2019-2020年高中物理 第1章 功和功率 第1講 機械功學案 魯科版必修2.doc
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2019-2020年高中物理 第1章 功和功率 第1講 機械功學案 魯科版必修2 [目標定位] 1.理解功的概念，掌握功的公式并能進行有關的計算.2.理解正功和負功的物理意義，能判斷功的正負.3.理解總功，能計算多個外力對物體所做的總功． 一、機械功的含義 1．含義：作用于某物體的恒力大小為F，該物體沿________運動，經過位移s，則____________叫機械功，簡稱功． 2．做功的兩個不可缺少的因素是：____和物體在________上發(fā)生的位移． 3．功的一般計算公式W＝____________. 4．單位：在國際單位制中，功的單位是______，符號是J.1 J＝________. 想一想 如圖1所示，下列人或機械對物體的力做功嗎？功的大小與哪些因素有關呢？ 圖1 二、機械功的計算 1．正功和負功 (1)當0≤α＜______時，W＞0，力對物體做____功，力是物體運動的____(填“動”或“阻”)力． (2)當α＝______時，W＝0，表示力對物體不做功，力對物體運動既不起動力作用，也不起阻力作用． (3)當90＜α≤______時，W＜0，力對物體做____功，或者說物體________做了功，力是物體運動的____(填“動”或“阻”)力．一個力對物體做負功．往往說成____________(取絕對值)． 2．外力做的總功的計算：一個物體同時受到幾個力的作用發(fā)生位移時，這幾個力做的總功等于________________，即W總＝W1＋W2＋W3＋W4＋…. 在計算幾個力的總功時，也可先求合力，再應用功的公式求解，即W總＝____________. 想一想 當物體受變力作用做曲線運動時，怎樣判斷該力做功的正負呢？ 一、對功的理解 1．力對物體是否做功，決定于兩個因素：①做功的力；②物體在力的方向上的位移．而與其他因素，諸如物體運動的快慢、運動的性質、接觸面是否光滑、物體質量的大小等均無關系． 2．功是一個過程量，描述的是力在物體沿力的方向上發(fā)生位移的過程中的積累效應． 例1 下列關于力做功的說法正確的是( ) A．凡是受到力的作用的物體，一定有力對物體做功 B．凡是發(fā)生了位移的物體，一定有力對物體做功 C．只要物體受力的同時又有位移發(fā)生，則一定有力對物體做功 D．只要物體受力，又在力的方向上發(fā)生了位移，則一定有力對物體做功 二、功的計算 1．對W＝Fscos α的理解 (1)W＝Fscos α僅適用于計算恒力的功，不能直接用于求變力做功． (2)F表示力的大小，s表示力的作用點相對于地面的位移的大小(s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． (3)公式可以表達為W＝Fscos α，意義是功等于沿力F方向的分位移與力的乘積；公式也可以表達為W＝Fcos αs，意義是功等于位移與沿位移方向的分力的乘積． 2．幾個力的總功的求法 (1)先由W＝Fscos α計算各個力對物體所做的功W1、W2、W3、…然后求所有力做功的代數(shù)和，即W合＝W1＋W2＋W3＋…. (2)先由力的合成或根據(jù)牛頓第二定律求出合力F合，然后由W合＝F合scos α計算總功，此時α為F合的方向與s的方向間的夾角． 例2 如圖2所示，質量為m＝2 kg的物體靜止在水平地面上，受到與水平地面夾角為θ＝37、大小F＝10 N的拉力作用，物體移動了s＝2 m，物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3，g取10 m/s2.求：(sin 37＝0.6，cos 37＝0.8) 圖2 (1)拉力F所做的功W1； (2)摩擦力f所做的功W2； (3)重力G所做的功W3； (4)彈力N所做的功W4； (5)合力F合所做的功W. 三、對功的正、負的理解及判定 1．功是標量，功的正、負既不表示方向，也不表示功的大小，只表示是動力做功還是阻力做功． 2．功的正、負判定 圖3 (1)根據(jù)力和位移的夾角判斷．例如(如圖3所示)，物體a由斜面頂端靜止滑下，a受到的重力G對物體做正功，因為重力G與位移L之間的夾角小于90. (2)根據(jù)運動物體的速度方向和受力方向的夾角判斷．例如，人造地球衛(wèi)星在橢圓軌道上運行，由如圖4所示中的人造地球衛(wèi)星由a點運動到b點的過程中，萬有引力做負功．因為萬有引力的方向和速度方向的夾角大于90. 圖4 例3 一人乘電梯從1樓到20樓，在此過程中經歷了先加速，后勻速，再減速的運動過程，則電梯對人的支持力的做功情況是( ) A．加速時做正功，勻速時不做功，減速時做負功 B．加速時做正功，勻速和減速時做負功 C．加速和勻速時做正功，減速時做負功 D．始終做正功 例4 如圖5所示，物體在力的作用下在水平面上發(fā)生一段位移s，試分別計算這四種情況下力F對物體所做的功．設在這四種情況下力F和位移s的大小都相同：F＝10 N，s＝1 m，角θ的大小如圖所示，分別說明每種情況下力F做功的正負，并求出各力做的功． 圖5 對功的理解 1．下列四幅圖片所描述的情景中，人對物體做功的是( ) 正功、負功的判定 2．質量為m的物體放在粗糙的水平面上，受到水平力F的作用，下列敘述中正確的是( ) A．如果物體做勻加速直線運動，則力F一定做正功 B．如果物體做勻加速直線運動，則力F可能做負功 C．如果物體做勻減速直線運動，則力F可能做正功 D．如果物體做勻減速直線運動，則力F可能做負功 功的計算 3．用水平恒力F作用于質量為m的物體，使之在光滑的水平面上沿力的方向移動距離s，恒力F做功為W1；再用該恒力作用在質量為2m的物體上，使之在粗糙的水平面上移動同樣的距離s，恒力F做功為W2，則兩次恒力做功的關系是( ) A．W1>W2 B．W1
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