高考专题-物理

　　功和能，也是力学部分的重点内容．这部分内容概念、规律也多，但是条理清楚．下面三个就是这部分最重要的问题．

　　1、功是重要的物理概念，计算功的方法有如下三种：

　　（1）根据功的定义计算功．

　　功是力在空间上的累积效果．利用公式计算功时要注意：①力和位移必须是相关的，即必须是在力作用下发生的位移，并且二者的方向必须一致，如果二者方向间有夹角，可用公式进行计算，或记住：用力与沿力方向的位移分量相乘，即得功．②该公式只能计算恒力的功．如果是变力做功，必须把整个过程分成很多小段，使每小段都可以看作是恒力做功，这样就可以分别计算各小段的功，再把所有小段的功加起来，即得出整个过程中的功．③功是与参考系系有关的物理量，这是因为位移s是与参考系有关的.一般情况下，求功的问题并不特别指明参考系，凡是不指明参考系的，都是以地面为参考系.如果以其他物体为参考系，则必须说明"以××为参考系……"或"相对于××而言，……".

　　（2）利用功率计算功．由于，因此．功率是表示做功快慢的物理量，在功率恒定的情况下，可利用功率与时间的乘积计算功．

　　（3）利用“功是能量变化的量度”计算功．

　　对于变力做功问题，不能直接套用公式进行计算，而运用分段求功的办法一般比较繁琐，而利用“功是能量变化的量度”计算功就是常用的方法．

　　2、正确理解“功是能量变化的量度”，是本章学习中的重要问题，也是一个难点．我们学习过的有关功能关系的内容有如下一些：

　　（1）动能定理．它解决了合外力对物体做的功与物体动能变化间的定量关系，即合外力对物体所做的功，等于物体动能的增量，用公式表示是或．其中合外力做的功的更确切说法应是外力做功的代数和．

　　（2）重力、弹簧弹力、万有引力等“保守力”做的功等于相应的势能的减少量，即：

．

　　重力、弹簧弹力、万有引力等，它们做功有一个共同特点，即做功的数值与路程无关，而只与始、末位置有关，我们把具有这样特点的力称为“保守力”，保守力都对应有由位置决定的势能，即重力势能、弹性势能、引力势能等．

　　可以把上面的关系具体化为，

　　后面两个式子加了一个*号，是因为我们中学阶段目前不要求计算弹簧的弹性势能及引力势能，但弹簧弹力及万有引力做功与相应势能变化的关系还是应该掌握的．

　　（3）对于摩擦力做功与生热问题，也是学习中的一个难点．常常有人说“静摩擦力不做功”、“滑动摩擦力一定做负功”等等，这都是错误的．

　　要区分一个摩擦力做功与一对相互作用物体间的摩擦力做功的问题：

　　①一个摩擦力做功的问题：摩擦力（包括静摩擦力和滑动摩擦力）对物体既可以做正功，也可以做负功，或说摩擦力既可以是动力、也可以是阻力，我们不难举出物体受到的摩擦力与物体运动方向相同或相反的实例．当然，摩擦力有时不做功，因为摩擦力的方向可能与速度方向垂直．

　　②一对摩擦力做功的问题：一般情况下，发生相互作用的两物体间的摩擦力要分别对两个物体做功，这两个功的代数和，反映了机械能向内能转化的量．这个问题又要分两种情况讨论．

　　对于静摩擦力，由于相互作用的两物体间没有相对运动，因此两物体的位移总是相等的，这一对相互作用的静摩擦力分别对两物体所做的功的代数和一定为零，这表示一对静摩擦力做功的结果，只是把一部分机械能从一个物体转移到另一个物体，而机械能的总量没有变化，没有生热．可以把这一结论简述为“静摩擦力做功不生热”．

　　对于滑动摩擦力，由于相互作用的两物体间有相对滑动，因此两物体的位移总是不相等的，这样，一对滑动摩擦力做功的代数和就不为零，而是负值，它表示一对滑动摩擦力做功的结果，系统的机械能一定减少，即有一部分机械能向内能转化，即平时所说的“摩擦生热”．所生热量的数值等于滑动摩擦力与相对运动的路程的乘积，即：

　　3、机械能守恒定律．

　　机械能守恒定律是有条件的．课本上说：“在只有重力做功的条件下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变”．这里“只有重力做功”就是条件，在满足这个条件的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变，这就是结论．这里的研究对象是“物体”．这里所说的只是机械能守恒的一种情况，在这种情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，一定满足重力势能的减少量等于动能的增加量，或反过来，动能的减少量等于重力势能的增加量．

　　还有一些更复杂的情况，例如下图中的斜面体静止在光滑的水平地面上，小物体放在的斜面的顶点，从静止开始释放，沿着光滑的斜面下滑，同时也会开始向右运动．对于物体Q来讲，除了有重力对它做功以外，还有斜面的支持力对它做功，因此它不满足机械能守恒的条件，因此物体的机械能不守恒．但是，以、作为一个系统，由于发生相对运动的两个接触面都是光滑的，没有摩擦力存在，对的支持力和对的压力这一对相互作用力所做的功的代数和为零，它只起到把一部分机械能从转移到的作用，系统的总机械能仍是守恒的．对于更一般情况下的机械能守恒定律，可以这样叙述：在系统中，没有外力做功，也没有摩擦力等能耗散机械能的内力做功，系统内只有动能和势能间的转化，总机械能守恒．