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1、第五章机械能高考调研考 纲 导 航内容要求说明27.功.功率28.动能.做功和动能改变的关系(动能定理)29.重力势能.重力做功与重力势能改变的关系30.弹性势能31.机械能守恒定律119.实验:验证机械能守恒定律命 题 取 向纵观近几年高考，对本章考查的热点包括功和功率、动能定理、机械能守恒定律、能的转化和守恒定律.考查的特点是灵活性强、综合面大、能力要求高.如变力做功的求法以及本章知识与牛顿运动定律、圆周运动、动量定理、动量守恒定律及电磁学知识的综合应用等等.功、能关系及能的转化和守恒定律贯穿整个高中物理，能的观点是解决动力学问题的三个基本观点之一，但常与另外两个观点交叉综合应用.涉及本章
2、知识的命题不仅年年有、题型全、份量重,而且多年的高考压轴题均与本章的功、能知识有关.这些试题的共同特点是：物理情景设置新颖,物理过程复杂,条件隐蔽,是拉开得分档次的关键,对学生的分析综合能力,推理能力和利用数学工具解决物理问题的能力要求均很高.解题时需对物体或系统的运动过程进行详细分析、挖掘隐含条件,寻找临界点,综合使用动量守恒定律、机械能守恒定律和能的转化和守恒定律求解.备 考 方 略1.复习本章内容应把重点放在级要求的内容中，即：（1）功和功率概念.（2）动能变化和动能定理.（3）机械能守恒定律与能的转化守恒定律.2.复习本章内容时应注意：对本章的复习应抓住功和能的关系这一基本线索，通过“
3、能量转化”把知识联系在一起.（1）求一个力做功及做功功率，应从恒力做功、变力做功及功能关系、动能定理多角度进行训练，并应进一步使学生明确“功是能量转化的量度”这一说法的内涵.（2）机动车启动问题对大多数同学而言是一个难关，关键应让学生通过复习明白公式P=Fv的意义.学会过程分析方法，对两种启动方式进行详细剖析是非常有必要的.（3）动能定理的复习，首先使学生明确其物理意义及应用步骤，强调必须具有所有外力做功的总和才等于物体动能变化量，其次要重视对物理过程进行分析.特别是对复杂过程整体使用动能定理.（4）对机械能守恒定律的三种表达形式，可通过一组相对简单的题目进行比较讲解，使学生真正理解三种形式的
4、实质是相同的，但使用不同的形式解题在文字说明上应有所体现，并注意选择最简解法.（5）机械能知识有非常强的综合性，大部分试题都与牛顿定律、圆周运动、动量守恒、电磁学、热学知识相互联系，在指导学生解答这类问题时，一定要让学生养成：首先理清物理情景；其次建立物理模型，然后把复杂的过程问题，分解成几个简单过程；最后列规律方程并求解的好习惯.第一课时功第一关：基础关展望高考基 础 知 识一、功知识讲解1.定义：物体受到力的作用，并在力的方向上发生一段位移,就说力对物体做了功.2.做功的两个不可缺少的因素:力和物体在力的方向上的位移.3.公式:W=Flcos(为F与l的夹角)功是标量,在国际单位制中,功的
5、单位是焦耳(J).4.正功与负功功是标量,有正,负之分.功的正,负既不表示大小,也不表示方向,只表示是动力做功还是阻力做功.当00,W为正值,力对物体做正功,力是物体运动的动力,使物体的动能增加.当=90时,cos=0,W=0,表示力对物体不做功,力对物体既不起动力作用,也不起阻力作用,力没有使物体的动能发生变化.当90180时,cos0,W为负值,力对物体做负功(或者说物体克服阻力做功),力是物体运动的阻力,使物体的动能减少.说明:力对物体做负功,常说成“物体克服某力做功”(取正值).这两种说法是等效的,意义相同,例如竖直向上抛出的篮球,在上升过程中,重力做负功,也可以说成篮球克服重力做功.
6、活学活用1.如图所示，小物块P位于光滑的斜面上，斜面Q位于光滑的水平地面上，从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力()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:斜面对小物体的支持力总是垂直于接触面，支持力是否做功要看支持力的方向和位移方向是否垂直.由于斜面体放在光滑水平面上，分析受力知，当小物体下滑的同时，斜面体向右运动，如题图所示，所以支持力FN和位移x不垂直，故支持力对小物体做功不为零.正确答案为B.答案:B二、功的计算公式的适用条件知识讲解1.公式中的F一般是恒力(大小、方向都不变),即此式
7、是求恒力做功的公式.若是变力,且力随位移均匀变化,则仍可用平均力代入.2.公式中的位移l一般是相对地面而言的.在物体可以看做质点时,l是物体的位移.3.力所做的功,只和有力作用的那一段位移有关,若力取消后物体仍在运动,则力对物体所做功与力取消后物体发生的位移无关(即力F与位移l具有同时性).活学活用2.如图所示,质量为m的物块始终固定在倾角为的斜面上.下列说法中正确的是（）A.若斜面向右匀速移动距离x,斜面对物块没有做功B.若斜面向上匀速移动距离x,斜面对物块做功为mgxC.若斜面向左以加速度a匀加速移动距离为x,斜面对物块做功maxD.若斜面向下以加速度a匀加速移动距离为x,斜面对物块做功m
8、(g+a)x解析：斜面对物块有没有做功,应是指斜面对物块的总作用力(斜面对物块的弹力与摩擦力的合力)是否做功.当斜面匀速运动时,斜面对物块的总作用力大小等于mg,方向竖直向上.若斜面向右匀速运动,斜面对物块的总作用力的方向与物块位移的方向垂直,因此斜面对物块没有做功,所以A对;若斜面向上匀速运动,斜面对物块的总作用力的方向与物块位移x方向相同,故斜面对物块做功mgx,所以B对;若斜面向左以加速度a移动距离x时,斜面对物块的总作用力在水平方向上的分量必为ma(重力在水平方向上分力为零),因此斜面对物块做功为max,所以C也对;当斜面向下以加速度a移动距离x时,斜面对物块的总作用力可由牛顿第二定律
