第四单元 机械能 功

第四单元 │知识框架

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第四单元 │ 考试说明

功和功率是物理学中两个重要的基本概念，是学习动能定理、机械能守恒定律、功能关系的基础，也是用能量观点分析物理问题的切入点．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的基本规律，它贯穿于整个物理学中．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途径之一．高考命题具有以下特点：
第四单元 │ 复习策略

1．能力要求高：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、动能定理及能量转化的方法提高解决实际问题的能力．
2．综合性强：考题的内容经常与牛顿运动定律、曲线运动、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．
第四单元 │ 复习策略
3．常出压轴题：这部分知识能密切联系生产、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单元知识．本单元的功和功率、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．
第四单元 │ 复习策略
本单元由于涉及知识多、方法多、模型多而成为难点，建议复习时重点突破以下重点或难点：
1．理解概念：理解功、功率、动能、重力势能、弹性势能的概念、掌握功的计算方法，理解功率的含义，掌握动能、重力势能、弹性势能的物理意义．
2．注意规律的掌握：掌握动能定理，并能运用动能定理分析与解决相关的力学问题．掌握机械能守恒定律、理解机械能守恒的条件，并能运用机械能守恒定律分析与解决相关的力学问题．
第四单元 │ 复习策略
3．注重功能关系的总结：功能关系是本单元的重点，也是贯穿整个高中物理的内容之一，一定要总结全面、理解透彻．
4．强化物理解题规律的选择方法：随着学习的深入，综合题越来越多，是用牛顿定律和运动学公式，还是用能量的观点处理问题？解题的途径是什么？怎么选择？需要掌握．
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第16讲　功

功
1.概念：一个物体受到________的作用，如果在力的方向上发生________，则这个力对物体做了功． 
2.做功的两个必要因素：________和物体在力的方向上发生的________．
3.公式：____________ ，仅适用于________做功，其中α是F和l的夹角．
力
力
W＝Flcosα
位移
位移
恒力
第16讲 │ 考点整合

4.功是标量，但有正负之分：(α指力与位移之间的夹角)
(1)当0≤α＜90°时，0＜cosα≤1，则力对物体做________，即外界给物体________能量，该力是动力；
(2)当α＝90°时，cosα＝0，W＝0，则力对物体________，即外界和物体间无能量交换． 
(3)当90°＜α≤180°时，－1≤cosα＜0，则力对物体做________，即物体向外界________能量，力是阻力． 
5.合力的功：各个力分别对物体所做功的__ __ __ __ _．
正功
提供
不做功
负功
提供
代数和
第16讲 │ 考点整合

►　探究点一　功的正负的判定
第16讲 │ 要点探究

第16讲 │ 要点探究
从能量转化的角度看，当b沿弧面由静止下滑时，a就由静止开始向右运动，即a的动能增大了，因此b对a的弹力做了正功．由于a和b组成的系统机械能守恒，a的机械能增加，b的机械能一定减少，因此a对b的支持力对b一定做了负功.
第16讲 │ 要点探究

例1　如图16－2所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑水平地面上．从地面上看，在小物块沿斜面下滑过程中，斜面对小物块的作用力(　　)
A.垂直于接触面，不做功 　B．垂直于接触面，做负功
C.不垂直于接触面，做负功 　D．不垂直于接触面，做正功
第16讲 │ 要点探究

第16讲 │ 要点探究
[点评] 斜面对木块的作用力就是斜面对木块的支持力，始终与斜面垂直，但斜面的倾斜方向与位移的方向不在同一直线上，并且支持力与位移的夹角成钝角，支持力做负功
第16讲 │ 要点探究
如图16－3所示，质量为m的木块放在倾角为α的斜面上与斜面一起水平向左匀速运动，木块(　　)
A.对斜面的压力大小为mgsinα
B.所受的支持力对木块不做功
C.所受的摩擦力对木块做负功
D.所受的摩擦力方向可能沿斜面向下
变式题
第16讲 │ 要点探究
C　[解析] 以木块为研究对象，对其进行受力分析，木块做匀速直线运动，处于平衡状态，木块对斜面的压力大小为mgcosα，A错误；木块所受的支持力对木块做正功，B错误；木块所受的摩擦力沿斜面向上，对木块做负功，C正确、D错误
第16讲 │ 要点探究
1.利用功的定义式W＝Flcosα求功
(1)公式中F、l必须对应同一物体，l为物体相对地面的位移，α为F、l的夹角．
(2)此式一般情况下只适用于求恒力的功．
2.根据动能定理计算合力的功
用动能定理W＝ΔEk求功．当F为变力时，高中阶段往往考虑用这种方法求功．这里求得的功是该过程中外力对物体做的总功(或者说是合力做的功)．

►　探究点二　恒力做功的计算
第16讲 │ 要点探究

3.利用功能关系求功
功是能量转化的量度．要注意分析参与转化的能量的形式：重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量，弹簧弹力对物体做的功等于弹簧弹性势能的减少量，电场力对带电体做的功等于带电体电势能的减少量，分子力做的功等于分子势能的减少量，合力对物体做的功等于物体动能的增加量，除重力、弹簧弹力以外的力对系统做的功等于系统机械能的增加量．
第16讲 │ 要点探究

第16讲 │ 要点探究

第16讲 │ 要点探究

第16讲 │ 要点探究

变式题
第16讲 │ 要点探究

第16讲 │ 要点探究

►　探究点三　变力做功的计算
第16讲 │ 要点探究

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第16讲 │ 要点探究
变式题
第16讲 │ 要点探究
第16讲 │ 要点探究