《新设计物理必修二教科课件：第四章 机械能及其守恒定律2.4.1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新设计物理必修二教科课件：第四章 机械能及其守恒定律2.4.1（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 第四章 机械能及其守恒定律 2 4 1 功 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 学习目标核心凝炼 1 理解做功与能量变变化的关系 2个要素 做功的两个要素 力和在力的方向上发发生的位 移 1个表达式 W Fxcos 2 理解功的概念和做功的两个要素 3 会利用公式W Fxcos 进进行有关运算 4 理解正功 负负功的含义义 能根据公式计计算多个力 所做的总总功 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 一 做功与能量的变化 观图助学 甲 乙 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 1 如图甲所示 射箭运动
2、员正在参加射箭比赛 箭射出过程中什么力对箭做功 能量 是怎样转化的 2 如图乙所示 举重运动员把杠铃举高的过程中 运动员对杠铃做功吗 重力对杠 铃做功吗 做什么功 举重运动员举着杠铃不动 保持3秒即成功 的过程中 运动员对杠铃做功吗 重力对 杠铃做功吗 做什么功 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 1 概念 如果物体受到力的作用 并在力的 发发生了一段位移 这这个力就对对 物体做了功 2 做功的两个因素 方向上 力 位移 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 理解概念 判断下列说法是否正确 1 力越大 位移越大 做功就越多 2 力很大 位移也很大 这个力做的功可能
3、为零 3 有力作用在物体上 并且物体也发生了位移时 力对物体一定做了功 4 力对物体不做功 说明物体的位移一定为零 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 二 功的计算公式 观图助学 小华沿水平方向推木箱 推力F 10 N 木箱沿水平方向前进了2 m 此过程中小华 对木箱做了多少功 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 1 功的公式 1 力F与位移x同向时时 W 2 力F与位移x夹夹角为为 时时 W 其中F x 分别为别为 和 方向的夹夹角 2 功的单位 国际单际单 位制中 功的单单位是 符号是 Fx Fxcos 力的大小 位移的大小力与位移 焦耳 J 探究 核心要点
4、突破 完成 课前学习任务学科素养落实 三 功的正负 合力的功 观图助学 如图所示 一阵风水平吹过 将熟透的苹果从2 m高的 枝头吹落 若苹果重2 N 风力恒为1 N 下落的水平 位移为1 m 苹果下落过程中 1 重力和风力各做多少功 2 重力和风力对苹果做的总功能不能用平行四边形定则来求 若不能应该怎 么求 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 1 力对物体做正功和负功的条件 不做功 正功 负负功 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 2 总功的计算 1 各个分力分别对别对 物体所做功的 2 几个力的 对对物体所做的功 理解概念 判断下列说法是否正确 1 用力推汽车
5、 虽然汽车没动 但推车者累得满头大汗 所以说推车者对汽车做了 功 2 力F1做功10 J F2做功 15 J 力F1比F2做功少 3 功有正负之分 所以功是矢量 4 一个力对物体做了负功 则说明这个力一定阻碍物体的运动 代数和 合力 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 对功的理解 观察探究 如图图1所示 马马拉着小车车 包括人 沿水平面匀速前进进了一段距离 图图1 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 1 小车车 包括人 受到几个力作用 每个力对对小车车做功吗吗 是正功还还是负负功 2 马对马对 小车车做的功是否等于马马的拉力F 设设F与水平方向的夹夹角为为 和小
6、车车的位移x的 乘积积 3 拉力F一般分解为为哪两个分力 F做的功与哪个分力做的功相同 答案 1 小车车 包括人 受4个力作用 重力 支持力 拉力 摩擦力 其中拉力做正 功 摩擦力做负负功 重力和支持力不做功 2 不等于 因为为W Fxcos 3 拉力可以分解为为沿水平方向和竖竖直方向的两个分力 F做的功与水平方向分力做的 功相同 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 探究归纳 1 对功的理解 1 两个决定因素 作用在物体上的外力 物体在力的方向上的位移 2 功是力在空间间上的积积累效应应 它总总是与一个过过程相联联系 因此 功是一个过过 程量 计计算功时时 一定要明确是哪个力在
7、哪一过过程中对对物体做的功 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 2 对公式W Fxcos 的理解 1 W F xcos 可理解为为功等于力F与沿力F方向的位移xcos 的乘积积 2 W Fcos x 也可理解为为功等于沿位移方向的分力Fcos 与位移x的乘积积 3 适用条件 公式W Fxcos 只适用于计计算恒力做功 若是变变力做功 此公式不 再适用 3 正功和负功的物理意义 功是标标量 只有大小没有方向 功的正 负负既不表示功有方向 也不表示功的数值值 大小 正功和负负功只表示两种相反的做功效果 功的正 负负有如下含义义 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 意
8、义义动动力学角度能量角度 正功 力对对物体做正功 这这个力对对物体来说说是 动动力 力是对对物体做正功 向物体提供能量 即 受力物体获获得了能量 负负功 力对对物体做负负功 这这个力对对物体来说说是 阻力 对对物体的运动动起阻碍作用 物体克服外力做功 向外输输出能量 以消 耗自身能量为为代价 即负负功表示物体失 去了能量 说说明 不能把负负功的负负号理解为为力与位移方向相反 更不能错误错误地认为认为 功是矢量 一个 力对对物体做了负负功 常常说说成物体克服这这个力做了正功 即力F做负负功等效于物体 克服力F做了正功 做功的过过程就是能量转转化的过过程 比较较做功多少时时 只比较较功的绝对值绝对
