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1、第一節(jié) 追尋守恒量——能量 第二節(jié) 功,課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo):1.理解能量、勢能、動能、功的概念及其物理意義,理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度,知道不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化.2.知道正功、負(fù)功的概念,能利用功的一般公式進(jìn)行計(jì)算.3.理解總功的概念,會計(jì)算外力對物體所做的總功.重點(diǎn)難點(diǎn):對正、負(fù)功概念的理解及做功的計(jì)算.,,,,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第一節(jié) 第二節(jié),,課前自主學(xué)案,課
2、前自主學(xué)案,一、能量1.伽利略在斜面小球?qū)嶒?yàn)中,發(fā)現(xiàn)一個具有啟發(fā)性的事實(shí):無論斜面陡或緩,小球總會在斜面上的某點(diǎn)速度變?yōu)?,這點(diǎn)距斜面底端的豎直高度與它出發(fā)時的高度____.在物理學(xué)中,我們把這一事實(shí)說成是“某個量是____的”,并且把這個量叫做能量或能.,相同,守恒,2.勢能:相互作用的物體憑借其位置而具有的能量.3.動能:物體由于____而具有的能量.注意:在伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中,小球的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化,但二者的總量是保持
3、不變的.,運(yùn)動,二、功1.定義:如果物體在力的作用下____發(fā)生了變化,那么這個力一定對物體做了功.2.做功的因素:__和物體在________上發(fā)生的位移,是做功的兩個不可缺少的因素.3.功的計(jì)算(1)若力的方向與位移的方向一致,則W=__.(2)若力的方向與位移的方向夾角為α,則W=______.4.功的單位:國際單位制中,功的單位是____,簡稱__,符號是J.,能量,力,力的方向,Fl,Flcosα,焦耳,焦,三、正
4、功和負(fù)功1.設(shè)力F與位移l方向間的夾角為α,則由功的公式W=Flcosα可得下表:,不做功,正,克服,負(fù),2.合力的功功是標(biāo)量,當(dāng)物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時,這幾個力對物體所做的總功,等于各個力分別對物體所做功的______,也等于這幾個力的____對這個物體所做的功.,代數(shù)和,合力,核心要點(diǎn)突破,1.功的定義及其決定因素(1)功的基本概念:物體受到力的作用,并在力的方向上發(fā)生了位移,則此力就對物體做了功.,(2)功的
5、決定因素:做功具有兩個必不可少的決定因素:①做功的力;②物體在力的方向上的位移.力對物體是否做了功,只與這兩個因素有關(guān),并且功的大小等于力與物體在力的方向上的位移的乘積,而與其他因素,諸如物體運(yùn)動的快慢、運(yùn)動的性質(zhì)、接觸面是否光滑、物體質(zhì)量的大小等均無關(guān)系.,2.公式W=Flcosα的理解(1)F表示力的大小,l表示力的作用點(diǎn)相對于地面位移的大小,當(dāng)力的作用點(diǎn)的位移與物體的位移相同時,也常常說是物體相對于地面的位移大小,α表示力和位移
6、方向間的夾角.(2)公式可以表達(dá)為W=F·lcosα,表達(dá)的意義是功等于沿力F方向的位移與力的乘積;公式也可以表達(dá)為W=Fcosα·l,表達(dá)的物理意義是功等于位移與沿位移方向的力的乘積.,3.正功與負(fù)功及不做功的判定(1)根據(jù)力和位移方向間的夾角判定.(2)根據(jù)力和速度方向間的夾角判定.當(dāng)力的方向或速度方向變化時,可看力和速度的夾角大小,當(dāng)F、v夾角為銳角時,F(xiàn)為動力,做正功;F、v夾角為鈍角時,F(xiàn)為阻力,做負(fù)
7、功;F、v夾角為直角時,F(xiàn)既不是動力,也不是阻力,不做功.此法多用于曲線運(yùn)動中.,即時應(yīng)用(即時突破,小試牛刀)1.(2011年新余高一檢測)用水平恒力F作用于質(zhì)量為M的物體上使之在光滑的水平面上沿力的方向移動距離為l,恒力做功為W1;再用該恒力作用于質(zhì)量為m(m<M)的物體上,使之在粗糙的水平面上移動同樣的距離l,恒力做功為W2,則兩次恒力做功的關(guān)系是( ),A.W1>W2 B.W1<W2C.W1=
