高一物理寒假专题——功和能量人教实验版知识精讲.docVIP

高一物理寒假专题——功和能量人教实验版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 寒假专题——功和能量 类型1 功和功率的计算 （一）功的相关问题 1. 恒力F做功： 两种理解： （1）力F与在力F的方向上通过的位移的乘积。 （2）在位移s方向上的力与位移s的乘积。 注：力的作用点和位移的主体必须是同一点。 2. 变力F做功的求解方法 （1）若变力F是位移s的线性函数，则。 （2）变力F的功率恒定。 （3）利用动能定理及功能关系等方法求解。 3. 合外力的功W合 （1），在位移s上F合恒定。 （2）要注意各功的正负。 4. 正、负功的物理意义 正功表示该力作为动力对物体做功，负功表示该力作为阻力对物体做功。 5. 摩擦力做功的特点 （1）摩擦力既可以做正功，也可以做负功。 （2）相互摩擦的系统内： 一对静摩擦力的功的代数和总为零，静摩擦力起着传递机械能的作用，而没有机械能转化为其他形式的能。 一对滑动摩擦力的功的代数和与路径有关，其值为负。等于摩擦力与相对位移的乘积。即。所以摩擦力可能有两个作用：一是物体间的机械能的转移；二是机械能转化为内能。 （二）功率的相关问题 1. 物理意义：描述做功的快慢。 2. 功率的求解：（求平均功率），。α为F与v的夹角（既可求平均功率，也可求即时功率） （三）机动车的启动问题 1. 恒定功率启动：速度图象如图所示，当时，· 2. 恒定加速度的启动问题。速度图象如图所示。 解决问题的关键是明确所研究的问题是处在哪个阶段上。以及匀加速过程的最大速度v1和全程的最大速度vm的区别和求解方法。 求 求 注：有些题目还需要结合能量的观点才能使问题得以解决。 例1. 质量为M的长木板放在光滑的水平面上，一质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑到B点在木板上前进了L，而木板前进了s，如图所示，若滑块与木板间动摩擦因数为μ，求： （1）摩擦力对滑块和木板做的功； （2）系统产生的焦耳热； （3）系统损失的动能。 解析：（1）摩擦力与其他按性质分的力一样也一定成对出现。但两摩擦力的作用点对地位移不同，所以摩擦力对滑块做功，摩擦力对木板做功。 （2）系统产生的焦耳热应等于系统损失的总动能，也等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。 （3）系统动能的损失为。 启迪：（1）一对静摩擦力作用下物体的位移一定相等，而一对滑动摩擦力作用下的物体的位移的大小未必相等。 （2）一对摩擦力对系统的总功未必为零。一对静摩擦力对系统的总功为零。一对滑动摩擦力对系统的总功必为负值。 （3）系统机械能的损失量即为系统内能的增加量。 例2. 质量的汽车从静止开始匀加速驶上倾角为α的斜坡，其中，当汽车达到该车额定功率P＝90kW即恒功率后继续行驶。求： （1）汽车做匀加速运动的时间是多少? （2）若斜坡长115.5 m，且汽车到达坡顶之前已达到最大速度，求汽车由坡底到坡顶的总时间。 解析：（1）汽车在斜坡上运动的速度—时间图象如图所示。 设汽车在斜坡上做匀加速运动时间为，在斜坡上运动的总时间为，由牛顿第二定律得： 1中代入数据得： 由功率公式 由2代入3得： （2）汽车匀加速的位移为 汽车在斜坡上行驶的最大速度 对汽车由到这段时间应用功能定理： 将456等数据代入7得： 启迪：（1）本题为典型的恒加速启动问题，但对之后的变加速过程只能用动能定理，匀变速的运动学公式不适用。 （2）为牵引力的功而不是合外力的功。 （3）若斜面较短，汽车到达坡顶的速度小于15m/s。 （4）试求汽车在5s末的即时功率和前5s内的平均功率。 类型2 动能定理 （一）动能定理的表达式： （二）应用中应注意的问题 1. 对于合外力的功W求法。 若确定的研究过程中各力均恒定，或。 若确定的研究过程中，有些力是变力则上列用求解。 2. 总功是指各力做功的代数和，但要特别注意各力做功的正负。 3. W＞0，则，说明合外力作为动力做功。 W＜0，则，说明合外力作为阻力做功。 4. 动能定理是标量式，所以不能在哪个方向上用动能定理。 （三）动能定理的适用对象： 涉及单个物体（或可看成单个物体的物体系）的受力和位移的问题，或求解变力做功的问题。 （四）应用动能定理的解题步骤： 1. 确定研究对象，明确物体的受力情况和运动过程，必要时要画好受力分析图和过程示意图。 2. 明确各力做功的正负，并求代数和。 3. 运用动能定理建立方程。 例1