（通用版）高考物理总复习 主题三 机械能及其守恒定律 3.1-3.2追寻守恒量——能量 功课件 新人教版

1、123.1追寻守恒量追寻守恒量能量能量3.2功功学习目标学习目标核心提炼核心提炼1.理解动能、势能及能量的概念与意义。理解动能、势能及能量的概念与意义。1个守恒量个守恒量能能量量4个概念个概念动能、动能、势能、能量、功势能、能量、功1个表达式个表达式WFlcos 2.能独立分析伽利略理想斜面实验的能量转能独立分析伽利略理想斜面实验的能量转换和守恒关系。换和守恒关系。3.理解功的概念和做功的两个要素。理解功的概念和做功的两个要素。4.理解正功、负功的含义，能解释相关现象。理解正功、负功的含义，能解释相关现象。5.会利用公式会利用公式WFlcos 进行有关运算。进行有关运算。3一、追寻守恒量一、追

2、寻守恒量1.伽利略的斜面实验探究伽利略的斜面实验探究过程过程将小球由斜面将小球由斜面A上某位置由上某位置由_释放，小球运动到释放，小球运动到斜面斜面B上上现象现象小球在斜面小球在斜面B上速度变为上速度变为0时，即到达最高点时的高度时，即到达最高点时的高度与它出发时的高度与它出发时的高度_结论结论这一事实说明某个量是守恒的，在物理学上我们把这这一事实说明某个量是守恒的，在物理学上我们把这个量叫做个量叫做_或者或者_静止静止相同相同能量能量能能42.动能与势能：动能与势能：(1)动能：物体由于动能：物体由于_而具有的能量。而具有的能量。(2)势能：相互作用的物体凭借其势能：相互作用的物体凭借其_而

3、具有的能量。而具有的能量。(3)能量转化：小球的动能和势能能量转化：小球的动能和势能_(A.可以可以B.不可以不可以)相互转化。相互转化。思维拓展思维拓展1.如图如图1所示，射箭运动员正在参加射箭比赛。结合图分析射箭所示，射箭运动员正在参加射箭比赛。结合图分析射箭过程中能量是怎样转化的。过程中能量是怎样转化的。图图1运动运动位置位置A52.如图如图2所示，在游乐场里，所示，在游乐场里，“过过山车山车”运动是一种非常有趣的运动是一种非常有趣的刺激性游戏活动。结合图分析刺激性游戏活动。结合图分析过山车运动过程中的能量是怎过山车运动过程中的能量是怎样转化的。样转化的。答案答案1.在射箭过程中，运动员

4、将弓拉开的过程，是把人体在射箭过程中，运动员将弓拉开的过程，是把人体的生物能的生物能(化学能化学能)转化为弓的弹性势能；而箭在射出的过程转化为弓的弹性势能；而箭在射出的过程中，又将弓的弹性势能转化为箭的动能。中，又将弓的弹性势能转化为箭的动能。2.过山车从高处滑向低处时，重力势能转化为动能；过山车过山车从高处滑向低处时，重力势能转化为动能；过山车从低处向高处运动时，动能转化为重力势能。从低处向高处运动时，动能转化为重力势能。图图26二、功二、功1.概念：一个物体受到力的作用，并在概念：一个物体受到力的作用，并在_发生了一发生了一段位移，这个力就对物体做了功。段位移，这个力就对物体做了功。2.做

5、功的两个因素做功的两个因素力的方向上力的方向上力力位移位移73.公式公式(1)力力F与位移与位移l同向时，同向时，W _。(2)力力F与位移与位移l夹角为夹角为时，时，W_。其中。其中F、l、分别分别为为_、 _和和_方向的夹角。方向的夹角。4.单位：国际单位制中，功的单位是单位：国际单位制中，功的单位是_，符号是，符号是_。FlFlcos 力的大小力的大小位移的大小位移的大小力与位移力与位移焦耳焦耳J85.正功和负功正功和负功6.总功的计算总功的计算(1)各个分力分别对物体所做功的各个分力分别对物体所做功的_。(2)几个力的几个力的_对物体所做的功。对物体所做的功。不做功不做功正功正功负功负

6、功代数和代数和合力合力9思维拓展思维拓展1.如图如图3所示，人推着木箱在水平地所示，人推着木箱在水平地面上运动。人推木箱前进时，推力面上运动。人推木箱前进时，推力和摩擦力对木箱有没有做功？如果和摩擦力对木箱有没有做功？如果做功，分别做的是正功还是负功？做功，分别做的是正功还是负功？2.一个物体受到两个力的作用，其中一个物体受到两个力的作用，其中F1做功做功10 J，F2做功做功15 J，力力F1和和F2哪个力做的功多？两力做的总功是多少？哪个力做的功多？两力做的总功是多少？答案答案1.做功。推力的方向与木箱的运动方向一致，做正功；做功。推力的方向与木箱的运动方向一致，做正功；摩擦力的方向与木箱

