第2節(jié)功和能,教師備課參考,|核心素養(yǎng)養(yǎng)成目標(biāo)|,物理觀念 1.知道機(jī)械功的原理,知道使用任何機(jī)械都不省功. 2.理解功和能的定義,能舉例說明功是能量轉(zhuǎn)化的量度. 3.知道機(jī)械做功的本質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化的過程. 科學(xué)思維與科學(xué)探究 1.能從能量轉(zhuǎn)化的角度來分析物體的運動,解決有關(guān)能量的問題. 2.知道功和能之間的區(qū)別和聯(lián)系. 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 了解事物之間是相互聯(lián)系的,學(xué)會從功能角度去探索自然規(guī)律.,|教學(xué)重難點|,教學(xué)重點 1.機(jī)械功的原理. 2.功和能的關(guān)系. 教學(xué)難點 用能量觀念分析解決問題.,感悟解題規(guī)律,探尋基本知識,測評學(xué)習(xí)效果,探尋基本知識樹立物理觀念,知識點一,機(jī)械功的原理,【情境導(dǎo)學(xué)】 1.如圖所示盤山公路,汽車沿盤山公路上山能省功嗎? 答案:不能.但能省力,不能省位移. 2.使用機(jī)械把物體搬到高處時,動力對物體做功,一定等于機(jī)械克服物體的重力做的功嗎? 答案:不等于,因為使用機(jī)械時還需要克服摩擦等阻力做的額外功.,【知識梳理】 1.功的原理:使用任何機(jī)械時,動力對機(jī)械所做的功總是等于機(jī)械 . 所做的功. 2.表達(dá)式:W動=W阻=W有用+ 或W輸入=W輸出+ . 3.機(jī)械原理使用:任何機(jī)械都不能 ,做一定量的功,要省力就要增大做功時的 ,而要減小做功時的 就要多用力. 【思考判斷】 1.使用先進(jìn)機(jī)械能省功,使用一般機(jī)械不能省功.( ) 2.功的原理是機(jī)械普遍適用的基本原理.( ) 3.使用某些機(jī)械時可以省力.( ),克服阻,力,W額外,W損失,省功,位移,位移,知識點二,做功和能的轉(zhuǎn)化,【情境導(dǎo)學(xué)】 如圖,人舉著杠鈴不動,人對杠鈴做功嗎?在將杠鈴舉起的過程中,人對杠鈴做功嗎?實現(xiàn)了哪種形式能的轉(zhuǎn)化? 答案:舉著杠鈴不動時不做功.將杠鈴舉起的過程中,人對杠鈴做功.消耗人體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為杠鈴的重力勢能.,【知識梳理】 1.能量:一個物體能夠?qū)e的物體 ,我們就說這個物體具有能量. 2.功能關(guān)系:做功的過程就是 的過程.做了多少功,就表示有多少能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,因此,功是能量轉(zhuǎn)化的 . 3.機(jī)械的作用:機(jī)械做功,只能將能量從一個物體 到另一個物體,或者將一種形式的能量 為另一種形式的能量. 【思考判斷】 1.功就是能,功可以轉(zhuǎn)化為能.( ) 2.做功越多,物體的能就越多.( ) 3.能量轉(zhuǎn)化過程中做功越多,能量轉(zhuǎn)化越多.( ),做功,能量轉(zhuǎn)化,量度,轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)化,要點一,感悟解題規(guī)律培養(yǎng)科學(xué)思維,對機(jī)械功的原理的理解,1.功的原理的表達(dá)式 (1)不使用機(jī)械時:W輸入=W輸出(或W動=W阻). (2)使用機(jī)械時:W動=W阻=W有用+W額外(或W輸入=W輸出+W損失). (3)功的意義: W動表示動力對機(jī)械做的功; W阻表示機(jī)械克服所有阻力做的功; W有用=W輸出表示機(jī)械克服有用阻力做的功; W額外=W損失表示機(jī)械克服額外阻力做的功.,2.不能省功的含義 “不省功”是功的原理的核心.“不省功”有兩層含義: (1)等于,即理想機(jī)械,是指使用機(jī)械做的功與不使用機(jī)械而直接用手所做的功是相等的. (2)大于,即費功(非理想機(jī)械),是指使用機(jī)械做的功比不使用機(jī)械而直接用手所做的功多.