高一物理-功.doc

第1节 机械功
知识点
一、 机械功的含义
1、 机械功：如果作用于物体的恒力F，该物体沿力的方向运动，经过位移S，则F与s的乘积叫做机械功，简称功，用W表示。
2、 做功的两个因素：力和沿力的方向发生的位移，两个因素缺一不可。
3、 功的计算式：（1）力F与位移s同向时：W=Fs。（2）力F与位移s互成夹角α时，W=Fscosα
4、 功的单位：J（1 J=1N×1m）
5、 对功的理解：（1）公式中F是恒力，即公式不是普遍适用的，它适用于大小和方向均不变的恒力做功。
（2）s为力的作用点相对地面的位移，如果研究对象是一个可当成质点的物体，则s对应物体位移，若研究对象为一物体系，力的作用点的位移为力的作用点的位移。
（3）α为力和位移方向的夹角。
6、 功的正负：功是标量，但有正负之分。功的正负既不代表方向，也不代表大小。功的正负表示做功力的作用效果，即正号表示力对物体起动力效果，负号表示力对物体起阻力效果。
二、 机械功的计算
1、 恒力功的计算：W=Fscosα 功的正负由F和s方向间的夹角大小来决定
（1）0≤α＜90°时，cosα＞0，则W＞0，F做正功
（2）α=0时，cosα=0，则W =0，即力对物体不做功
（3）90°＜α≤180°时，cosα＜0，则W＜0，此时F做负功，也叫物体克服阻力做功
2、 变力功的计算：
（1）微元法 对于变力做功，不能直接用进行计算，但是我们可以把运动过程分成很多小段，每一小段内可认为F是恒力，用求出每一小段内力F所做的功，然后累加起来就得到整个过程中变力所做的功。
（2）平均值法 通过求力的平均值，然后求变力的平均力做功的方法，一般是用于力的大小与位移成一维线性关系的直线运动中
（3）图象法 用纵坐标表示作用在物体上的力F，横坐标表示物体在力的方向上的位移s。经过一段时间物体发生的位移为s，则图线与坐标轴所围成的面积（阴影面积）在数值上等于力对物体做的功W＝Fs
（4）转换对象法 当某变力做功与某恒力做功相同时，可通过改变研究对象化变力为恒力求功
3、 总功的计算: （1）先求合力再求功
（2）分别求出每个力做的功然后求代数和
三、 摩擦力做功
1、静摩擦力做功的特点
（1）静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
（2）在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移，而没有机械能转化为其他形式的能。
（3）相互作用的系统内，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
（1）滑动摩擦力可以不做功
例：相对运动的两物体之一对地面静止，则滑动摩擦力对该物体不做功。
（2）滑动摩擦力可以做正功
例：货车车厢内放一木箱，货车突然加速，木箱相对货车向后滑动，但相对地面向前运动，则货车对木箱的滑动摩擦力做正功。
（3）滑动摩擦力可以做负功
例：上例中木箱对货车的滑动摩擦力对货车做负功。
（4）相互作用的系统内，一对滑动摩擦力所做的功总不为零，其绝对值恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，即等于系统损失的机械能。
四、 作用力与反作用力做功
1、 作用力和反作用力都不做功
2、 作用力和反作用力都做正功
3、 作用力和反作用力都做负功
4、 一个力做正功，其反作用力做负功
5、 一个力做正功，其反作用力不做功
6、 一个力做负功，其反作用力不做功
考点分析：
一、 做功的两个因素
1．关于功的概念，下列说法正确的是(　　)
A．力对物体做功多，说明物体的位移一定大
B．力对物体做功少，说明物体的受力一定小
C．力对物体不做功，说明物体一定无位移
D．力对物体做的功等于力的大小、位移的大小及位移和力的夹角的余弦三者的乘积
2. 2010年土耳其举重世界锦标赛的比赛中，运动员从地面举起杠铃，举过头顶并坚持3 s，不动则算成功．下列说法中错误的是(　　)
A．举起杠铃的过程中，运动员的支持力对杠铃做了功
B．举着杠铃3 s不动，运动员的支持力对杠铃也做了功
C．举起杠铃的过程中，杠铃的重力对杠铃也做了功
D．举着杠铃3 s不动，杠铃的重力对杠铃不做功
二、 功的正负的理解
1. 下列说法中错误的是(　　)
A．功是矢量，正、负表示方向
B．功是标量，正、负表示外力对物体做功，还是物体克服外力做功
C．力对物体做正功还是做负功取决于力和位移的方向关系
D．力对物体做的功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量
2. 一个人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功的情况是(　　)
A．加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功
B．加速时做正功，匀速和减速时做负功
C．加速和匀速时做正功，减速时做负功
D．始终做正功
3. 如图所示，A、B叠放着，A用绳系在固定的墙上，用力F将B拉着右移，用T、fAB和fBA分别表示绳子的拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力，则下面正确的叙述是(　　)
A．F做正功，fAB做负功，fBA做正功，T不做功
B．F和fBA做正功，fAB和T做负功
C．F做正功，fAB做负功，fBA和T不做功
D．F做正功，其他力都不做功
三、 功的计算
1. 在光滑水平面上和粗糙水平面上推车，如果所用的推力相等、位移也相等，则推力对小车做的功是(　　)
A．在粗糙水平面上的较大
B．在光滑水平面上的较大
C．两种情况下推力做的功相等
D．做功的大小决定于两车通过该位移的时间
2. 以一定的初速度竖直向上抛出一小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为F.则从抛出到落回到抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功为(　　)
A．0 B．－Fh C．Fh D．－2Fh
3. 如图所示，用力拉一质量为m的物体，使它沿水平地面匀速移动距离s.若物体和地面间的动摩擦因数为μ，则此力对物体做的功为(　　)

