子拉过 S 长度，力 F 的作用点既有水平方向移动，又有沿着绳方向的移动，则合位移 S 合 方向由 C 指向 D，如图 6-6 乙的所示，S 合 =2S 2cos，由功的定义式得)cos1(2cosW合解法 2：采用等效的思维方法，借住合力的功等于分力做功之和的关系。物体受力等效于图 6-6 丙中的所示情况，由合力的功等于各分力的代数和得：W=FS+FScos=FS(1+cos)l甲 lBF乙 l丙56图甲乙 FDF2合CASBF丙 6图AB76图例题 4如图 6-7 所示，小船 A 和人的质量共为 200kg，小船 B 的质量也为 200kg，若水
10、对船的阻力不计，人用 100N 的力拉 B 船，求 B 船启动 6S，人在这段时间里做了多少功？解析力的作用是相互的，当人拉 B 船，使 B 船加速运动的同时，B 船也在拉 A 船，A船同样有一加速度，而且在每个时刻相对速度都是 A、B 两船速度之和，不论是 A 船还是 B船的运动都是人做功的结果。人用力作用使 A、B 两船产生的加速度2/5.0smFa6s 内 A、B 两船的位移各为：tS921故人做的功 W=F2S=10029=1800J注意：在此问题中，容易产生的问题只考虑 B 船运动，而忽略了 A 船也同样的反向运动，两船运动获得的能量都是通过做功由人体内的能量转化而来的，这也体现了做功的过程是不同形式能量间的转化过程。 86图