對于使用非理想機(jī)械多做的那一部分功,就是克服機(jī)械自身重力和摩擦力所做的功.它對完成工作沒有意義,所以又把它叫做無用功或額外功.,特別提示 (1)使用機(jī)械可以省力或省位移,但不能省功. (2)由于克服額外阻力所做的額外功的存在,實際上使用任何機(jī)械總是費功的.,【典例1】 工人在勞動中為了方便,利用一個斜面將一個重為106 N的機(jī)座升高了0.5 m,斜面長為4 m. (1)若不計摩擦阻力,機(jī)座被緩慢地拉上斜面,求工人對機(jī)座的拉力有多大?,思路探究 (1)不計摩擦力時,拉力對機(jī)座做的功和重力做的功存在什么關(guān)系? 答案:由于不存在額外功,則W動=W阻=W有用,即拉力做的功等于克服重力做的功.,答案:(1)1.25105 N,(2)若機(jī)座與斜面之間的動摩擦因數(shù)為=0.1,則工人對機(jī)座的拉力所做的功為多大?,思路探究(2)若考慮摩擦力,摩擦力做正功還是負(fù)功? 答案:機(jī)座沿斜面向上運動,摩擦力方向沿斜面向下,則摩擦力做負(fù)功.,答案:(2)8.97105 J,(1)通過對研究對象的受力分析,確定動力和阻力,區(qū)分有用阻力和無用阻力(或額外阻力); (2)通過過程的分析或效果的分析確定各力作用下的位移; (3)根據(jù)功的定義式求解各力所做的功,根據(jù)機(jī)械功的原理列方程求解.,誤區(qū)警示 應(yīng)用機(jī)械功原理解題的注意事項,(教師備用) 例1-1:(2016廣東廣州月考)利用斜面把100 N的貨物勻速從底端推到頂端,如果貨物所受的摩擦力為8 N,且已知斜面高為3 m,傾角為37,其他阻力不計,求: (1)克服重力所做的功和克服摩擦阻力所做的功;,答案:見解析,(2)推力F的大小及F所做的功; (3)該運動過程省功嗎?,解析:(2)F=Gsin 37+f=1000.6 N+8 N=68 N. 根據(jù)機(jī)械功的原理,推力F所做的功應(yīng)當(dāng)?shù)扔赪G+Wf, 所以推力F所做的功WF=300 J+40 J=340 J. (3)不省功. 答案:見解析,針對訓(xùn)練1-1 把同一重物移至卡車上,如果沿粗糙斜面推動時做的功為W1,用不計質(zhì)量和摩擦的滑輪組時做的功為W2,用人力直接搬上車時做的功為W3,則( ) A.W1=W2=W3 B.W1W2W3 C.W1W2=W3,解析:三種情況均是克服重力做功,有用功相同,由于斜面粗糙,沿斜面推時,存在額外功,另外兩種情況額外功為零,機(jī)械做的功為動力的功,根據(jù)功的原理可知,選項D正確.,D,要點二,對功能關(guān)系的理解,1.功能關(guān)系框圖 2.功與能的區(qū)別 (1)能量是表征物體具有做功本領(lǐng)的物理量,是狀態(tài)量. (2)功描述了力的作用效果在空間上的累積,反映了物體受力并運動的效果,是過程量. 3.對功能關(guān)系的理解 (1)做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程,能量轉(zhuǎn)化的過程也就是做功的過程.如:,(2)做功與能量轉(zhuǎn)化的數(shù)值相等,即做了多少功,就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.因此,可以用做功的多少來量度能量轉(zhuǎn)化的多少,反之,也可用能量轉(zhuǎn)化的多少來計算做功的多少. (3)功與能并不等同,功只是反映了能量轉(zhuǎn)化的多少,但不能認(rèn)為物體對外做的功等于物體具有的能量.,【典例2】 質(zhì)量約為0.5 kg的足球被腳踢出后,在水平地面上沿直線向前運動約50 m后停止.假定運動員踢球時腳對球的平均作用力為300 N,足球在地面運動過程中所受阻力恒為其重力的0.06倍,則運動員踢球時腳對足球做的功為(g=10 m/s2)( ) A.0.5 JB.15 J C.250 JD.15 000 J,思路探究 (1)運動員踢球的作用力伴隨足球向前移動了50 m 嗎? 答案:不是,足球離腳后運動員對足球無作用力. (2)足球離腳后之所以向前運動是運動員做功的結(jié)果嗎? 