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第一節(jié) 追尋守恒量——能量 第二節(jié) 功,課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解能量、勢能、動能、功的概念及其物理意義，理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，知道不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化． 2．知道正功、負(fù)功的概念，能利用功的一般公式進(jìn)行計算． 3．理解總功的概念，會計算外力對物體所做的總功． 重點難點：對正、負(fù)功概念的理解及做功的計算．,,,,,,,,,,,,核心要點突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第一節(jié) 第二節(jié),,課前自主學(xué)案,課前自主學(xué)案,一、能量 1．伽利略在斜面小球?qū)嶒炛?，發(fā)現(xiàn)一個具有啟發(fā)性的事實：無論斜面陡或緩，小球總會在斜面上的某點速度變?yōu)?，這點距斜面底端的豎直高度與它出發(fā)時的高度____．在物理學(xué)中，我們把這一事實說成是“某個量是____的”，并且把這個量叫做能量或能．,相同,守恒,2．勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量． 3．動能：物體由于____而具有的能量． 注意：在伽利略的理想斜面實驗中，小球的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，但二者的總量是保持不變的．,運動,二、功 1．定義：如果物體在力的作用下____發(fā)生了變化，那么這個力一定對物體做了功． 2．做功的因素：__和物體在________上發(fā)生的位移，是做功的兩個不可缺少的因素． 3．功的計算 (1)若力的方向與位移的方向一致，則W＝__. (2)若力的方向與位移的方向夾角為α，則W＝______. 4．功的單位：國際單位制中，功的單位是____，簡稱__，符號是J.,能量,力,力的方向,Fl,Flcosα,焦耳,焦,三、正功和負(fù)功 1．設(shè)力F與位移l方向間的夾角為α，則由功的公式W＝Flcosα可得下表：,不做功,正,克服,負(fù),2.合力的功 功是標(biāo)量，當(dāng)物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時，這幾個力對物體所做的總功，等于各個力分別對物體所做功的______，也等于這幾個力的____對這個物體所做的功．,代數(shù)和,合力,核心要點突破,1．功的定義及其決定因素 (1)功的基本概念：物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了位移，則此力就對物體做了功．,(2)功的決定因素：做功具有兩個必不可少的決定因素：①做功的力；②物體在力的方向上的位移．力對物體是否做了功，只與這兩個因素有關(guān)，并且功的大小等于力與物體在力的方向上的位移的乘積，而與其他因素，諸如物體運動的快慢、運動的性質(zhì)、接觸面是否光滑、物體質(zhì)量的大小等均無關(guān)系．,2．公式W＝Flcosα的理解 (1)F表示力的大小，l表示力的作用點相對于地面位移的大小，當(dāng)力的作用點的位移與物體的位移相同時，也常常說是物體相對于地面的位移大小，α表示力和位移方向間的夾角． (2)公式可以表達(dá)為W＝F·lcosα，表達(dá)的意義是功等于沿力F方向的位移與力的乘積；公式也可以表達(dá)為W＝Fcosα·l，表達(dá)的物理意義是功等于位移與沿位移方向的力的乘積．,3．正功與負(fù)功及不做功的判定 (1)根據(jù)力和位移方向間的夾角判定． (2)根據(jù)力和速度方向間的夾角判定．當(dāng)力的方向或速度方向變化時，可看力和速度的夾角大小，當(dāng)F、v夾角為銳角時，F(xiàn)為動力，做正功；F、v夾角為鈍角時，F(xiàn)為阻力，做負(fù)功；F、v夾角為直角時，F(xiàn)既不是動力，也不是阻力，不做功．