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第五单元 功和能 一、 知识结构 二、学习要求 1、理解功：理解做功的两个必要的因素，理解功的概念及数学表达式，能计算恒力做功。理解功率：理解功率的概念及数学表达，知道瞬时功率，知道平均功率。理解公式P=Fv的物理意义，能用它解决功率恒定时，牵引力跟速度大小成反比的问题。 2、理解动能：理解动能的概念及数学表达式，能计算物体的动能。理解重力势能：理解重力势能的概念及数学表达式，能计算物体的重力势能。知道弹性势能：知道发生弹性形变的物体具有弹性势能。 3、知道功和能量变化的关系：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的功多少来确定，知道做功的过程是物体能量的转化的过程，知道功是能量转化的量度。 4、掌握机械能守恒定律：理解机械能，理解动能和重力势能的相互转化，领会机械能守恒定律内容。通过应用机械能守恒定律，解决只有重力做功的情况下物体的动能和重力势能相互转化，且机械能保持不变的简单问题。了解历史上关于“永动机”的争论，懂得在科学研究中尊重事实、遵循科学规律的重要性。 5、掌握动能定理：知道动能定理的适用条件，理解动能定理的推导，能运用动能定理进行相关的分析和计算。知道动能定理和机械能守恒定律的区别与联系。 6、学会研究机械能守恒定律：知道实验目的和器材，会设计实验方案，研究摆球振动时动能与重力势能相互转化的规律，即摆球几乎总是摆至同样的高度。 教学（测验+讲评）总课时数：24课时 三、知识内容 目录 1做功 1 1.1做功大小 1 1.2做功快慢：功率 1 2机械能 1 2.1动能 1 2.2势能 2 2.2.1重力势能 2 2.2.2弹性势能 2 3功能关系 2 3.1动能定理 2 3.2机械能守恒 2 3.3功能关系 2 1做功 1.1做功大小 1、做功的两个必要因素：力、在力的方向有位移。 2、功的计算是：W＝Fs cos? 对公式的理解要点： （1）W是力F所做的功，s是力F作用下的位移，?是力F与位移s之间的夹角。 （2）公式中：F是恒力；当F与s是一次函数关系是，F为平均力；当力的大小不变，方向始终与速度在一直线上时，也可用此式，这个时候式中的s代表路程。 （3）功的图示：F-s图象中，图线与横轴所围成的“面积”表示F做的功。 1.2做功快慢：功率 1、功率的物理意义：表示做功的快慢 2、功率的定义：做功和所用时间的比值，即：P＝W/t （一般用于计算平均功率） 3、功率导出式：P＝Fv 说明： （1）公式中，F与v的方向必须在一直线上。 （2）当v是瞬时速度时，P为瞬时功率；当v为平均速度时，P为平均功率。 2机械能 2.1动能 1、物体由于运动而具有的能，称为动能。 2、动能的大小：EK＝mv2/2 是标量，不为负值。 2.2势能 2.2.1重力势能 1、物体由于被举高而具有的能，称为重力势能。 2、重力势能的大小：Ep＝mgh 是标量，有负值，h是相对零势能面的高度。 2.2.2弹性势能 1、弹性物体在形变时具有的势能，称为弹性势能。 *2、弹簧的弹性势能：Ep＝kx2/2 3功能关系 3.1动能定理 1、合外力对物体所做的功，等于它的动能增量；外力对物体所做功的代数和，等于物体动能的增量。 2、表达式：W合＝?Ek＝EK－Ek0 或 ?W=?Ek=Ek－Ek0 3.2机械能守恒 1、机械能守恒定律： 在只有重力做功的条件下，物体在动能和势能相互中转化的过程，机械能的总量保持不变。 对系统：在只有重力和系统内弹力做功的条件下，系统的动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变。 2、表达式：E1＝E2 或 Ep1+Ek1＝Ep2+Ek2 说明： 守恒的含义： 守恒的前提是只有动能和势能相互转化，而没有其它形式的能的参与。 机械能守恒是的结果必然是机械能总量不变；但机械能总量不变，并不能说明机械能一定守恒。 3.3功能关系 1、功是能量转化的量度：某种形式的力做功，对应着某种确定形式的能量变化，能量的变化量与该种形式的力所做的功具有等量关系。 2、各种形式的力做功与能量变化的对应关系： (1) W合＝?Ek (2) WG＝?Ep (3) W非＝?E机 (4) W电＝?E电势 (5) W分＝?E分 (6) W安＝?E电能 四、思路与方法 （一）算功三途径 1、W＝Fs cos? 针对：F是恒力，且为已知或可求，或F-s图线下的“面积”估算。 2、W＝Pt 针对：P恒定，或P-t图线下的“面积”估算。 3、?W＝?EK 针对：变力做功，或未知力求功，