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1、第2节 功和能,教师备课参考,|核心素养养成目标|,物理观念 1.知道机械功的原理,知道使用任何机械都不省功. 2.理解功和能的定义,能举例说明功是能量转化的量度. 3.知道机械做功的本质是能量转化的过程. 科学思维与科学探究 1.能从能量转化的角度来分析物体的运动,解决有关能量的问题. 2.知道功和能之间的区别和联系. 科学态度与责任 了解事物之间是相互联系的,学会从功能角度去探索自然规律.,|教学重难点|,教学重点 1.机械功的原理. 2.功和能的关系. 教学难点 用能量观念分析解决问题.,感悟解题规律,探寻基本知识,测评学习效果,探寻基本知识树立物理观念,知识点一,机械功的原理,【情境导
2、学】 1.如图所示盘山公路,汽车沿盘山公路上山能省功吗?答案:不能.但能省力,不能省位移. 2.使用机械把物体搬到高处时,动力对物体做功,一定等于机械克服物体的重力做的功吗? 答案:不等于,因为使用机械时还需要克服摩擦等阻力做的额外功.,【知识梳理】 1.功的原理:使用任何机械时,动力对机械所做的功总是等于机械 .所做的功. 2.表达式:W动=W阻=W有用+ 或W输入=W输出+ . 3.机械原理使用:任何机械都不能 ,做一定量的功,要省力就要增大做功时的 ,而要减小做功时的 就要多用力. 【思考判断】 1.使用先进机械能省功,使用一般机械不能省功.( ) 2.功的原理是机械普遍适用的基本原理.
3、( ) 3.使用某些机械时可以省力.( ),克服阻,力,W额外,W损失,省功,位移,位移,知识点二,做功和能的转化,【情境导学】 如图,人举着杠铃不动,人对杠铃做功吗?在将杠铃举起的过程中,人对杠铃做功吗?实现了哪种形式能的转化?答案:举着杠铃不动时不做功.将杠铃举起的过程中,人对杠铃做功.消耗人体内的化学能转化为杠铃的重力势能.,【知识梳理】 1.能量:一个物体能够对别的物体 ,我们就说这个物体具有能量. 2.功能关系:做功的过程就是 的过程.做了多少功,就表示有多少能从一种形式转化为另一种形式,因此,功是能量转化的 . 3.机械的作用:机械做功,只能将能量从一个物体 到另一个物体,或者将一
4、种形式的能量 为另一种形式的能量. 【思考判断】 1.功就是能,功可以转化为能.( ) 2.做功越多,物体的能就越多.( ) 3.能量转化过程中做功越多,能量转化越多.( ),做功,能量转化,量度,转移,转化,要点一,感悟解题规律培养科学思维,对机械功的原理的理解,1.功的原理的表达式 (1)不使用机械时:W输入=W输出(或W动=W阻). (2)使用机械时:W动=W阻=W有用+W额外(或W输入=W输出+W损失). (3)功的意义: W动表示动力对机械做的功; W阻表示机械克服所有阻力做的功; W有用=W输出表示机械克服有用阻力做的功; W额外=W损失表示机械克服额外阻力做的功.,2.不能省功的
5、含义 “不省功”是功的原理的核心.“不省功”有两层含义: (1)等于,即理想机械,是指使用机械做的功与不使用机械而直接用手所做的功是相等的. (2)大于,即费功(非理想机械),是指使用机械做的功比不使用机械而直接用手所做的功多.对于使用非理想机械多做的那一部分功,就是克服机械自身重力和摩擦力所做的功.它对完成工作没有意义,所以又把它叫做无用功或额外功.,特别提示 (1)使用机械可以省力或省位移,但不能省功. (2)由于克服额外阻力所做的额外功的存在,实际上使用任何机械总是费功的.,【典例1】 工人在劳动中为了方便,利用一个斜面将一个重为106 N的机座升高了0.5 m,斜面长为4 m. (1)
6、若不计摩擦阻力,机座被缓慢地拉上斜面,求工人对机座的拉力有多大?,思路探究 (1)不计摩擦力时,拉力对机座做的功和重力做的功存在什么关系? 答案:由于不存在额外功,则W动=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)若机座与斜面之间的动摩擦因数为=0.1,则工人对机座的拉力所做的功为多大?,思路探究(2)若考虑摩擦力,摩擦力做正功还是负功? 答案:机座沿斜面向上运动,摩擦力方向沿斜面向下,则摩擦力做负功.,答案:(2)8.97105 J,(1)通过对研究对象的受力分析,确定动力和阻力,区分有用阻力和无用阻力(或额外阻力); (2)通过过程的分析或效果的
7、分析确定各力作用下的位移; (3)根据功的定义式求解各力所做的功,根据机械功的原理列方程求解.,误区警示 应用机械功原理解题的注意事项,(教师备用) 例1-1:(2016广东广州月考)利用斜面把100 N的货物匀速从底端推到顶端,如果货物所受的摩擦力为8 N,且已知斜面高为3 m,倾角为37,其他阻力不计,求: (1)克服重力所做的功和克服摩擦阻力所做的功;,答案:见解析,(2)推力F的大小及F所做的功; (3)该运动过程省功吗?,解析:(2)F=Gsin 37+f=1000.6 N+8 N=68 N. 根据机械功的原理,推力F所做的功应当等于WG+Wf, 所以推力F所做的功WF=300 J+