9、值 不看功的正 负负 例如 8 J的功要比5 J 的功多 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 试题案例 例1 如图图2所示 物体在力的作用下在水平面上发发生一段位移x 试试分别计别计 算这这四种情 况下力F对对物体所做的功 设设在这这四种情况下力F和位移x的大小都相同 F 10 N x 1 m 角 的大小如图图所示 分别说别说 明每种情况下力F做功的正负负 并求出功 图图2 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 答案 见见解析 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 针对训练1 2018 烟台高一检测
10、 如图图3所示 在向右做匀减 速运动动的车厢车厢 内 一人用力向前推车厢车厢 该该人与车厢车厢 始 终终保持相对对静止 则则下列说说法中正确的是 A 人对车厢对车厢 的推力不做功 B 人对车厢对车厢 的推力做负负功 C 车厢对车厢对 人的作用力做正功 D 车厢对车厢对 人的作用力做负负功 图图3 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 解析 人对车厢对车厢 的推力方向向右 与车厢车厢 的位移方向相同 人对车厢对车厢 的推力做正功 选项选项 A B错误错误 人随车厢车厢 一起向右减速 人运动动的加速度方向向左 根据牛顿顿第 二定律知车厢对车厢对 人的水平作用力的方向向左 与车车的位移
11、方向相反 车厢对车厢对 人的作 用力做负负功 选项选项 D正确 C错误错误 答案 D 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 观察探究 如图图4所示 坐在雪橇上的人与雪橇的总质总质 量为为m 在与水平面 成 角的恒定拉力F作用下 沿水平地面向右移动动了一段距离x 雪橇做匀加速运动动 合力做什么功 雪橇做匀减速运动动 合力 做什么功 怎样样求合力的功 总功的求解思路 图图4 答案 雪橇做匀加速运动动 合力做正功 雪橇做匀减速运动动 合力做负负功 合 力的功等于拉力F做的功与摩擦力做的功的代数和 或者等于拉力和摩擦力的合 力做的功 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 探
12、究归纳 求合力做功的两种方法 由合力与分力的等效替代关系知 合力与分力做功也是可以等效替代的 因此计计算合 力的功有两种方法 1 先求物体所受的合力 再根据公式W合 F合xcos 求合力的功 此法适用于合力恒 定的情况 2 先根据W Fxcos 求每个分力做的功W1 W2 Wn 再根据W合 W1 W2 Wn 求合力的功 即合力做的功等于各个力做功的代数和 此法适用于任何情况 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 试题案例 例2 2018 洛阳高一检测 一个质质量m 2 kg的物体 受到与水平方向成37 角斜向上方 的力F 10 N作用 在水平地面上移动动的距离x 2 m 物体与地
13、面间间的动动摩擦因数 为为0 3 g取10 m s2 求外力对对物体所做的总总功 cos 37 0 8 sin 37 0 6 图图5 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 解析 物体受到的摩擦力为为 f N mg Fsin 37 0 3 2 10 10 0 6 N 4 2 N 法一 先求合力 再求总总功 物体受到的合力为为 F合 Fcos 37 f 10 0 8 N 4 2 N 3 8 N 所以W F合x 3 8 2 J 7 6 J 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 法二 先求各力做的功 再求总总功 拉力F对对物体所做的功为为 W1 Fxcos 37 10 2
14、0 8 J 16 J 摩擦力f对对物体所做的功为为 W2 fxcos 180 4 2 2 J 8 4 J 由于重力 支持力对对物体不做功 故外力对对物体所做的总总功W等于W1和W2的代数和 所以W W1 W2 7 6 J 答案 7 6 J 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 求合力功的两种方法选择 1 如果物体处于平衡状态或某一方向受力平衡 合力等于零 或者物体在某一 方向上做匀变速直线运动 合力等于ma 先求合力再求功的方法更简捷 此法 仅适用于几个力同时作用于物体上 且合力恒定的情况 2 如果物体所受的力中有的不做功 有的做功且方便求得该力的功时 选择W 合 W1 W2 W
15、n简单方便 此法既适用于几个力同时作用 还适用于几个 力作用时间有先后的情况 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 针对训练2 如图图6所示 质质量为为m的物体静止于倾倾角为为 的斜 面上 当斜面体受力F作用后 物体随斜面一起沿水平面匀 速移动动距离x 1 求物体所受各力对对物体做的功分别别是多少 2 斜面对对物体做的功是多少 3 合外力对对物体做的功是多少 图图6 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 解析 1 物体做匀速直线线运动动 在重力G 支持力N 和摩擦力f这这三个力的作用下处处于平衡状态态 各力均 为为恒力 由物体受力分析图图可得各力的大小分别为别为 G
16、 mg N mgcos f mgsin 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 答案 1 见见解析 2 0 3 0 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 变力做功的计算方法 方法以例说说法 微元法 质质量为为m的木块块在水平面内做圆圆周运动动 运动动一周克服摩擦力做功Wf f x1 f x2 f x3 f x1 x2 x3 f 2 R 图图像法 一水平拉力F0拉着一物体在水平面上运动动的位移为为x0 图线图线 与横轴轴所围围面积积表示拉力 所做的功 W F0 x0 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 针对练习 一物体所受的力F随位移x变变化的图图像如图图7所示 求在这这一过过程中 力F对对物体做的功为为 A 3 J B 6 J C 7 J D 8 J 图图7 探究 核心要点突破 完成 课前学习任务学科素养落实 答案 B
