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(dòng)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(jì)算 3理解總功的概念，會(huì)計(jì)算外力對物體所做的總功 重點(diǎn)難點(diǎn)：對正、負(fù)功概念的理解及做功的計(jì)算,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)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?yàn)中，發(fā)現(xiàn)一個(gè)具有啟發(fā)性的事實(shí)：無論斜面陡或緩，小球總會(huì)在斜面上的某點(diǎn)速度變?yōu)?，這點(diǎn)距斜面底端的豎直高度與它出發(fā)時(shí)的高度_在物理學(xué)中，我們把這一事實(shí)說成是“某個(gè)量是_的”，并且把這個(gè)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(dòng)能：物體由于_而具有的能量 注意：在伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中，小球的動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化，但二者的總量是保持不變的,運(yùn)動(dòng),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(gè)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(gè)不可缺少的因素 3功的計(jì)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，則W_. 4功的單位：國際單位制中，功的單位是_，簡稱_，符號(hào)是J.,能量,力,力的方向,Fl,Flcos,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，則由功的公式WFlcos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(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對物體所做的總功，等于各個(gè)力分別對物體所做功的_，也等于這幾個(gè)力的_對這個(gè)物體所做的功,代數(shù)和,合力,核心要點(diǎn)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(gè)必不可少的決定因素：做功的力；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(gè)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(yùn)動(dòng)的快慢、運(yùn)動(dòng)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WFlcos的理解 (1)F表示力的大小，l表示力的作用點(diǎn)相對于地面位移的大小，當(dāng)力的作用點(diǎn)的位移與物體的位移相同時(shí)，也常常說是物體相對于地面的位移大小，表示力和位移方向間的夾角 (2)公式可以表達(dá)為WF·lcos，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WFcos·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(shí)，可看力和速度的夾角大小，當(dāng)F、v夾角為銳角時(shí)，F(xiàn)為動(dòng)力，做正功；F、v夾角為鈍角時(shí)，F(xiàn)為阻力，做負(fù)功；F、v夾角為直角時(shí)，F(xiàn)既不是動(dòng)力，也不是阻力，不做功此法多用于曲線運(yùn)動(dòng)中,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)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(dòng)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(dòng)同樣的距離l，恒力做功為W2，則兩次恒力做功的關(guān)系是( ),AW1W2 BW1W2 CW1W2 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(jì)算 計(jì)算幾個(gè)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(gè)力的總功等于各個(gè)力所做功的代數(shù)和若以W1、W2、W3Wn分別表示力F1、F2、F3Fn所做的功(含正功與負(fù)功)，則這些力所做的總功為W總W1W2W3Wn.,2求出物體所受的合外力，根據(jù)公式W合F合lcos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 特別提醒：方法2僅適用于幾個(gè)力同時(shí)作用于物體的情況，因?yàn)橹挥挟?dāng)這幾個(gè)力同時(shí)作用于物體上時(shí)，才能求出它們的合力；方法1則不管幾個(gè)力同時(shí)作用，還是作用時(shí)間有先后均適用,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀) 2.如圖711所示，兩個(gè)互相垂直的力F1和F2作用在同一物體上，F(xiàn)14 N，F(xiàn)23 N物體由靜止運(yùn)動(dòng)1 m的距離，則物體所受合力及合力做的功正確的是( ) 圖711,A7 N 7 J B1 N 1 J C5 N 5 J D5 N 7 J,圖712,2.圖象法：變力的功W可用Fl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(shí)刻與速度同向(或反向)時(shí)，把物體的運(yùn)動(dòng)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713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(gè)力F的作用下繞圓周運(yùn)動(dòng)了一圈，又回到出發(fā)點(diǎn)已知圓周的半徑為R，求力F做的功時(shí)，,圖713,力F的方向在隨時(shí)變化，是一個(gè)變力，所以不能亂套用公式而這時(shí)，我們把整個(gè)的圓周分成很短的間隔s1、s2、s3因?yàn)槊恳欢魏芏蹋@樣在每一段上，我們可近似認(rèn)為F和位移s在同一直線上并且同向，故 WF(s1s2s3)2RF. 因此功等于力F與物體實(shí)際路徑長度的乘積即WFs. 