《2020版高中物理人教必修2课件：7.1 追寻守恒量——能量 7.2 功》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高中物理人教必修2课件：7.1 追寻守恒量——能量 7.2 功（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章 机械能守恒定律 1 追寻守恒量 能量 2 功 一 追寻守恒量 能量 思考 让静止的小球沿一个光滑斜面滚下 小球将滚 上另一个对接的光滑斜面 若改变右边斜面的倾角则 发现 无论倾角大些还是小些 为什么小球总是能达到 同一高度 提示 小球在滚动过程中 动能和重力势能相互转化 总的能量守恒 在最高点时 速度为零 动能始终为零 重力势能相等 故小球总是能达到同一高度 1 动能 物体由于 而具有的能量 2 势能 相互作用的物体凭借其 而具有的能量 3 能的转化 在伽利略的理想斜面实验中 小球的 可以相互转化 运动 位置 势 能和动能 二 功 1 做功的两个因素 1 2 物体在 上发生的位移 力
2、力的方向 2 公式 W Flcos 1 是 方向之间的夹角 l为物体 的位移 2 该公式适用于 做功 3 功是 选填 标量 或 矢量 4 功是一个 选填 过程 或 状态 量 5 单位 符号是J 力与位移相对地面 恒力 标量 过程 焦耳 焦 3 正功和负功 用线将相应知识连接起来 一 功的条件 大小与正 负功的判断 1 做功的两个条件 做功的力和物体在力的方向上发生 的位移 两个条件缺一不可 2 决定功大小的因素 由功的公式W Flcos 可得 功的 大小决定于做功的力的大小及受力物体在力的方向上 发生的位移大小 与物体的质量大小 物体所处环境 物体的运动状态等因素无关 即力做功具有独立性 思考
3、 讨论 下面三种情境中 人是否对物体做功 模型建构 1 举重运动员举着杠铃不动 2 一人在水平地面上匀速搬运一盆花 3 小孩拉箱子沿水平地面向右运动一段位移 提示 1 杠铃没有发生位移 举杠铃的力对杠铃不做功 2 搬花盆的力与花盆的位移垂直 人对花盆不做功 3 箱子在拉力的方向上发生了一段位移 拉力对箱子 做了功 典例示范 2019 德州高一检测 如图所示 拖着旧橡胶轮胎跑是 身体耐力训练的一种有效方法 如果某受训者拖着轮 胎在水平直道上跑了100 m 那么下列说法正确的是 世纪金榜导学号 A 轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做了负功 B 轮胎受到的重力对轮胎做了正功 C 轮胎受到的拉力对轮胎不做功
4、 D 轮胎受到的地面的支持力对轮胎做了正功 解析 选A 由题知 轮胎受到地面的摩擦力方向水 平向左 而位移水平向右 两者夹角为180 则轮胎受 到地面的摩擦力做了负功 A正确 轮胎受到的重力竖直 向下 而轮胎的位移水平向右 则轮胎在竖直方向上没 有发生位移 重力不做功 B错误 设拉力与水平方向的 夹角为 由于 是锐角 所以轮胎受到的拉力做正 功 C错误 轮胎受到地面的支持力竖直向上 而轮胎的 位移水平向右 则轮胎在竖直方向上没有发生位移 支 持力不做功 D错误 规律方法 判断力做正 负功的方法 1 根据力F和物体位移l方向的夹角 判断 常用于 恒力做功的情形 2 根据力与物体瞬时速度方向的夹角
5、 判断 常用 于曲线运动的情形 如图所示 若夹角 是锐角 力做正功 若夹角 是钝角 力做负功 若夹角 是直角 力不做功 定向训练 1 关于力对物体做功 下列说法正确的是 A 静摩擦力对物体一定不做功 B 滑动摩擦力对物体一定做负功 C 作用力与反作用力一定同时做功 且做功之和为0 D 合外力对物体不做功 物体不一定处于平衡状态 解析 选D 摩擦力既可以对物体做负功 也可以做 正功 还可能不做功 A B错误 作用力做功 反作用力 不一定做功 如物体沿水平地面运动时 摩擦力对物体 做负功 对地面不做功 这对摩擦力做的总功为负值 C 错误 对于做匀速圆周运动的物体 合外力对它不做功 但它不是处于平衡