A． μmgs B. C. D.
4. 一个质量m＝150 kg的雪橇，受到与水平方向成θ＝37°角斜向左上方500 N的拉力F作用，在水平地面上移动的距离l＝5 m(如图)．物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100 N，求合外力对物体所做的总功．

5. 如图所示，一辆拖车通过光滑的定滑轮将一重物G匀速提升，当拖车从A点水平移动到B点时，位移为s，绳子由竖直变为与竖直成θ的角度，求拖车对重物所做的功．

四、 摩擦力做功
1. 关于摩擦力做功，以下说法正确的是(　　)
A．滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，所以一定做负功
B．静摩擦力虽然阻碍物体间的相对运动，但不做功
C．静摩擦力和滑动摩擦力不一定都做负功
D．一对相互作用力，若作用力做正功，则反作用力一定做负功
五、 作用力与反作用力做功
1. 关于作用力与反作用力做功的关系，下列说法中正确的是(　　)
A．当作用力做正功时，反作用力一定做负功
B．当作用力不做功时，反作用力也不做功
C．作用力与反作用力所做的功一定是大小相等、正负相反的
D．作用力做正功时，反作用力也可能做正功

第2节 功和能
知识点
一、 机械功的原理
1、 功的原理
（1） 内容：使用任何机械时，动力对机械所做的功总是等于机械克服阻力所做的功
（2） 表达式：W动=W阻=W有用+W额外
（3） 理解：机械做功的基本规律，任何机械只可以省力不能省功，
2、 简单机械的使用 分类：杠杆类、斜面类
二、 做功和能的转化
1、 能量
（1） 定义：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量
（2） 意义：能量反应物体对外做功本领大小的物理量。一个物体可以对外做功本领大，但不一定正在做功。
（3） 形式：能量具有多种形式：机械能、内能、光能、化学能等
（4） 状态量：由物体所处的状态决定
（5） 标量：单位J
2、 功和能的关系
（1） 功是能量转化的量度，做了多少功就有多少能量发生转化
（2） 功是过程量，能是状态量
（3） 功和能不能相互转化，不能说多少能转化为功，也不能说物体具有多少功
3、 机械做功的本质
（1） 机械本身并不凭空产生能量，机械能够做功是因为人们给机械输入了能量
（2） 机械做功只是将能量从一个物体转移到另一个物体，或者将一种形式的能量转化为另一种形式的能量
考点分析
一、 功的原理的应用
1. 一人把100 N的重物送到10 m高的楼上，采用下述三种方法：用手直接提，使用动滑轮，使用滑轮组，若不计摩擦和滑轮的重力，在上述三种情况下，对重物做的功(　　)
A．用手直接提时最小
B．使用定滑轮时最小
C．使用滑轮组时最小
D．三种情况一样
2.盘山公路总是筑得盘旋曲折，因为(　　)
A．盘山公路盘旋曲折会延长爬坡的距离，根据斜面的原理，斜面越长越省功
