高二物理：重力做功與重力勢能
單元概述
本單元所涉及的知識主要是兩個概念(“功”和“能”的概念)和一個關系(“功能關系”) .在作為“過程量”的“功”和作為“狀態量”的“能”之間建立起某種關系，進而運用所謂“能量觀點”通過比較狀態達到了解過程之目的.這樣的運作方式實際上為我們了解復雜物理過程提供了一種好方法，應該在相應的教學過程中引領學生悉心體會.本單元所涉及的機械能守恒定律，是高中物理第一次運用“守恒思想”來整體性把握過程.教學中應該在守恒定律的理解、守恒條件的表述等具體問題的分析與解決中適當滲透“守恒思想”，以啟發和引領學生對相應的思想方法的體會與領悟.本單元是《 物理? 必修2 》 模塊的知識，所對應的《 普通高中物理課程標準》 的相關條目如下.
條目1 ：舉例說明功是能量變化的量度，理解功和功率.關心生活和生產中常見機械的功率的大小及其意義.條目Z ：通過實驗，探究恒力做功與物體動能變化的關系.
理解動能和動能定理.用動能定理解釋生活和生產中的現象.條目3 ：理解重力勢能.知道重力勢能的變化與重力做功的關系.條目4 ：通過實驗，驗證機械能守恒定律.理解機械能守恒定律.用機械能守恒定律分析生活和生產中的有關問題.條目5 ：了解自然界中存在多種形式的能量.知道能量守恒是最基本、最普遍的自然規律之一條目6 ：通過能量守恒以及能量轉化和轉移的方向性，認識提高效率的重要性.了解能源與人類生存和社會發展的關系，知道可持續發展的重大意義.
要點剖析
關于“功”的4 個基本問題
關于“功”，我們面臨著的通常有如下4 個基本問題.
( 1 )做功與否的判斷問題
關于“功”，我們面臨的第1 個問題是“做功與否的判斷問題”.判斷做功與否的依據是功的兩個要素：力;力的方向上的位移.
例題l 如圖3 一6 一1 所示，斜面體放在光滑水平面上，小物體從斜面上端由靜止釋放，試分析在小物體滑到斜面體底端的過程中，小物體與斜面體之間相互作用的彈力的做功情況.
解答隨著小物體從斜面體頂端滑到底端，斜面體將沿著光滑水平面向右運動，如圖3 一6 一2 所示.由于小物體與斜面體間相互作用的彈力總垂直于斜面，可見：斜面體對小物體的彈力與小物體發生的位移、，間的角度為鈍角，該力對小物體做負功;小物體對斜面體的彈力與斜面體發生的位移、：間的角度為銳角，該力對斜面體做正功.
( 2 )做功多少的計算問題
如果“做功與否的問題”得到的是肯定的判斷，我們就又將面臨著“做功多少的計算問題”.計算做功多少的依據是功的公式
例題2 如圖3 一63 所示，物體置于水平面上，輕繩穿過固定在物體上的光滑輕滑輪，一端固定在墻上，另一端牽在人的手中.用大小為F 一SN 的拉力沿與水平線夾角為夕一600 的方向斜向上拉繩，使物體沿水平面移動了d 一4m ，在此過程中，拉力F 做了多少功?
解答在拉力F 使物體移動d 一4m 的過程中，拉力F 的作用點“繩頭”的位移情況如圖3 一6 一4 所示，由此即可解得
( 3 )做功快慢的描述間題
“做功多少”與“做功快慢”并不是一回事，所以在計算了“做功多少”后，我們還須要學會描述“做功快慢”.做功的快慢程度是用“功率”來描述的，通常可將“功率”表述為
尸、絲一凡.t
例題3 將質量為m 的物體從h 高處水平拋出，空氣阻力不計，則著地前一瞬間重力做功的功率為
解答物體著地前一瞬間沿著重力方向的分速度的大小為(學生查閱書本)
( 4 )做功意義的理解間題
關于“功”，我們面臨著的第4 個基本問題是“做功意義的理解問題”.關于做功的物理意義，通常是結合能量的概念來理解的：做功的過程必將伴隨著能量的變化;做多少功，能量就相應變化多少;不同性質的力做功，將伴隨著不同形式的能量的變化.例題4 物體的質量為從，在豎直向上的力尸的作用下向上做勻加速運動，加速度大小為a ，運動過程中空氣阻力大小為f ，則物體在上升h 的過程中() A .動能增加幾B .動能增加陰ah
C .機械能增加Fh D .機械能增加(F 一f ) h 解答合外力做的功等于動能的增加量，而合外力的大小為ma ，可見選項A 是錯誤的，選項B 正確;除重力以外的其他力做的功等于機械能的增加量，可見選項C 是錯誤的，而選項D 是正確的.所以此題應選BD .
關于“恒定功率啟動”的問題
在一類動力機車以恒定功率啟動的問題中，其啟動階段的動力學分析如下：牽引力(F )與恒定阻力(f )的合力產生機車運動的加速度(a )
于是，隨著速度(動增大，牽引力(F )將減小;隨著牽引O 力(F )減小，加速度(a )將減小;隨著加速度(a )減小，速度(動將增大更慢… … 當加速度(a )減小為O ，速度(v )增大到最大值.
(責任編輯：彭海芝)
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