6、状态 D正确 2 晓敏同学乘电梯上楼 已知从1楼到20楼的过程中经 历了先加速 后匀速 再减速的运动过程 则电梯对人的 支持力的做功情况是 A 加速时做正功 匀速时不做功 减速时做负功 B 加速时做正功 匀速和减速时做负功 C 加速和匀速时做正功 减速时做负功 D 始终做正功 解析 选D 在加速 匀速 减速的过程中 支持力 与人的位移方向始终相同 所以支持力始终对人做正功 故D正确 3 多选 如图所示 光滑斜面放在水平面上 斜面上用 固定的竖直挡板挡住一个光滑的重球 在整个装置沿 水平面向左匀速运动的过程中 下列说法正确的是 A 重力不做功 B 斜面对球的弹力不做功 C 斜面对球的弹力做正功
7、D 挡板对球的弹力做负功 解析 选A C D 根据功的公式可知 重力与运动 方向相互垂直 故重力不做功 故A正确 斜面对球的弹 力与运动方向夹角为锐角 故斜面对球的弹力FN做正功 故B错误 C正确 挡板对球的弹力向右 与运动方向相反 挡板对球的弹力做负功 故D正确 补偿训练 多选 如图所示 重物P放在粗糙的水平板OM上 当水平 板绕O端缓慢抬高 在重物P开始滑动之前 下列说法中 正确的是 A P受到的支持力不做功 B P受到的支持力做正功 C P受到的摩擦力不做功 D P受到的摩擦力做负功 解析 选B C 摩擦力时刻与运动方向垂直 不做功 支持力时刻与运动方向相同 做正功 故选B C 二 功的
8、计算 任务1 求总功的两种思路 1 先求合力 再求总功 1 思维流程 2 适用范围 物体发生一段位移的过程中 所受的各力均不发生变 化 物体所受的合外力为恒力 2 先求各分力的功 再求总功 1 思维流程 2 适用范围 物体所受的各分力在运动对应位移的过程中是恒定 不变的 物体发生某段位移的过程中 可以有分力发生变化 思考 讨论 羽毛球击出后 在落地的过程中 重力对它做了2 J的功 水平风力对它做了1 J的功 有同学认为 重力和风力一 共对羽毛球做的总功是 J 你认为是这样的吗 科学思维 提示 重力和风力一共对羽毛球做的总功不是 J 而 是2 J 1 J 3 J 典例示范1 如图所示 小孩坐在雪
9、橇上 将两者视 为一个整体 质量为40 kg 现有一个大人用大小为 60 N 与水平方向成37 角的力F拉着雪橇 沿粗糙水 平地面从静止开始以0 5 m s2 的加速度做匀加速直 线运动 求2 s内 世纪金榜导学号 1 小孩与雪橇整体的合力所做的功 2 对小孩与雪橇整体的拉力所做的功与摩擦力所做的 功 思维 建模 解析 1 2 s内雪橇的位移为 l at2 0 5 22 m 1 m 小孩与雪橇整体所受合力为 F合 ma 40 0 5 N 20 N 合外力对雪橇做的功为 W合 F合l 20 1 J 20 J 2 拉力F做功为 WF Flcos 60 1 0 8 J 48 J 摩擦力做的功为 W合
10、 WF 20 J 48 J 28 J 答案 1 20 J 2 48 J 28 J 任务2 计算变力做功的四种方法 方法以例说说法 转换转换 法 用力F把小球从A处缓处缓 慢拉到B处处 F做功为为WF 则则有 WF mgl 1 cos 0 得WF mgl 1 cos 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 方法以例说说法 平 均 法 弹弹簧由伸长长x1被继续继续 拉至伸长长 x2的过过程中 克服弹弹力做功W x2 x1 图图 象 法 一水平拉力F0拉着一物体在水 平
11、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 典例示范2 一个劲度系数为k的轻弹簧 它的弹力 大小与其伸长量的关系 如图所示 弹簧一端固定在墙 壁上 在另一端沿弹簧的轴线施一水平力 将弹簧拉长 求在弹簧由原长开始到伸长量为x1过程 中拉力所做的 功 如果继续拉弹簧 在弹簧的伸长量由x1增大到x2的 过程中 拉力又做了多少功 世纪金榜导学号 审题关键 序号信息提取 拉力F与弹弹簧弹弹力大小总总相等 弹弹簧弹弹力大小遵循胡克定律F kx 变变力F与位移x成线线性关系 变变力的平均值值等于算术术平均值值 解析 在拉弹簧的过程中 拉力的大小始终等于弹簧弹