B．盘山公路盘旋曲折显得雄伟壮观
C．盘山公路盘旋曲折会延长爬坡长度，根据斜面的原理，高度一定，斜面越长越省力
D．盘山公路盘旋曲折是为了减小坡度，增加车辆的稳度
二、 功和能的关系
1. 下列说法中不正确的是(　　)
A．一个物体能够对外做功，这个物体就有能
B．被举高的物体具有能，地面上的物体就没有能量
C．运动的物体具有能，静止的物体同样也可以具有能量
D．空中运动的子弹，既具有动能又具有重力势能
2. 关于功和能，下列说法中正确的是(　　)
A．功和能是两个相同的概念，所以它们的单位相同
B．做功的过程就是能量从一种形式转化为其他形式的过程
C．各种不同形式的能量在相互转化的过程中，其总量要减少
D．功是物体具有能量多少的量度
3. 举重运动员把重800 N的杠铃举高2 m，下列说法不正确的是(　　)
A．人体内有1600 J的化学能转化为杠铃的势能
B．人体内消耗的化学能大于1600 J
C．人对杠铃做的功大于1600 J
D．人克服杠铃重力做的功等于1600 J

4．(2012年福建师大附中高一检测)如图所示，在一个以2 m/s2的加速度匀减速上升的电梯内有一斜面，斜面与电梯侧壁间有一光滑小球A始终与电梯相对静止，下列判断正确的是(　　)
A．斜面对小球的支持力做正功，小球的机械能增加
B．斜面对小球的支持力做正功，小球的机械能减少
C．斜面对小球的支持力做负功，小球的机械能增加
D．斜面对小球的支持力做负功，小球的机械能减少
5.关于功和能的关系，下列说法中正确的是(　　)
A．功和能的单位相同，意义也完全相同
B．外力对物体不做功，这个物体就没有能量
C．做功越多，物体具有的能量就越大
D．能量转化的多少可以用功来量度
6. 某人用同样的水平力沿光滑水平面和粗糙水平面推动一辆相同的小车，都使它移动相同的距离，两种情况下推力做功分别为W1和W2，小车最终获得的能量分别为E1、E2，则下列关系正确的是(　　)
A．W1＝W2，E1＝E2　　　B．W1≠W2，E1≠E2
C．W1＝W2，E1≠E2 D．W1≠W2，E1＝E2
三、 能量转化的分析
1．2001年9月11日，恐怖分子利用劫持的客机，对美国的多个目标实施攻击．其中，一架质量为104 t，约载35 t燃油的波音757飞机，水平撞击世贸大楼的北部塔楼；另一架质量为156 t，约载51 t燃油的波音767飞机，则水平撞击南部塔楼，使两大楼产生幅度近1 m的晃动和猛烈的燃烧．一个多小时后两幢110层的高楼相继倒塌，造成数千人的死亡，使两幢世贸大楼遭受重创的巨大能量是(　　)
A．飞机的重力势能 B．燃油的化学能 C．飞机的内能 D．燃油燃烧产生的内能
2. 质量是5×103 kg的汽车，由静止开始沿平直道路行驶，当速度达到一定值后，关闭发动机滑行，其速度图象如图所示．则在汽车行驶的整个过程中，发动机做功多少？汽车克服阻力做功多少？其能量转化的情况是？

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