學(xué)案1 追尋守恒量能量 功 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解勢能、動(dòng)能的概念，領(lǐng)會(huì)尋找守恒量是科學(xué)研究的重要思想方法.2.理解功的概念，知道WFlcos 的適用范圍，會(huì)用功的公式進(jìn)行計(jì)算.3.理解正、負(fù)功的概念，會(huì)根據(jù)公式計(jì)算多個(gè)力所做的總功【學(xué)習(xí)任務(wù)】一、追尋守恒量能量問題設(shè)計(jì)如圖1所示為伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)(忽略了摩擦及空氣阻力)圖1(1)當(dāng)小球沿斜面從高處由靜止?jié)L下時(shí)，小球的高度不斷減小，而速度不斷增大，當(dāng)小球沿另一個(gè)斜面向上滾時(shí)，小球的位置不斷升高，而速度不斷減小，這些說明了什么？(2)若改變右邊斜面的傾角則發(fā)現(xiàn)，無論傾角大些還是小些，小球總是能達(dá)到同一高度，若把斜面放平，小球?qū)⒁恢边\(yùn)動(dòng)下去，這些說明什么？要點(diǎn)提煉1在伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中，小球的勢能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化2能量的性質(zhì)(1)能量是一個(gè)狀態(tài)量，是描述物質(zhì)(或系統(tǒng))運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)物理量(2)自然界中物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是多種多樣的，相對(duì)于各種不同的運(yùn)動(dòng)形式有各種不同形式的能量(3)各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)化過程中，能量的總量是不變的二、功問題設(shè)計(jì)某同學(xué)用手平托一本書豎直向上移動(dòng)一段距離，又平托書水平移動(dòng)一段距離，在這兩個(gè)過程中手對(duì)書的支持力是否對(duì)書做功？要點(diǎn)提煉1力和物體在力的方向上發(fā)生的位移，是做功的兩個(gè)不可缺少的因素2力對(duì)物體所做的功等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角的余弦這三者的乘積，即WFlcos .說明 (1)力F、位移l都是矢量，但功W卻是標(biāo)量(2)力F是恒力，此式只適用于恒力做功的計(jì)算三、正功和負(fù)功問題設(shè)計(jì)1某物體在水平面上向右運(yùn)動(dòng)了l，當(dāng)物體受到與水平方向夾角為30°的力作用時(shí)，如圖2甲所示，力對(duì)物體做的功為多少？當(dāng)物體受到與水平面夾角為150°的力作用時(shí)(如圖乙所示)，力對(duì)物體做的功為多少？ 圖22功的正、負(fù)的含義是什么？要點(diǎn)提煉1由WFlcos 可知：(1)當(dāng)0<時(shí)，W>0，力對(duì)物體做正功；(2)當(dāng)<時(shí)，W<0，力對(duì)物體做負(fù)功，或稱物體克服這個(gè)力做功；(3)當(dāng)時(shí)，W0，力對(duì)物體不做功2功的正、負(fù)并不表示方向，也不表示功的大小，只表示是動(dòng)力做功還是阻力做功一、正、負(fù)功的判斷例1 如圖表示物體在力F的作用下在水平面上發(fā)生了一段位移x，這四種情形下力F和位移x的大小都是一樣的，則力對(duì)物體做正功的是( )例2 質(zhì)量為m的小物塊在傾角為的斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖3所示若斜面體和小物塊一起以速度v沿水平方向向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，通過一段位移l.斜面體對(duì)物塊的摩擦力和支持力的做功情況是( )圖3A摩擦力做正功，支持力做正功B摩擦力做正功，支持力做負(fù)功C摩擦力做負(fù)功，支持力做正功二、功的計(jì)算例3 如圖4所示，一個(gè)人用與水平方向成60°角的力F40 N 拉一個(gè)木箱，在水平地面上沿直線勻速前進(jìn)了8 m，求：圖4(1)拉力F對(duì)木箱所做的功；(2)摩擦力對(duì)木箱所做的功；(3)外力對(duì)木箱所做的總功針對(duì)訓(xùn)練 如圖5所示，兩個(gè)互相垂直的力F1與F2作用在同一物體上，使物體通過一段位移的過程中，力F1對(duì)物體做功4 J，力F2對(duì)物體做功3 J，則力F1與F2的合力對(duì)物體做功為( )圖5A7 J B1 JC5 J D3.5 J【補(bǔ)充學(xué)習(xí)材料】1(對(duì)功的理解)關(guān)于功的概念，以下說法正確的是( )A力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量B功有正、負(fù)之分，若某個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，表明這個(gè)力對(duì)該物體的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用C若某一個(gè)力對(duì)物體不做功，說明該物體一定沒有位移D合力的功等于各分力做的功的矢量和2(對(duì)正、負(fù)功的判斷)如圖6所示，一端可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的長木板上方放一個(gè)物塊，手持木板的另一端，使木板從水平位置沿順時(shí)針方向緩慢旋轉(zhuǎn)，則在物塊相對(duì)于木板滑動(dòng)前的過程中( )圖6A重力做正功 B摩擦力做負(fù)功C摩擦力不做功 D支持力不做功3(功的計(jì)算)如圖7所示，在光滑水平面上，物體受兩個(gè)相互垂直的大小分別為F13 N和F24 N的恒力，其合力在水平方向上，從靜止開始運(yùn)動(dòng)10 m，求：圖7(1)F1和F2分別對(duì)物體做的功是多少？