對于滑動(dòng)摩擦力、空氣阻力，方向總是與v反向，故WFf·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(shí)應(yīng)用(即時(shí)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(gè)半圓構(gòu)成(圖714)，現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)沿槽道拉至B點(diǎn)，若拉力F的方向時(shí)刻均與小球運(yùn)動(dòng)方向一致，則此過程中拉力所做的功為( ),圖714,1摩擦力做功的特點(diǎn) (1)滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力都可以對物體不做功 圖715,如圖715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(dòng)的過程中，平板車B所受的滑動(dòng)摩擦力不做功 手握瓶子使其水平運(yùn)動(dòng)，此時(shí)瓶所受靜摩擦力與移動(dòng)位移垂直，故靜摩擦力對瓶子不做功 (2)滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力都可以對物體做負(fù)功 在圖715中，在物塊A與平板車B相對滑動(dòng)的過程中，物塊A所受的滑動(dòng)摩擦力對物塊A做負(fù)功,如圖716所示，在一與水平方向夾角為的傳送帶上，有一物體A隨傳送帶一起勻速向下運(yùn)動(dòng)，在這里靜摩擦力對物體A做負(fù)功 圖716,(3)滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力都可以對物體做正功 在圖715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(dòng)摩擦力與平板車B運(yùn)動(dòng)方向相同，在這里滑動(dòng)摩擦力對平板車B做正功 在圖716中，如果物體A隨傳送帶一起勻速向上運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(diǎn) (1)作用力與反作用力的特點(diǎn)：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(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：可能向相反方向運(yùn)動(dòng)，也可能向同一方向運(yùn)動(dòng)也可能一個(gè)運(yùn)動(dòng)，而另一個(gè)靜止，還可能兩物體都靜止,(3)由WFlcos不難判斷，作用力的功與反作用力的功的特點(diǎn)：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(shí)應(yīng)用(即時(shí)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(gè)力做正功，則另一個(gè)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(gè)力一定同時(shí)都做正功或同時(shí)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(cuò)誤,課堂互動(dòng)講練,(2011年惠安高一檢測)質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為的斜面上，斜面沿水平方向向右勻速移動(dòng)了距離s，如圖717所示，物體m相對斜面靜止則下列說法中不正確的是( ) 圖717,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(diǎn)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718所示 支持力FN與位移x的夾角90°，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(xiàng)為A. 圖718,【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 90°，力做負(fù)功 (2)看力F與速度v的夾角 90°，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719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(dòng)之前，下列說法中正確的是( ) 圖719,AP受到的支持力不做功 BP受到的支持力做正功 CP受到的摩擦力不做功 DP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7110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(dòng)2 m，已知物體與水平地面間的動(dòng)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7110,【思路點(diǎn)撥】 物體受到的各力均為恒力，用公式WF·lcos求功即可,【自主解答】 物體受重力、支持力、拉力、摩擦力四個(gè)力作用，受力分析如圖7111所示，其中重力和支持力與運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功，拉力做正功，摩擦力做負(fù)功 圖7111,法一：拉力F對物體做的功為 WFF·l cos 37°10×2×0.8 J16 J 摩擦力對物體做的功為 WFfFfl cos 180°(mgFsin 37°)l 0.2×(2×1010×0.6)×2 J5.6 J 重力和支持力做的功為WGWFN0 合力做的功為 W合WGWFNWFWFf16 J5.6 J10.4 J,法二：物體所受到的合力為 F合F cos 37°Ff(10×0.82.8) N5.2 N 所以W合F合·l5.2×2 J10.4 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(diǎn)靈活運(yùn)用，可先求每個(gè)力做的功，再求其代數(shù)和，即為總功；也可先求幾個(gè)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Fmg10 N，故手對物體做的功W110×1 J10 J，A對D錯(cuò)重力做功W210×1 J10 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7112所示的裝置，用100 N的恒力F作用于不計(jì)質(zhì)量的細(xì)繩的一端，將物體從水平面上的A點(diǎn)移到B點(diǎn)已知130°，237°，h1.5 m，不計(jì)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7112,【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)WFlcos求繩的拉力對物體做的功 由于不計(jì)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(diǎn)，故需先求出繩的端點(diǎn)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(gè)關(guān)鍵點(diǎn)： (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(shí)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7113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(shí)，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7113,【精講精析】 子彈所受的摩擦力向左，與子彈運(yùn)動(dòng)的方向相反，因此，摩擦力對子彈所做的功W1Ffl1；木塊所受的摩擦力向右，因此，摩擦力對木塊所做的功為W2Ffl2；一對摩擦力做功的代數(shù)和為WW1W2Ff(l2l1) 【答案】 Ffl1 Ffl2 Ff(l2l1),【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(dòng)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(gè)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(gè)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(diǎn)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)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,