此法多用于曲線運動中．,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀) 1．(2011年新余高一檢測)用水平恒力F作用于質(zhì)量為M的物體上使之在光滑的水平面上沿力的方向移動距離為l，恒力做功為W1；再用該恒力作用于質(zhì)量為m(mM)的物體上，使之在粗糙的水平面上移動同樣的距離l，恒力做功為W2，則兩次恒力做功的關(guān)系是( ),A．W1W2 B．W1W2 C．W1＝W2 D．無法判斷 解析：選C.恒力做功是指力F所做的功，根據(jù)功的定義，力F所做的功只與力F的大小及物體在力F的方向上發(fā)生的位移大小的乘積有關(guān)，不需考慮其他力的影響，因兩次的恒力相同，位移也相同，所以做功相同，故本題選C.,二、總功的計算 計算幾個力的總功，通常有以下兩種不同的處理方法： 1．雖然力、位移都是矢量，但功是標(biāo)量，所以幾個力的總功等于各個力所做功的代數(shù)和．若以W1、W2、W3…Wn分別表示力F1、F2、F3…Fn所做的功(含正功與負(fù)功)，則這些力所做的總功為W總＝W1＋W2＋W3＋…＋Wn.,2．求出物體所受的合外力，根據(jù)公式W合＝F合lcosα求合外力的功，則物體所受的外力做的總功為W總＝W合＝F合lcos α 特別提醒：方法2僅適用于幾個力同時作用于物體的情況，因為只有當(dāng)這幾個力同時作用于物體上時，才能求出它們的合力；方法1則不管幾個力同時作用，還是作用時間有先后均適用．,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀) 2.如圖7－1－1所示，兩個互相垂直的力F1和F2作用在同一物體上，F(xiàn)1＝4 N，F(xiàn)2＝3 N．物體由靜止運動1 m的距離，則物體所受合力及合力做的功正確的是( ) 圖7－1－1,A．7 N 7 J B．1 N 1 J C．5 N 5 J D．5 N 7 J,圖7－1－2,2.圖象法：變力的功W可用F－l圖線與l軸所包圍的面積表示．l軸上方的面積表示力對物體做正功的多少，l軸下方的面積表示力對物體做負(fù)功的多少． 3．微元法：當(dāng)力的大小不變，力的方向時刻與速度同向(或反向)時，把物體的運動過程分為很多小段，這樣每一小段可以看成直線，先求力在每一小段上的功，再求和即可．,例如：如圖7－1－3所示，物體在大小不變、方向始終沿著圓周的切線方向的一個力F的作用下繞圓周運動了一圈，又回到出發(fā)點．已知圓周的半徑為R，求力F做的功時，,圖7－1－3,力F的方向在隨時變化，是一個變力，所以不能亂套用公式．而這時，我們把整個的圓周分成很短的間隔Δs1、Δs2、Δs3…因為每一段很短，這樣在每一段上，我們可近似認(rèn)為F和位移Δs在同一直線上并且同向，故 W＝F(Δs1＋Δs2＋Δs3＋…)＝2πRF. 因此功等于力F與物體實際路徑長度的乘積．即W＝Fs. 對于滑動摩擦力、空氣阻力，方向總是與v反向，故W＝－Ff·s.,4．等效替換法：若某一變力的功和某一恒力的功相等，則可以用求得的恒力的功來作為變力的功．,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀) 3.在水平面上，有一彎曲的槽道AB，槽道由半徑分別為R/2和R的兩個半圓構(gòu)成(圖7－1－4)，現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點沿槽道拉至B點，若拉力F的方向時刻均與小球運動方向一致，則此過程中拉力所做的功為( ),圖7－1－4,1．摩擦力做功的特點 (1)滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體不做功． 圖7－1－5,①如圖7－1－5所示，物塊A從斜槽上滑下，最后停在固定的平板車B上．在物塊A與平板車B相對滑動的過程中，平板車B所受的滑動摩擦力不做功． ②手握瓶子使其水平運動，此時瓶所受靜摩擦力與移動位移垂直，故靜摩擦力對瓶子不做功． (2)滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體做負(fù)功． ①在圖7－1－5中，在物塊A與平板車B相對滑動的過程中，物塊A所受的滑動摩擦力對物塊A做負(fù)功．