《高中物理必修二（人教版）课件：第7章 机械能守恒定律 第2节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理必修二（人教版）课件：第7章 机械能守恒定律 第2节（45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 第二节功 学习目标 知识导图 课前预习 1 概念 一个物体受到力的作用 并在 发生了一段位移 这个力就对物体做了功 2 做功的因素 和物体在 上发生的 是做功的两个不可缺少的因素 3 功的计算 1 若力的方向与位移的方向一致 则W 2 若力的方向与位移的方向夹角为 则W 4 功的单位 国际单位制中 功的单位是 简称 符号是 知识点1功 力的方向上 力 力的方向 位移 Fl Flcos 焦耳 焦 J 设力F与位移l方向间的夹角为 则由功的公式W Flcos 可得下表 知识点2正功和负功 做正功 动力 不做功 动力 阻力 做负功 阻力 当物体在几个力的共同作用下发生一段位移
2、时 这几个力对物体所做的总功等于 1 各个分力分别对物体所做功的 2 几个力的 对物体所做的功 知识点3总功的计算 代数和 合力 判一判 1 因为功有正负 所以功是矢量 2 功的大小只由力的大小和位移的大小决定 3 当起重机沿水平方向匀速移动重物时 钢绳的拉力对重物不做功 4 举重运动员举起杠铃不动时 人累得气喘吁吁 人对杠铃做了功 5 静摩擦力可能做负功 也可能做正功 还可能不做功 6 公式W Flcos 不论物体做直线运动还是曲线运动 此式均适用 预习反馈 解析 因为木箱匀速运动 小孩和大小所用的推力相等 又所走的位移相同 所以做功一样多 C选项正确 C 答案 这种说法不对 地面摩擦力对人
3、没做功 解析 我们知道 人的走路过程是脚蹬地 抬脚 迈步 脚蹬地时地面摩擦力作用在脚上 但脚没有离地也就没有位移 脚一旦抬起迈步 摩擦力随之消失 根据功的定义可以断定 无论脚蹬地时还是迈步时 摩擦力做功都等于零 可见人行走前进并非地面摩擦力做功 而是人体内肌肉的力做功的结果 也许人们会问 如果说摩擦力不做功 可是没有地面摩擦力 人便不能行走 这又如何解释呢 这是因为地面摩擦力为人体肌肉施力做功提供了条件 使人体内力做功得以实现 所以人走动必须依靠地面摩擦力 至于摩擦力是否做功 只能根据功的定义来确定 课内探究 提示 人推小车运动 人对小车做了功 人推汽车 汽车没动 人对汽车没做功 起重机吊起货
4、物 起重机对货物做了功 做功的大小与力以及在力的方向上的位移的大小有关 探究一对功的理解 1 功是过程量 描述了力的作用效果在空间上的累积 它总与一个具体过程相联系 2 做的功的两个必要因素 1 物体受到力的作用 2 物体在力的方向上有位移 如图甲所示 举重运动员举着杠铃不动时 杠铃没有发生位移 所以举杠铃的力对杠铃没有做功 如图乙所示 足球在水平地面上滚动时 在重力的方向上没有发生位移 所以重力对球做的功为零 功是力在空间上的积累效应 它总是与一个具体的过程相联系 因此 功是一个过程量 同时功与具体的某一个力或某几个力对应 学习时要注意是哪一个力或哪几个力的功 以及所对应的过程 3 功的单位
5、焦 J 1J 1N 1m 1N m4 对公式W Flcos 的理解对公式W Flcos 可以有两种理解 一种是力F在位移l方向上的分力Fcos 与位移l的乘积 另一种是力F与在力F方向上的位移lcos 的乘积 特别提醒 1 式中F一定是恒力 若是变力 中学阶段一般不用上式求功 2 式中的l是力的作用点的位移 也为物体对地的位移 是F的方向与l的方向间的夹角 3 力对物体做的功只与F l 三者有关 与物体的运动状态等因素无关 解题指导 1 注意 做功 与 做工 的区别 A选项中 工人在 做工 2 C选项中 要注意一对作用力与反作用力做功的大小不一定相等 符号也不一定相反 B 解析 选项A中 由于