7、的运动方向相反，做负功。摩擦力的方向与木箱的运动方向相反，做负功。2.F2做的功多。两力做的总功为做的功多。两力做的总功为WW1W210 J15 J5 J。图图310对功的理解对功的理解要点归纳要点归纳1.功是过程量：描述了力的作用在空间上的累积效果，它总与功是过程量：描述了力的作用在空间上的累积效果，它总与一个具体过程相联系。一个具体过程相联系。2.对公式对公式WFlcos 的理解的理解(1)由公式由公式WFlcos 可以看出力对物体做功，只与可以看出力对物体做功，只与F、l、有关，与物体的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素有关，与物体的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素均无关。均无

8、关。11(2)计算时应注意计算时应注意F与与l必须具有同时性，即必须具有同时性，即l必须是力必须是力F作用过作用过程中物体发生的位移。程中物体发生的位移。(3)同一个客观运动，相对于不同的参考系，位移同一个客观运动，相对于不同的参考系，位移l是不同的，是不同的，在中学物理中约定，计算功都以地面为参考系，即在中学物理中约定，计算功都以地面为参考系，即l应理解为应理解为“力的作用点的对地位移力的作用点的对地位移”。(4)明确公式明确公式WFlcos 适用于计算恒力做功，若是变力做功，适用于计算恒力做功，若是变力做功，此公式不再适用。此公式不再适用。3.正功与负功正功与负功(1)功是标量，只有正、负

9、，没有方向，功的正负不表示大小。功是标量，只有正、负，没有方向，功的正负不表示大小。12(2)正功、负功的物理意义正功、负功的物理意义动力学角度动力学角度能量角度能量角度正功正功表示这个力对物体来说是动表示这个力对物体来说是动力力力对物体做正功，使物体力对物体做正功，使物体获得能量获得能量负功负功表示这个力是阻力，对物体表示这个力是阻力，对物体的运动起阻碍作用的运动起阻碍作用物体克服外力做功，使物物体克服外力做功，使物体失去能量体失去能量(3)一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功。一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功。13精典示例精典示例例例1 如图如图4所示，物体在力的作

10、用下在水平面上发生一段位移所示，物体在力的作用下在水平面上发生一段位移l，试分别计算这四种情况下力试分别计算这四种情况下力F对物体所做的功。设在这四种情对物体所做的功。设在这四种情况下力况下力F和位移和位移l的大小都相同：的大小都相同：F10 N，l1 m，角，角的大的大小如图所示，分别说明每种情况下力小如图所示，分别说明每种情况下力F做功的正负，并求出功。做功的正负，并求出功。图图414答案见解析答案见解析15针对训练针对训练1 一人乘电梯从一人乘电梯从1楼到楼到20楼，在此过程中经历了先加楼，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情速、后匀速、再减速的运动过

11、程，则电梯支持力对人做功情况是况是()A.加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功加速时做正功，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，减速时做负功加速和匀速时做正功，减速时做负功D.始终做正功始终做正功解析要判断功的正负，可根据公式解析要判断功的正负，可根据公式WFlcos 中力和位移中力和位移的夹角的夹角来判断。在加速、匀速、减速的过程中，支持力与人来判断。在加速、匀速、减速的过程中，支持力与人的位移方向始终相同，所以支持力始终对人做正功，故的位移方向始终相同，所以支持力始终对人做正功，故D正确正确。答案答案D

12、16总功的两种求解思路总功的两种求解思路要点归纳要点归纳1.先确定物体所受的合力，再根据公式先确定物体所受的合力，再根据公式W合合F合合lcos 求合力的求合力的功。该方法适用于物体所受合力不变的情况。求解流程：功。该方法适用于物体所受合力不变的情况。求解流程：2.先根据先根据WFlcos ，求出每个分力做的功，求出每个分力做的功W1、W2Wn，再根，再根据据W合合W1W2Wn，求解合力的功，即合力做的功等，求解合力的功，即合力做的功等于各个力做功的代数和。于各个力做功的代数和。该方法的适用范围更广，求解流程：该方法的适用范围更广，求解流程：17精典示例精典示例例例2 如图如图5所示，质量为所

13、示，质量为m2 kg的物体静止在水平地面上，受的物体静止在水平地面上，受到与水平地面夹角为到与水平地面夹角为37、大小、大小F10 N的拉力作用，物的拉力作用，物体移动了体移动了l2 m，物体与地面间的动摩擦因数，物体与地面间的动摩擦因数0.3，sin 370.6，cos 370.8，g取取10 m/s2。求：。求：(1)拉力拉力F所做的功所做的功W1；(2)摩擦力摩擦力Ff所做的功所做的功W2；(3)重力重力G所做的功所做的功W3；(4)弹力弹力FN所做的功所做的功W4；(5)合力合力F合合所做的功所做的功W。图图518解析解析(1)对物体进行受力分析，如图所对物体进行受力分析，如图所示。示