8、40 J=340 J. (3)不省功. 答案:见解析,针对训练1-1 把同一重物移至卡车上,如果沿粗糙斜面推动时做的功为W1,用不计质量和摩擦的滑轮组时做的功为W2,用人力直接搬上车时做的功为W3,则( ) A.W1=W2=W3 B.W1W2W3 C.W1W2=W3,解析:三种情况均是克服重力做功,有用功相同,由于斜面粗糙,沿斜面推时,存在额外功,另外两种情况额外功为零,机械做的功为动力的功,根据功的原理可知,选项D正确.,D,要点二,对功能关系的理解,1.功能关系框图2.功与能的区别 (1)能量是表征物体具有做功本领的物理量,是状态量. (2)功描述了力的作用效果在空间上的累积,反映了物体受
9、力并运动的效果,是过程量. 3.对功能关系的理解 (1)做功的过程就是能量转化的过程,能量转化的过程也就是做功的过程.如:,(2)做功与能量转化的数值相等,即做了多少功,就有多少能量发生了转化.因此,可以用做功的多少来量度能量转化的多少,反之,也可用能量转化的多少来计算做功的多少. (3)功与能并不等同,功只是反映了能量转化的多少,但不能认为物体对外做的功等于物体具有的能量.,【典例2】 质量约为0.5 kg的足球被脚踢出后,在水平地面上沿直线向前运动约50 m后停止.假定运动员踢球时脚对球的平均作用力为300 N,足球在地面运动过程中所受阻力恒为其重力的0.06倍,则运动员踢球时脚对足球做的
10、功为(g=10 m/s2)( ) A.0.5 J B.15 J C.250 J D.15 000 J,思路探究 (1)运动员踢球的作用力伴随足球向前移动了50 m 吗? 答案:不是,足球离脚后运动员对足球无作用力. (2)足球离脚后之所以向前运动是运动员做功的结果吗? 答案:是,运动员对足球做的功使足球获得了机械能,该机械能使足球克服阻力做功.,B,规律方法 应用功能关系分析问题的方法,(1)正确分析物体的运动状态,确定物体的不同形式能量之间的变化情况,判断是否有能量变化以及怎样变化. (2)分析物体的受力情况,确定哪些力做功,哪些力不做功,哪些力做正功以及哪些力做负功. (3)根据功能关系列
11、方程,结合已知条件求解某些力做的功或某种能量的变化.,(教师备用) 例2-1: 如图所示,同一物体分别沿斜面AB,CB从斜面顶端由静止下滑到底端.则: (1)物体克服摩擦阻力做的功WAB WCB(填“”“=”或“”). (2)在物体下滑的过程中能量是如何转化的?,解析:(1)设物体与斜面间动摩擦因数为,斜面长为L,斜面倾角为,则滑动摩擦力f=mgcos 克服摩擦力做的功Wf=fL=mgcos L=mgsBD sBD为斜面底端长,所以WAB=WCB. (2)物体沿斜面下滑过程中,重力势能减少,转化为物体的动能和物体与斜面间的内能. 答案:(1)= (2)见解析,针对训练2-1 (2016广东清远
12、检测)(多选)关于功和能,下列判断正确 的是( ) A.古代的钻木取火是通过摩擦力做功将其他形式的能转化为内能 B.举重运动员把重物举起来,体内的一部分化学能转化为重力势能 C.跳高运动员起跳时,通过体内肌肉做功,体内一部分化学能转化为人的 动能 D.人走路时,没有力做功所以没有能量转化,解析:做功的过程是能量转化的过程,人在走路时,其重心的高度不断变化,所以人要做功,同时有势能和动能的变化,故选项A,B,C正确,D错误.,ABC,测评学习效果演练当堂技法,1.(2016江西九江月考)关于功和能,下列说法正确的是( ) A.功就是能,功可以转化为能 B.做功越多,物体的能量就越大 C.能量转化
13、中做功越多,能量转化就越多 D.功和能的单位相同,它们的物理意义也相同,C,解析:功和能是两个不同的概念,功是过程量,能是状态量,故选项D错;做功的过程就是能量转化的过程,功是能量转化的量度,故选项A错;做功越多,表明能量转化的越多,并不表明物体的能量越大,故选项B错,C正确.,2.关于功与能,下列说法中正确的是( ) A.功是力做功,能量是物体具有的,所以二者没任何关系 B.功是矢量,能是标量 C.做功的过程一定对应某种能量发生了转化,但做功的多少与能量转化的多少不一定相等 D.利用功能关系可以求力做功的多少,解析:功是能量转化的量度,二者都是标量,做功的多少与能量转化的多少相等,选项A,B
14、,C均错,D正确.,D,3.用如图所示的滑轮组将重物匀速升高0.5 m,人对绳的拉力是600 N,已知物重1 000 N,求: (1)绳的自由端被拉下的长度; (2)拉力做的有用功; (3)拉力做的总功.,解析:(1)由于绳的总长不变,当重物上升0.5 m时,绳的自由端拉下的长度为1 m. (2)拉力做的有用功为W1=Gh=500 J. (3)拉力做的总功为W2=FL=6001 J=600 J. 答案:(1)1 m (2)500 J (3)600 J,4.人骑自行车在水平路面上匀速行驶,受摩擦阻力30 N,行驶20 m过程中,人对自行车做功2 000 J,试求此过程中所做的额外功是多少?,解析:根据题意,W动=2 000 J,W有用=fs=600 J 由功的原理W动=W有用+W额外知 W额外=1 400 J. 答案:1 400 J,谢谢观赏！,