答案:是,運動員對足球做的功使足球獲得了機(jī)械能,該機(jī)械能使足球克服阻力做功.,B,規(guī)律方法 應(yīng)用功能關(guān)系分析問題的方法,(1)正確分析物體的運動狀態(tài),確定物體的不同形式能量之間的變化情況,判斷是否有能量變化以及怎樣變化. (2)分析物體的受力情況,確定哪些力做功,哪些力不做功,哪些力做正功以及哪些力做負(fù)功. (3)根據(jù)功能關(guān)系列方程,結(jié)合已知條件求解某些力做的功或某種能量的變化.,(教師備用) 例2-1: 如圖所示,同一物體分別沿斜面AB,CB從斜面頂端由靜止下滑到底端.則: (1)物體克服摩擦阻力做的功WABWCB(填“”“=”或“<”). (2)在物體下滑的過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的?,解析:(1)設(shè)物體與斜面間動摩擦因數(shù)為,斜面長為L,斜面傾角為,則滑動摩擦力f=mgcos 克服摩擦力做的功Wf=fL=mgcos L=mgsBD sBD為斜面底端長,所以WAB=WCB. (2)物體沿斜面下滑過程中,重力勢能減少,轉(zhuǎn)化為物體的動能和物體與斜面間的內(nèi)能. 答案:(1)=(2)見解析,針對訓(xùn)練2-1 (2016廣東清遠(yuǎn)檢測)(多選)關(guān)于功和能,下列判斷正確 的是( ) A.古代的鉆木取火是通過摩擦力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B.舉重運動員把重物舉起來,體內(nèi)的一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為重力勢能 C.跳高運動員起跳時,通過體內(nèi)肌肉做功,體內(nèi)一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人的 動能 D.人走路時,沒有力做功所以沒有能量轉(zhuǎn)化,解析:做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程,人在走路時,其重心的高度不斷變化,所以人要做功,同時有勢能和動能的變化,故選項A,B,C正確,D錯誤.,ABC,測評學(xué)習(xí)效果演練當(dāng)堂技法,1.(2016江西九江月考)關(guān)于功和能,下列說法正確的是( ) A.功就是能,功可以轉(zhuǎn)化為能 B.做功越多,物體的能量就越大 C.能量轉(zhuǎn)化中做功越多,能量轉(zhuǎn)化就越多 D.功和能的單位相同,它們的物理意義也相同,C,解析:功和能是兩個不同的概念,功是過程量,能是狀態(tài)量,故選項D錯;做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程,功是能量轉(zhuǎn)化的量度,故選項A錯;做功越多,表明能量轉(zhuǎn)化的越多,并不表明物體的能量越大,故選項B錯,C正確.,2.關(guān)于功與能,下列說法中正確的是( ) A.功是力做功,能量是物體具有的,所以二者沒任何關(guān)系 B.功是矢量,能是標(biāo)量 C.做功的過程一定對應(yīng)某種能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化,但做功的多少與能量轉(zhuǎn)化的多少不一定相等 D.利用功能關(guān)系可以求力做功的多少,解析:功是能量轉(zhuǎn)化的量度,二者都是標(biāo)量,做功的多少與能量轉(zhuǎn)化的多少相等,選項A,B,C均錯,D正確.,D,3.用如圖所示的滑輪組將重物勻速升高0.5 m,人對繩的拉力是600 N,已知物重1 000 N,求: (1)繩的自由端被拉下的長度; (2)拉力做的有用功; (3)拉力做的總功.,解析:(1)由于繩的總長不變,當(dāng)重物上升0.5 m時,繩的自由端拉下的長度為1 m. (2)拉力做的有用功為W1=Gh=500 J. (3)拉力做的總功為W2=FL=6001 J=600 J. 答案:(1)1 m(2)500 J(3)600 J,4.人騎自行車在水平路面上勻速行駛,受摩擦阻力30 N,行駛20 m過程中,人對自行車做功2 000 J,試求此過程中所做的額外功是多少?,解析:根據(jù)題意,W動=2 000 J,W有用=fs=600 J 由功的原理W動=W有用+W額外知 W額外=1 400 J. 答案:1 400 J,謝謝觀賞！,