6、行李受力平衡 工人对行李的作用力竖直向上 与行李的运动方向始终垂直 故对行李不做功 选项A错误 在选项B中 工人对行李的作用力与行李的运动方向夹角为锐角 故对行李做正功 选项B正确 根据牛顿第三定律 作用力与反作用力大小相等 方向相反 但二者对不同的物体做功 两个受力物体的位移大小也不一定相等 所以选项C错误 D选项中 摩擦力是变力 且总与物体相对地面的运动方向相反 因此当物体回到出发点后 虽然物体位移为0 但摩擦力仍对物体做了负功 故选项D错误 解析 各种情况下拉力做的功都是F L 故选C C 提示 前面的人对车做正功 后面的人对车做负功 探究二对正功和负功的理解 1 功是标量 1 功是标量
7、 只有量值 没有方向 功的正 负并不表示功的方向 而且也不是数量上的正与负 我们既不能说 正功与负功的方向相反 也不能说 正功大于负功 它们仅仅表示相反的做功效果 2 一个力对物体做负功 往往说成物体克服这个力做功 这两种说法是等效的 例如 滑动摩擦力对物体做的功为 10J 也可以说成物体克服摩擦力做的功为10J 3 比较做功多少时 只比较功的绝对值 不看功的正负号 例如 8J的功要比5J的功多 2 判断力是否做功及做功正负的方法 1 看力F的方向与位移l的方向间的夹角 常用于恒力做功的情形 2 看力F的方向与速度v的方向间的夹角 常用于曲线运动的情形 若 为锐角则做正功 若 为直角则不做功
8、若 为钝角则做负功 3 功的正负的物理意义 解题指导 本题涉及对功的概念的理解和做功正 负的判断问题 要认真分析题中给出的物理情境 搞清哪些力对物体做功 是做正功还是做负功 受力分析要全面 在解题中不要只分析人对车的推力做功 而漏掉了人对车厢底部摩擦力做功的分析 CD A 甲图中支持力对人做正功B 乙图中支持力对人做正功C 甲图中摩擦力对人做负功D 乙图中摩擦力对人做负功 A 解析 图甲中支持力竖直向上 对人做正功 A正确 图乙中支持力垂直履带斜向上 对人不做功 B错误 图甲中摩擦力为零 C错误 图乙中摩擦力沿履带向上 对人做正功 D错误 提示 功是标量 不能根据平行四边形定则求总功 各力做功
9、的代数和就等于总功 则重力和风力一共对苹果做的总功是7J 探究三总功及其求解思路 物体受到多个外力作用时 计算合外力的功 要考虑各个外力共同做功产生的效果 一般有如下两种方法 1 先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力F合 然后由W F合lcos 计算 2 由W Flcos 计算各个力对物体做的功W1 W2 Wn 然后将各个外力所做的功求代数和 即W合 W1 W2 Wn 特别提醒 1 先求各个力做的功 再求总功时 应用的是算术运算法则 而不是矢量运算法则 2 求某一个力做的功时 不受其他力存在的影响 3 求各个力做的总功时 每个力对应的位移必须是相对于同一惯性参考系的位移 一般选地面
10、答案 重力和支持力做功为零拉力做功48J摩擦力做功 28J合力做功20J D A 摩擦力对物体做的功为 mglcos B 斜面对物体的弹力做的功为mglsin cos2 C 重力对物体做的功为mglD 斜面对物体做的总功为0解析 物体处于静止 对物体受力分析可得N mgcos f mgsin 摩擦力做的功Wf fcos l mglsin cos 故A错误 支持力做的功为WN Nsin l mglsin cos 故B错误 重力做功为零 故C错误 由于匀速运动 所以斜面体对物体作用力的合力与速度方向垂直 则作用力做的总功为零 故D正确 故选D 素养提升 变力做功的计算方法 3 分段法 或微元法 当
11、力的大小不变 力的方向时刻与速度同向 或反向 时 把物体的运动过程分为很多小段 这样每一小段可以看成直线 先求力在每一小段上的功 再求和即可 力做的总功W Fs路或W Fs路 4 等效替换法 若某一变力的功和某一恒力的功相等 则可以用求得的恒力的功来作为变力的功 A 0B 500JC 500 JD 1000 J D 解析 由于F的方向保持与作用点的速度方向一致 因此F做功不为零 可否定A答案 由于F的方向保持与作用点的速度方向一致 因此可把圆周划分成很多小段研究 如图所示 当各小段的弧长 si足够小 si 0 时 在这 si内F的方向几乎与该小段的位移方向重合 故WF F s1 F s2 F s3 F 2 R 1000 J 这等效于把曲线拉直 课堂达标 课时作业
