初高中物理衔接教材

初高中物理衔接教材文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）

第六章机械功和机械能

初高中知识对接

一、本章在初中阶段已经学习的知识

（1）知识点：功、功率、机械功原理、机械效率、测定滑轮组的机械效率、能的概念、动能、重力势能、弹性势能、动能和势能之间可以相互转化。

（2）主要能力要求：能用控制变量法进行探究。

本章在高中阶段将要学习的知识

（1）知识点：功、功率、动能、动能定理、重力势能、重力做功与重力势能改变的联系、弹性势能、机械能守恒定律、功和能的关系。

（2）主要能力要求：

①善于在读题后形成物体的运动情景并用图示意。

②能熟练应用动能定理解题

③能熟练应用机械能守恒定律解题

二、知识对接：

1、功：在初中只要求计算力F和物体移动距离S方向相同时所做的功，在高中教材中拓宽到物体受到的力F与发生的位移S互成角度时功的计算。

2、功率：在初中“功率”概念的基础上，导出公式P=FV，并提出瞬时功率的概念。

3、动能：在初中只需知道影响物体动能大小的因素，在高中则给出了计算物体动能

= mv2/2 。

大小的公式：E

K

= 4、重力势能：与动能一样，在高中教材中给出了计算物体重力势能的公式E

P mgh。

5、弹性势能：与初中要求的一样。

6、机械能守恒定律：在初中教材中所讲“动能和势能可以相互转化”的基础上，提出了机械能守恒定律。

7、功和能的关系：在初中讲了“能”的概念和“能的转化”基础之上，总结了功和能的关系。

二、例题引路

三、衔接训练

（初升高）高一物理衔接班第7讲——功

一、学习目标：

1. 知道功的定义，理解功的两个要素。

2. 掌握功的公式及单位，并能计算有关的实际问题。

3. 知道功是标量，理解正功和负功的含义。

二、学习要点：

1. 功的概念的理解。

2. 功的计算方法。

三、课程精讲：

思考1：初中我们学过的做功的两个必要因素是什么

思考2：举几个例子说明力对物体做了功。

判断：在下列图片所示的情景中，人是否对物体做了功如果是，请说明理由。

小结：力和物体在力的方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素. （一）功的概念：

（1）功的定义：物体受力的作用，并沿力的方向发生一段位移，就说力对物体做了功。

力对物体做功是和一定的运动过程有关的。功是一个过程量，功所描述的是力对空间的积累效应。

（2）功的两个要素：力和物体沿力的方向发生的位移。

两个要素对于功而言缺一不可，因为有力不一定有位移；有位移也不一定有力。

特别说明：力是在位移方向上的力；位移是在力的方向上的位移。如物体在光滑水平面上匀速运动，重力和弹力的方向与位移的方向垂直，这两个力并不做功。 题型1：功的概念的理解：

例1. 下面列举的情况中所做的功不为零的是（ ）。

A. 举重运动员，举着杠铃在头上方停留3s ，运动员对杠铃做的功

B. 木块在粗糙水平面上滑动，支持力对木块做的功

C. 一个人用力推一个笨重的物体，但没推动，人的推力对物体做的功

D. 自由落体运动中，重力对物体做的功 （二）功的计算：

1. 如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢

问题一：物体m 在水平力F 的作用下水平向前行驶的位移为L ，如图所示，求力F 对物体m 所做的功。

解：力和位移的方向一致，这时功等于力F 跟物体m 在力的方向上移动的距离的乘积。

W ＝FL 。

如果力的方向与位移的方向一致，则功等于力的大小与位移大小之积。

如果物体m 在力的作用下位移增加了△L ，那么力F 所做的功相应地增加：

△W=F △L 。

2. 如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样计算功呢

问题二：物体m 在与水平方向成α角的力F 的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为l ，求力F 对物体m 所做的功。

解：由于物体所受的力的方向与运动方向成一夹角α，可根据力F 的作用效果把F 沿两个方向分解，即跟位移方向一致的分力F 1，跟位移方向垂直的分力F 2，如图所示：

F 1=Fcos α F 2=Fsin α

根据做功的两个不可缺少的因素可知：分力F 1对物体m 所做的功等于F 1l . 而分力F 2的方向跟位移的方向垂直，物体m 在F 2的方向上没有发生位移，所以分力F 2所做的功等于零。

故力F 所做的功W=W 1+W 2=W 1＝F 1l =F l cos α。 说明：

1、在计算功时应该注意以下问题：

①式中F一定是恒力，若是变力，中学阶段一般不用上式求功。②式中的l是力的作用点的位移，也是物体对地的位移，α是F方向与位移l方向

的夹角。③力对物体做的功只与F、l、α三者有关，与物体的运动

状态等因素无关。④功的单位是焦耳，符号是J。

2、功的正负：

力对物体做正功还是负功，由F和l方向间的夹角大小来决定。

根据α

Fl

W知：

=cos

（1）当0°≤︒

cos>

W>，此时力F对物体做

α，则0

α90时，0

<

正功。

（2）当︒

α，则W＝0，即力对物体不做功。

cos=

α90时，0

=

（3）当︒

cos<

α，则0

W<，此时力F对物体做负功，也叫物体90时，0

︒180

α

<

≤

克服力F做功。

题型2：功的正负的判断：

例2. 如图所示，B物体在拉力F的作用下向左运动，在运动的过程中，A、B之间有相互作用的力，则下列对力做功的情况分析正确的是（）。

A. A、B都克服摩擦力做功

B. A、B间弹力对A、B都不做功

C. 摩擦力对B做负功，对A不做功

D. 弹力对A不做功，对B做正功

变式1：一个力对物体做了负功，说明（）。

A. 这个力一定阻碍物体的运动

B. 这个力不一定阻碍物体的运动

C. 这个力与物体运动方向的夹角︒

α90

>

D. 这个力与物体运动方向的夹角︒

α90

<

题型3：功的计算问题

例3. 如图所示，一个人用与水平方向成60°角的力F＝40N拉一个木箱，在水平地面上沿直线匀速前进了8m，求：

（1）拉力F对木箱所做的功。（2）摩擦力对木箱所做的功。

（3）外力对木箱所做的总功。

分析：木箱受到重力、支持力、拉力和摩擦力

（如图）的作用，其中重力和支持力的方向与位移

方向垂直，所以不做功，只有拉力和摩擦力对木箱

做功。由于物体做匀速直线运动，所以，摩擦力与

拉力在水平方向的分力大小相等，方向相反，摩擦力做负功，拉力做正功。

解：根据功的公式α

W，可得

Fs

=cos

（1）拉力F对木箱所做的功为

（2）摩擦力f对木箱所做的功为

（3）外力对木箱做的总功为