9、求得mg-F=ma,所以F=m(g-a),于是斜面对物块做功应为m(g-a)x,所以D错.答案：ABC第二关：技法关解读高考解 题 技 法一、功的计算方法总结技法讲解1.利用功的定义式W=Flcos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、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=Ek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）.我们将在下一单元重点讲解.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，如重力的功等于重力势能
10、的变化，弹力的功等于弹性势能的变化.4.总功的计算（1） 利用平行四边形定则求出合力，再根据W=F合lcos计算功.注意应是合力与位移l间的夹角.(2) 分别求各个外力做的功：W1=F1lcos1,W2=F2lcos2再求各个外力功的代数和.5.计算变力功的几种方法（1）用动能定理W=Ek或功能关系W=E(功是能量转化的量度），即用能量的增量等效代换变力所做的功.(可计算变力功或恒力功）（2）当变力的功率P一定时，可用W=Pt求功，如机车牵引力做的功.(3)将变力做功转化为恒力做功当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程（不是位移）的乘积.如滑动摩擦力、空气阻力
11、做功等.当力的方向不变，大小随位移做线性变化时，可先求出力对位移的平均值F=,再由W=Flcos计算，如弹簧弹力做功.(4)做出变力F随位移l变化的图象，图象与位移轴所围的“面积”即为变力做的功.图中（a)图表示恒力F做的功W，（b)图表示变力F做的功W.典例剖析例1如图所示，一质量为m=2.0 kg的物体从半径为R=5.0 m的圆弧的A端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端（圆弧AB在竖直平面内）.拉力F大小不变始终为15 N，方向始终与物体在该点的切线成37角.圆弧所对应的圆心角为60，BO边为竖直方向，g取10 m/s2.求这一过程中：（1）拉力F做的功;(2)重力mg做的功;(3)圆弧面
12、对物体的支持力FN做的功;(4)圆弧面对物体的摩擦力Ff做的功.解析：(1)将圆弧分成很多小段l1,l2,ln,拉力在每小段上做的功为W1，W2，Wn,因拉力F大小不变，方向始终与物体在该点的切线成37角，所以：W1=Fl1cos37,W2=Fl2cos37,Wn=Flncos37,所以WF=W1+W2+Wn=Fcos37(l1+l2+ln)=Fcos37. R=20J=62.8 J.(2)重力mg做的功WG=-mgR(1-cos60)=-50 J.(3)物体受的支持力FN始终与物体的运动方向垂直，所以W=0.（4）因物体在拉力F作用下缓慢移动，动能不变，由动能定理知：WF+WG+WFf=0.
13、所以W=-WF-WG=(-62.8+50) J=-12.8 J.答案：（1）62.8 J（2）-50 J（3）0(4)-12.8 J例2如图所示，水平弹簧劲度系数k=500 N/m,用一外力推物块，使弹簧压缩10 cm而静止.突然撤去外力F,物块被弹开，那么弹簧对物体做多少功？（弹簧与物块没连接）解析：弹簧的弹力是变力，不能直接用W=Flcos进行计算.但由于弹簧的弹力遵循胡克定律，可以用胡克定律的图象表示法，如图（甲），弹开过程中弹力逐渐减小，当恢复原长弹力为零，根据胡克定律，可作物块的受力与位移的关系图如图（乙），根据力-位移图象所围面积表示力在这一过程中的功，有W=500.1 J=2.5
14、 J.答案:2.5 J二、摩擦力做功的特点技法讲解1.静摩擦力做功的特点静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功.相互摩擦的系统内,一对静摩擦力所做功的代数和总为零.2.滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功,当然也可以对物体不做功;相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力所做的功总是负值,其绝对值恰好等于滑动摩擦力与相对位移的乘积.典例剖析例3如图所示,滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下,然后在水平面上前进至B点停下.已知斜坡,水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆为,滑雪者(包括滑雪板)的质量为m,A,B两点间的水平距离为L.在滑雪者经过AB段运动的过程中,摩擦力所做
15、的功（）A.大于mgLB.小于mgLC.等于mgLD.以上三种情况都有可能解析：设斜坡与水平面的交点为C,BC长度为L1,AC水平长度为L2,AC与水平面的夹角为,则滑雪者在水平面上摩擦力做功W1=mgL1,在斜坡上摩擦力做功W2=mgcos. =mgL2,所以在滑雪者经过AB段过程中,摩擦力做功W=W1+W2=mg(L1+L2)=mgL,C正确.本题考查了摩擦力做功的问题,摩擦力在斜面上所做的功等于它在相应的水平面上所做功的大小.答案：C第三关：训练关笑对高考随 堂 训 练1.如图所示，质量为m的物块始终静止在倾角为的斜面上，下面说法中正确的是（） A.若物块向上匀速移动距离s,斜面对物块的支持力做功mgsB.若物块向上匀速移动距离s，斜面对物块做功mgsC.若斜面向左以加速度a移动距离s,斜面对物块的支持力做功masD.若斜面向左以加速度a移动距离s，斜面对物块做功mas解析：物块受力情况如图所示. 物块向上匀速运动时,斜面对木块的