14、。W1Flcos 1020.8 J16 J(2)FNGFsin 20 N100.6 N14 NFfFN0.314 N4.2 NW2Ff lcos 1804.22 J8.4 J(3)W3Glcos 90019(4)W4FNlcos 900(5)WW1W2W3W47.6 J也可由合力求总功也可由合力求总功F合合Fcos Ff100.8 N4.2 N3.8 NF合合与与l方向相同，所以方向相同，所以WF合合l3.82 J7.6 J答案答案(1)16 J(2)8.4 J(3)0(4)0(5)7.6 J20方法总结方法总结两种求合力做功方法的选取原则两种求合力做功方法的选取原则(1)如果物体处于平衡状态

15、或某一方向受力平衡时如果物体处于平衡状态或某一方向受力平衡时(合力为零合力为零)，或者物体在某一方向上做匀变速直线运动时或者物体在某一方向上做匀变速直线运动时(合力等于合力等于ma)，用先求合力再求功的方法更简便。用先求合力再求功的方法更简便。(2)如果已知物体在运动过程中受力变化，所受的力中有的不如果已知物体在运动过程中受力变化，所受的力中有的不做功，有的做功且方便求得该力的功做功，有的做功且方便求得该力的功(如重力的功如重力的功)时，应选时，应选择择W合合W1W221针对训练针对训练2 一物体置于光滑水平面上，受互相垂直的水平力一物体置于光滑水平面上，受互相垂直的水平力F1、F2作用，如图

16、作用，如图6所示，经一段位移后，所示，经一段位移后，F1做功为做功为6 J，克服，克服F2做做功为功为8 J，则，则F1、F2的合力做功为的合力做功为()A.14 J B.10 JC.2 J D.2 J答案答案C图图6221.(2018莆田高一检测莆田高一检测)如图如图7示，用同样的力示，用同样的力F拉同一物体，在甲拉同一物体，在甲(光滑水平面光滑水平面)、乙、乙(粗糙水平面粗糙水平面)、丙、丙(光滑斜面光滑斜面)、丁、丁(粗糙斜面粗糙斜面)图中通过同样的距离，则拉力图中通过同样的距离，则拉力F的做功情况是的做功情况是()A.甲中做功最少甲中做功最少 B.丁中做功最多丁中做功最多C.做功一样多

17、做功一样多 D.无法比较无法比较答案答案C图图7232.(2018西安高一检测西安高一检测)(多选多选)如图如图8所示，一个物体放在水平面所示，一个物体放在水平面上，在跟竖直方向成上，在跟竖直方向成角的斜向下的推力角的斜向下的推力F的作用下沿平面向的作用下沿平面向右移动了距离右移动了距离s，若物体的质量为，若物体的质量为m，物体与地面之间的摩擦，物体与地面之间的摩擦力大小为力大小为Ff，则在此过程中，则在此过程中()A.摩擦力做的功为摩擦力做的功为Ff sB.力力F做的功为做的功为Fscos C.合力合力F合合做的功为做的功为Fssin Ff sD.重力做的功为重力做的功为mgs图图824解析

18、物体与地面之间的摩擦力大小为解析物体与地面之间的摩擦力大小为Ff，物体的位移的大，物体的位移的大小为小为s，由功的公式可得，由功的公式可得WFf s，所以选项，所以选项A正确；力正确；力F与与竖直方向成竖直方向成角，所以在水平方向的分力为角，所以在水平方向的分力为Fsin ，故，故F做的做的功为功为Fssin ，所以选项，所以选项B错误；物体所受合力错误；物体所受合力F合合Fsin Ff，故合力做的功故合力做的功W合合(Fsin Ff)sFssin Ff s，选项，选项C正确；正确；重力在竖直方向上，物体在竖直方向的位移是重力在竖直方向上，物体在竖直方向的位移是0，所以重力的，所以重力的功为功

19、为0，选项，选项D错误。错误。答案答案AC253.如图如图9所示，一根绳子绕过高所示，一根绳子绕过高4 m的滑轮的滑轮(大小、摩擦均不计大小、摩擦均不计)，绳的一端拴一质量为绳的一端拴一质量为10 kg的物体的物体m，另一侧沿竖直方向的绳，另一侧沿竖直方向的绳被人拉住。若人拉住绳子前进被人拉住。若人拉住绳子前进3 m，使物体匀速上升，使物体匀速上升，g取取10 m/s2。则人拉绳所做的功为。则人拉绳所做的功为()A.500 J B.300 JC.100 J D.50 J图图926答案答案C274.(多选多选)质量为质量为m的物体，静止在倾角为的物体，静止在倾角为的斜面上，斜面沿水平的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离方向向右匀速移动了距离x，如图，如图10所示。物体相对斜面静止，所示。物体相对斜面静止，则下列说法正确的是则下列说法正确的是()A.重力对物体重力对物体m做正功做正功B.合力对物体合力对物体m做功为零做功为零C.摩擦力对物体摩擦力对物体m做负功做负功D.支持力对物体支持力对物体m做正功做正功图图1028解析物体的受力和移动的位移如图所示。重力与位移垂直，解析物体的受力和移动的位移如图所示。重力与位移垂直，故重力不做功，选项故重力不做功，选项A错误；摩擦力错误；摩擦力Ff与位移与位移x的夹角大于的夹角大于90，故摩擦力做负功，选项