,②如圖7－1－6所示，在一與水平方向夾角為θ的傳送帶上，有一物體A隨傳送帶一起勻速向下運動，在這里靜摩擦力對物體A做負(fù)功． 圖7－1－6,(3)滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體做正功． ①在圖7－1－5中，如果平板車不固定，且地面光滑，在物塊A滑上平板車B的過程中，物塊A對平板車B的滑動摩擦力與平板車B運動方向相同，在這里滑動摩擦力對平板車B做正功． ②在圖7－1－6中，如果物體A隨傳送帶一起勻速向上運動，物體A所受靜摩擦力與物體位移方向一致，靜摩擦力對物體A做正功．,特別提醒：(1)一對靜摩擦力的功一定是相等的，且一正一負(fù)． (2)一對滑動摩擦力的功不相等，且負(fù)功大于正功． 2．作用力、反作用力做功的特點 (1)作用力與反作用力的特點：大小相等、方向相反，但作用在不同物體上． (2)作用力、反作用力作用下的物體運動特點：可能向相反方向運動，也可能向同一方向運動．也可能一個運動，而另一個靜止，還可能兩物體都靜止．,(3)由W＝Flcosα不難判斷，作用力的功與反作用力的功的特點：沒有必然的關(guān)系，即不一定一正一負(fù)，也不一定絕對值相等．,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀) 4．(2011年鄭州高一檢測)關(guān)于一對作用力和反作用力的功，下列說法中正確的是( ) A．如果其中一個力做正功，則另一個力必做負(fù)功 B．一對作用力與反作用力做功可能都為零 C．這兩個力一定同時都做正功或同時都做負(fù)功 D．一對作用力與反作用力做功的代數(shù)和必為零,解析：選B.一對作用力與反作用力雖然大小相等，方向相反，但它們的位移關(guān)系不確定，故這對力做的功的關(guān)系也不確定．B正確，A、C、D錯誤．,課堂互動講練,(2011年惠安高一檢測)質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上，斜面沿水平方向向右勻速移動了距離s，如圖7－1－7所示，物體m相對斜面靜止．則下列說法中不正確的是( ) 圖7－1－7,A．重力對物體m做正功 B．合力對物體m做功為零 C．摩擦力對物體m做負(fù)功 D．支持力對物體m做正功 【思路點撥】 判斷功的正負(fù)可以看力與位移方向的夾角情況．,【精講精析】 物體的受力及位移如圖7－1－8所示． 支持力FN與位移x的夾角α90°，故摩擦力做負(fù)功，C正確．合力為零，合力不做功，B正確，故符合題意的選項為A. 圖7－1－8,【答案】 A 【方法總結(jié)】 力做正功還是負(fù)功的判斷方法： (1)看力F與位移x的夾角α α90°，力做負(fù)功． (2)看力F與速度v的夾角α α90°，力做負(fù)功 (3)看速率增大還是減小，若在力作用下速率增大，此力做正功，反之做負(fù)功．,變式訓(xùn)練1 如圖7－1－9所示，重物P放在粗糙的水平板OA上，當(dāng)水平板繞O端緩慢抬高，在重物P沒有滑動之前，下列說法中正確的是( ) 圖7－1－9,A．P受到的支持力不做功 B．P受到的支持力做正功 C．P受到的摩擦力不做功 D．P受到的摩擦力做負(fù)功 解析：選BC.摩擦力始終與P的速度垂直，不做功，支持力的方向始終與P速度同向，做正功．,如圖7－1－10所示，水平地面上的物體質(zhì)量為2 kg，在方向與水平面成37°角、大小為10 N的拉力F作用下移動2 m，已知物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.2.在這一過程中，物體受的各力做功多少？合力做功多少？(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8),圖7－1－10,【思路點撥】 物體受到的各力均為恒力，用公式W＝F·lcosα求功即可．,【自主解答】 物體受重力、支持力、拉力、摩擦力四個力作用，受力分析如圖7－1－11所示，其中重力和支持力與運動方向垂直，不做功，拉力做正功，摩擦力做負(fù)功． 