代數(shù)和為多大？(2)F1和F2合力為多大？合力做功是多少？【實(shí)驗(yàn)班特供題組】題組一 對(duì)功的理解1關(guān)于功的概念，下列說法中正確的是( )A位移大，力對(duì)物體做的功一定多B受力小，力對(duì)物體做的功一定少C物體靜止，則力對(duì)物體一定不做功D力的大小和物體在力的方向上的位移大小決定功的多少2根據(jù)力對(duì)物體做功的條件，下列說法中正確的是( )A工人扛著行李在水平路面上勻速前進(jìn)時(shí)，工人對(duì)行李做正功B工人扛著行李從一樓走到三樓，工人對(duì)行李做正功C作用力與反作用力做的功大小相等，并且其代數(shù)和為0D在水平地面上拉著一物體運(yùn)動(dòng)一圈后又回到出發(fā)點(diǎn)，則由于物體位移為0，所以摩擦力不做功3一個(gè)力對(duì)物體做了負(fù)功，則說明( )A這個(gè)力一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)B這個(gè)力不一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)C這個(gè)力與物體運(yùn)動(dòng)方向的夾角>90°D這個(gè)力與物體運(yùn)動(dòng)方向的夾角<90°4一物體在兩個(gè)力F1、F2的共同作用下發(fā)生了一段位移，做功分別為W16 J、W26 J，下列說法正確的是( )A這兩個(gè)力一定大小相等、方向相反BF1是動(dòng)力，F(xiàn)2是阻力C這兩個(gè)力做的總功為0DF1比F2做的功多題組二 對(duì)正、負(fù)功的判定5如圖1，拖著舊橡膠輪胎跑是身體耐力訓(xùn)練的一種有效方法如果受訓(xùn)者拖著輪胎在水平直道上跑了100 m，那么下列說法正確的是( )圖1A摩擦力對(duì)輪胎做了負(fù)功B重力對(duì)輪胎做了正功C拉力對(duì)輪胎不做功D支持力對(duì)輪胎做了正功6一人乘電梯從1樓到20樓，在此過程中經(jīng)歷了先加速，后勻速，再減速的運(yùn)動(dòng)過程，則電梯對(duì)人的支持力的做功情況是( )A加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功B加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功C加速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功D始終做正功7物體在合外力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的vt圖象如圖2所示下列表述正確的是( )圖2A在01 s內(nèi)，合外力做正功B在02 s內(nèi)，合外力總是做負(fù)功C在1 s2 s內(nèi)，合外力不做功D在03 s內(nèi)，合外力總是做正功8關(guān)于兩個(gè)物體間的一對(duì)作用力和反作用力的做功情況，下列說法正確的是( )A作用力做功，反作用力一定做功B作用力做正功，反作用力一定做負(fù)功C作用力和反作用力可能都做負(fù)功D作用力和反作用力做的功一定大小相等題組三 功的計(jì)算9如圖3所示，坐在雪橇上的人與雪橇的總質(zhì)量為m，在與水平面成角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移動(dòng)了一段距離l.已知雪橇與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，雪橇受到的( )圖3A支持力做功為mglB重力做功為mglC拉力做功為Flcos D滑動(dòng)摩擦力做功為 mgl10如圖所示，力F大小相等，物體沿水平面運(yùn)動(dòng)的位移l也相同，下列哪種情況F做功最少( ) 11如圖4所示，質(zhì)量為m的物體A靜止在傾角為的斜面體B上，斜面體B的質(zhì)量為M.現(xiàn)對(duì)該斜面體施加一個(gè)水平向左的推力F，使物體隨斜面體一起沿水平方向向左勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)的距離為l時(shí)，斜面體B對(duì)物體A所做的功為( )圖4AFl Bmglsin cos Cmglsin D012如圖5所示，質(zhì)量m50 kg的滑雪運(yùn)動(dòng)員從高度h30 m的坡頂由靜止下滑，斜坡的傾角37°，滑雪板與雪面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1.則運(yùn)動(dòng)員滑至坡底的過程中：圖5(1)滑雪運(yùn)動(dòng)員所受的重力對(duì)他做了多少功？(2)各力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的總功是多少？(g10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8，裝備質(zhì)量不計(jì))