高二物理：重力做功与重力势能
单元概述
本单元所涉及的知识主要是两个概念(“功”和“能”的概念)和一个关系(“功能关系”) .在作为“过程量”的“功”和作为“状态量”的“能”之间建立起某种关系，进而运用所谓“能量观点”通过比较状态达到了解过程之目的.这样的运作方式实际上为我们了解复杂物理过程提供了一种好方法，应该在相应的教学过程中引领学生悉心体会.本单元所涉及的机械能守恒定律，是高中物理第一次运用“守恒思想”来整体性把握过程.教学中应该在守恒定律的理解、守恒条件的表述等具体问题的分析与解决中适当渗透“守恒思想”，以启发和引领学生对相应的思想方法的体会与领悟.本单元是《 物理? 必修2 》 模块的知识，所对应的《 普通高中物理课程标准》 的相关条目如下.
条目1 ：举例说明功是能量变化的量度，理解功和功率.关心生活和生产中常见机械的功率的大小及其意义.条目Z ：通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系.
理解动能和动能定理.用动能定理解释生活和生产中的现象.条目3 ：理解重力势能.知道重力势能的变化与重力做功的关系.条目4 ：通过实验，验证机械能守恒定律.理解机械能守恒定律.用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题.条目5 ：了解自然界中存在多种形式的能量.知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一条目6 ：通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性.了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义.
要点剖析
关于“功”的4 个基本问题
关于“功”，我们面临着的通常有如下4 个基本问题.
( 1 )做功与否的判断问题
关于“功”，我们面临的第1 个问题是“做功与否的判断问题”.判断做功与否的依据是功的两个要素：力;力的方向上的位移.
例题l 如图3 一6 一1 所示，斜面体放在光滑水平面上，小物体从斜面上端由静止释放，试分析在小物体滑到斜面体底端的过程中，小物体与斜面体之间相互作用的弹力的做功情况.
解答随着小物体从斜面体顶端滑到底端，斜面体将沿着光滑水平面向右运动，如图3 一6 一2 所示.由于小物体与斜面体间相互作用的弹力总垂直于斜面，可见：斜面体对小物体的弹力与小物体发生的位移、，间的角度为钝角，该力对小物体做负功;小物体对斜面体的弹力与斜面体发生的位移、：间的角度为锐角，该力对斜面体做正功.
( 2 )做功多少的计算问题
如果“做功与否的问题”得到的是肯定的判断，我们就又将面临着“做功多少的计算问题”.计算做功多少的依据是功的公式
例题2 如图3 一63 所示，物体置于水平面上，轻绳穿过固定在物体上的光滑轻滑轮，一端固定在墙上，另一端牵在人的手中.用大小为F 一SN 的拉力沿与水平线夹角为夕一600 的方向斜向上拉绳，使物体沿水平面移动了d 一4m ，在此过程中，拉力F 做了多少功?
解答在拉力F 使物体移动d 一4m 的过程中，拉力F 的作用点“绳头”的位移情况如图3 一6 一4 所示，由此即可解得
( 3 )做功快慢的描述间题
“做功多少”与“做功快慢”并不是一回事，所以在计算了“做功多少”后，我们还须要学会描述“做功快慢”.做功的快慢程度是用“功率”来描述的，通常可将“功率”表述为
尸、丝一凡.t
例题3 将质量为m 的物体从h 高处水平抛出，空气阻力不计，则着地前一瞬间重力做功的功率为
解答物体着地前一瞬间沿着重力方向的分速度的大小为(学生查阅书本)
( 4 )做功意义的理解间题
关于“功”，我们面临着的第4 个基本问题是“做功意义的理解问题”.关于做功的物理意义，通常是结合能量的概念来理解的：做功的过程必将伴随着能量的变化;做多少功，能量就相应变化多少;不同性质的力做功，将伴随着不同形式的能量的变化.例题4 物体的质量为从，在竖直向上的力尸的作用下向上做匀加速运动，加速度大小为a ，运动过程中空气阻力大小为f ，则物体在上升h 的过程中() A .动能增加几B .动能增加阴ah
C .机械能增加Fh D .机械能增加(F 一f ) h 解答合外力做的功等于动能的增加量，而合外力的大小为ma ，可见选项A 是错误的，选项B 正确;除重力以外的其他力做的功等于机械能的增加量，可见选项C 是错误的，而选项D 是正确的.所以此题应选BD .
关于“恒定功率启动”的问题
在一类动力机车以恒定功率启动的问题中，其启动阶段的动力学分析如下：牵引力(F )与恒定阻力(f )的合力产生机车运动的加速度(a )
于是，随着速度(动增大，牵引力(F )将减小;随着牵引O 力(F )减小，加速度(a )将减小;随着加速度(a )减小，速度(动将增大更慢… … 当加速度(a )减小为O ，速度(v )增大到最大值.
(责任编辑：彭海芝)
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