第2节 功和能
推进新课
一、提出问题：下面我们根据已掌握的动能定理和有关机械能的知识，分析物体机械能变化的规律。
1．物体机械能的变化
问题：质量m的小滑块受平行斜面向上拉力F作用，沿斜面从高度h1上升到高度h2处，其速度由v1增大到v2，如图所示，分析此过程中滑块机械能的变化与各力做功的关系。
引导学生根据动能定理进一步分析、探讨小滑块机械能变化与做功的关系。归纳学生分析，明确：
选取斜面底端所在平面为参考平面。根据动能定理∑W＝ΔEk，有
由几何关系，有sinθ·L＝h2-h1
即FL-fL＝E2-E1＝ΔE
引导学生理解上式的物理意义。在学生回答的基础上教师明确指出：
(1)有重力、弹簧弹力以外的其它力对物体做功，是使物体机械能发生变化的原因；
(2)重力和弹簧弹力以外其它力对物体所做功的代数和，等于物体机械能的变化量。这是物体机械能变化所遵循的基本规律。
2．对物体机械能变化规律的进一步认识
(1)物体机械能变化规律可以用公式表示为W外＝E2-E1或W外＝ΔE
其中W外表示除重力、弹簧弹力以外其它力做功的代数和，E1、E2分别表示物体初、末状态的机械能，ΔE表示物体机械能变化量。
(2)对W外＝E2-E1进一步分析可知：
(i)当W外＞0时，E2＞E1，物体机械能增加；当W外＜0时，E2＜E1，物体机械能减少。
(ii)若W外＝0，则E2＝E1，即物体机械能守恒。由此可以看出，W外＝E2-E1是包含了机械能守恒定律在内的、更加普遍的功和能关系的表达式。
(3)重力、弹簧弹力以外其它力做功的过程，其实质是其它形式的能与机械能相互转化的过程。
例1．质量4.0×103kg的汽车开上一山坡。汽车沿山坡每前进100m，其高度升高2m。上坡时汽车速度为5m/s，沿山坡行驶500m后速度变为10m/s。已知车行驶中所受阻力大小是车重的0.01倍，试求：(1)此过程中汽车所受牵引力做功多少？(2)汽车所受平均牵引力多大？取g＝10m/s2。本题要求用物体机械能变化规律求解。
引导学生思考与分析：
(1)如何依据W外＝E2-E1求解本题？应用该规律求解问题时应注意哪些问题？
(2)用W外＝E2-E1求解本题，与应用动能定理∑W＝Ek2-Ek1有什么区别？
归纳学生分析的结果，教师明确给出例题求解的主要过程：
取汽车开始时所在位置为参考平面，应用物体机械能变化规律W外＝E2-E1解题时，要着重分析清楚重力、弹力以外其它力对物体所做的功，以及此过程中物体机械能的变化。这既是应用此规律解题的基本要求，也是与应用动能定理解题的重要区别。
例2．将一个小物体以100J的初动能从地面竖直向上抛出。物体向上运动经过某一位置P时，它的动能减少了80J，此时其重力势能增加了60J。已知物体在运动中所受空气阻力大小不变，求小物体返回地面时动能多大？
引导学生分析思考：