圖7－1－11,法一：拉力F對物體做的功為 WF＝F·l cos 37°＝10×2×0.8 J＝16 J 摩擦力對物體做的功為 WFf＝Ffl cos 180°＝－μ(mg－Fsin 37°)l ＝－0.2×(2×10－10×0.6)×2 J＝－5.6 J 重力和支持力做的功為WG＝WFN＝0 合力做的功為 W合＝WG＋WFN＋WF＋WFf＝16 J－5.6 J＝10.4 J,法二：物體所受到的合力為 F合＝F cos 37°－Ff＝(10×0.8－2.8) N＝5.2 N 所以W合＝F合·l＝5.2×2 J＝10.4 J. 【答案】 見自主解答 【方法總結(jié)】 兩種求總功的方法要依據(jù)題目特點靈活運用，可先求每個力做的功，再求其代數(shù)和，即為總功；也可先求幾個力的合力，再求合力所做的功．,變式訓(xùn)練2 一質(zhì)量為1 kg的物體被人用手勻速向上托高1 m，下列說法正確的是(g取10 m/s2)( ) A．手對物體做功10 J B．合外力對物體做功為0 C．物體克服重力做功10 J D．手對物體做正功，且大于10 J,解析：選ABC.手對物體的作用力F＝mg＝10 N，故手對物體做的功W1＝10×1 J＝10 J，A對D錯．重力做功W2＝－10×1 J＝－10 J，C對．物體勻速上升，合力為零，故W合＝0，B對．,(2011年西安八校高三模擬考試)某人利用如圖7－1－12所示的裝置，用100 N的恒力F作用于不計質(zhì)量的細(xì)繩的一端，將物體從水平面上的A點移到B點．已知α1＝30°，α2＝37°，h＝1.5 m，不計滑輪質(zhì)量及繩與滑輪間的摩擦．求繩的拉力對物體所做的功．,圖7－1－12,【精講精析】 繩對物體的拉力雖然大小不變，但方向不斷變化，所以不能直接根據(jù)W＝Flcosα求繩的拉力對物體做的功． 由于不計繩與滑輪的質(zhì)量及摩擦，所以恒力F做的功和繩對物體的拉力做的功相等．本題可以通過求恒力F所做的功求出繩對物體的拉力所做的功．由于恒力F作用在繩的端點，故需先求出繩的端點的位移l，再求恒力F的功．,【答案】 50 J 【方法總結(jié)】 解決本題有兩個關(guān)鍵點： (1)把變力做的功轉(zhuǎn)化成恒力做功求解； (2)力F做功的位移等于左邊繩的變短的部分，而不等于物體的位移．,變式訓(xùn)練3 用鐵錘把小鐵釘釘入木板，設(shè)木板對釘子的阻力與釘進(jìn)木板的深度成正比．已知鐵錘第一次將釘子釘進(jìn)的深度為d，如果鐵錘第二次敲釘子時對釘子做的功與第一次相同，那么，第二次釘子進(jìn)入木板的深度是( ),如圖7－1－13所示，木塊原來靜止在光滑水平面上，子彈以一定的速度從左端打進(jìn)木塊，當(dāng)子彈與木塊速度恰好相等時，子彈的位移為l1、木塊的位移為l2.設(shè)木塊與子彈間的摩擦力為Ff，則摩擦力對木塊所做的功為多少？摩擦力對子彈所做的功為多少？一對摩擦力做功的代數(shù)和是多少？,圖7－1－13,【精講精析】 子彈所受的摩擦力向左，與子彈運動的方向相反，因此，摩擦力對子彈所做的功W1＝－Ffl1；木塊所受的摩擦力向右，因此，摩擦力對木塊所做的功為W2＝Ffl2；一對摩擦力做功的代數(shù)和為W＝W1＋W2＝Ff(l2－l1)． 【答案】 －Ffl1 Ffl2 Ff(l2－l1),【方法總結(jié)】 由牛頓第三定律可知，子彈與木塊間相互作用的滑動摩擦力大小相等、方向相反，但由于兩物體的位移不同，因此兩個力做功的代數(shù)和并不為零．,變式訓(xùn)練4 (2011年南海高一檢測)以一定的初速度豎直向上拋出一個質(zhì)量為m的小球，小球上升的最大高度為h，空氣阻力的大小為Ff，則從拋出到回到原出發(fā)點的過程中，下列說法正確的是( ),A．空氣阻力對小球做的功為零，重力對小球做的功也為零 B．空氣阻力對小球做的功為零，重力對小球做的功為2mgh C．空氣阻力對小球做的功為－2Ffh，重力對小球做的功為零 D．空氣阻力對小球做的功為－2Ffh，重力對小球做的功為2mgh,解析：選C.空氣阻力的方向始終與小球運動的方向相反，做負(fù)功，其上升階段做功為－Ffh，下降階段做功為－Ffh；上升階段重力做功為－mgh，下降階段重力做功為mgh，故全段過程中阻力做功為－2Ffh，重力做功為零．只有答案C正確．,知能優(yōu)化訓(xùn)練,本部分內(nèi)容講解結(jié)束,點此進(jìn)入課件目錄,按ESC鍵退出全屏播放,謝謝使用,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,