12、力的大 小 根据胡克定律可知 拉力与拉力的作用点的位移 x 等于弹簧的伸长量 成正比 即F kx F x关系图象如图所示 由图可知 AOx1的面积在数值上等于把弹簧拉伸x1的过 程中拉力所做的功 即 梯形Ax1x2B的面积在数值上等于弹簧伸长量由x1增大到 x2过程中拉力所做的功 即 答案 见解析 定向训练 1 2019 武汉高一检测 起重机以1 m s2的加速度 将 质量为100 kg的货物由静止匀加速向上提升 g取 10 m s2 则第1 s内起重机对货物做功为 A 500 J B 550 J C 1 000 J D 1 100 J 解析 选B 根据牛顿第二定律得 F mg ma 解得 F
13、 mg ma 100 10 1 N 1 100 N 上升的位移x at2 1 12 m 0 5 m 则拉力做功W Fx 1 100 0 5 J 550 J 故B正确 A C D错误 2 如图所示 固定的光滑竖直杆上套着一个滑块 用轻 绳系着滑块绕过光滑的定滑轮 以大小恒定的拉力F拉 绳 使滑块从A点起由静止开始上升 若从A点上升至B 点和从B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1和 W2 图中AB BC 则 A W1 W2 B W1 lBC 故W1 W2 A正确 补偿训练 1 用50 N的力拉一个质量为10 kg 的物体在水平地面 上前进 如图所示若物体前进了10 m 如果物体与水平 面间
14、动摩擦因数 0 1 物体克服阻力做了多少功 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10 m s2 A 40 J B 50 J C 60 J D 70 J 解析 选D 摩擦力大小f mg Fsin37 故摩擦 力做功Wf mg Fsin37 L 0 1 10 10 50 0 6 10 J 70 J 故物体克服摩擦力做功70 J 故D正 确 A B C错误 2 多选 如图所示 轻绳一端受到大小为F的水平恒力 作用 另一端通过定滑轮与质量为m 可视为质点的小 物块相连 开始时绳与水平方向的夹角为 当小物 块从水平面上的A点被拖动到水平面上的B点时 位移为 L 随后从B点沿斜面被拖动到定滑轮O处
15、 BO间距离也为 L 小物块与水平面及斜面间的动摩擦因数均为 若 小物块从A点运动到O点的过程中 F对小物块做的功为 WF 小物块在BO段运动过程中克服摩擦力做的功为Wf 则 以下结果正确的是 A WF FL cos 1 B WF 2FLcos C Wf mgLcos 2 D Wf FL mgLsin 2 解析 选B C 小物块从A点运动到O点 拉力F的作 用点移动的距离x 2Lcos 所以拉力F做的功WF Fx 2FLcos A错误 B正确 由几何关系知斜面的倾角为 2 所以小物块在BO段受到的摩擦力f mgcos 2 则Wf fL mgLcos 2 C正确 D错误 拓展例题 考查内容 微元
16、法求变力做功 典例 多选 如图所示 摆球质量为m 悬线长度为L 把悬线拉到水平位置后放 手 设在摆球从A点运动到B点的过程中 空气阻力的大小F阻不变 则下列说法正 确的是 A 重力做功为mgL B 悬线的拉力做功为0 C 空气阻力做功为 mgL D 空气阻力做功为 F阻 L 正确解答 选A B D 因为拉力T在 运动过程中始终与运动方向垂直 故不 做功 即WT 0 重力在整个运动过程中始 终不变 小球在重力方向上的位移为AB 在竖直方向上的投影L 所以WG mgL F阻所做的总功等于每个小弧段上F阻所做功的代数和 即W阻 F阻 x1 F阻 x2 F阻 L 故重力mg做的功为mgL 绳子拉力做功为零 空气阻力所 做的功为 F阻 L 选项A B D正确 C错误 课堂回眸