8、W2 D.無法判斷解析:選C.恒力做功是指力F所做的功,根據(jù)功的定義,力F所做的功只與力F的大小及物體在力F的方向上發(fā)生的位移大小的乘積有關(guān),不需考慮其他力的影響,因兩次的恒力相同,位移也相同,所以做功相同,故本題選C.,二、總功的計(jì)算計(jì)算幾個力的總功,通常有以下兩種不同的處理方法:1.雖然力、位移都是矢量,但功是標(biāo)量,所以幾個力的總功等于各個力所做功的代數(shù)和.若以W1、W2、W3
9、…Wn分別表示力F1、F2、F3…Fn所做的功(含正功與負(fù)功),則這些力所做的總功為W總=W1+W2+W3+…+Wn.,2.求出物體所受的合外力,根據(jù)公式W合=F合lcosα求合外力的功,則物體所受的外力做的總功為W總=W合=F合lcos α特別提醒:方法2僅適用于幾個力同時作用于物體的情況,因?yàn)橹挥挟?dāng)這幾個力同時作用于物體上時,才能求出它們的合力;方法1則不管幾個力同時作用,還是作用時間有先后均適用.,即時應(yīng)用(即時突破,小試牛刀)
10、2.如圖7-1-1所示,兩個互相垂直的力F1和F2作用在同一物體上,F(xiàn)1=4 N,F(xiàn)2=3 N.物體由靜止運(yùn)動1 m的距離,則物體所受合力及合力做的功正確的是( )圖7-1-1,A.7 N 7 J B.1 N 1 JC.5 N 5 J D.5 N 7 J,圖7-1-2,2.圖象法:變力的功W可用F-l圖線與l軸所包圍的面積表示.l軸上方的面積表示力對物體做正功的多少,l軸下方的
11、面積表示力對物體做負(fù)功的多少.3.微元法:當(dāng)力的大小不變,力的方向時刻與速度同向(或反向)時,把物體的運(yùn)動過程分為很多小段,這樣每一小段可以看成直線,先求力在每一小段上的功,再求和即可.,例如:如圖7-1-3所示,物體在大小不變、方向始終沿著圓周的切線方向的一個力F的作用下繞圓周運(yùn)動了一圈,又回到出發(fā)點(diǎn).已知圓周的半徑為R,求力F做的功時,,圖7-1-3,力F的方向在隨時變化,是一個變力,所以不能亂套用公式.而這時,我們把整個的圓周分
12、成很短的間隔Δs1、Δs2、Δs3…因?yàn)槊恳欢魏芏?,這樣在每一段上,我們可近似認(rèn)為F和位移Δs在同一直線上并且同向,故W=F(Δs1+Δs2+Δs3+…)=2πRF.因此功等于力F與物體實(shí)際路徑長度的乘積.即W=Fs.對于滑動摩擦力、空氣阻力,方向總是與v反向,故W=-Ff·s.,4.等效替換法:若某一變力的功和某一恒力的功相等,則可以用求得的恒力的功來作為變力的功.,即時應(yīng)用(即時突破,小試牛刀)3.在水平面上,有一
13、彎曲的槽道AB,槽道由半徑分別為R/2和R的兩個半圓構(gòu)成(圖7-1-4),現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)沿槽道拉至B點(diǎn),若拉力F的方向時刻均與小球運(yùn)動方向一致,則此過程中拉力所做的功為( ),圖7-1-4,1.摩擦力做功的特點(diǎn)(1)滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體不做功.圖7-1-5,①如圖7-1-5所示,物塊A從斜槽上滑下,最后停在固定的平板車B上.在物塊A與平板車B相對滑動的過程中,平板車B所受的滑動摩擦力不做功.②
14、手握瓶子使其水平運(yùn)動,此時瓶所受靜摩擦力與移動位移垂直,故靜摩擦力對瓶子不做功.(2)滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體做負(fù)功.①在圖7-1-5中,在物塊A與平板車B相對滑動的過程中,物塊A所受的滑動摩擦力對物塊A做負(fù)功.,②如圖7-1-6所示,在一與水平方向夾角為θ的傳送帶上,有一物體A隨傳送帶一起勻速向下運(yùn)動,在這里靜摩擦力對物體A做負(fù)功.圖7-1-6,(3)滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體做正功.①在圖7-1-5中,如果平板
15、車不固定,且地面光滑,在物塊A滑上平板車B的過程中,物塊A對平板車B的滑動摩擦力與平板車B運(yùn)動方向相同,在這里滑動摩擦力對平板車B做正功.②在圖7-1-6中,如果物體A隨傳送帶一起勻速向上運(yùn)動,物體A所受靜摩擦力與物體位移方向一致,靜摩擦力對物體A做正功.,特別提醒:(1)一對靜摩擦力的功一定是相等的,且一正一負(fù).(2)一對滑動摩擦力的功不相等,且負(fù)功大于正功.2.作用力、反作用力做功的特點(diǎn)(1)作用力與反作用力的特點(diǎn):大小相等
16、、方向相反,但作用在不同物體上.(2)作用力、反作用力作用下的物體運(yùn)動特點(diǎn):可能向相反方向運(yùn)動,也可能向同一方向運(yùn)動.也可能一個運(yùn)動,而另一個靜止,還可能兩物體都靜止.,(3)由W=Flcosα不難判斷,作用力的功與反作用力的功的特點(diǎn):沒有必然的關(guān)系,即不一定一正一負(fù),也不一定絕對值相等.,即時應(yīng)用(即時突破,小試牛刀)4.(2011年鄭州高一檢測)關(guān)于一對作用力和反作用力的功,下列說法中正確的是( )A.如果其中一個力做正功,
17、則另一個力必做負(fù)功B.一對作用力與反作用力做功可能都為零C.這兩個力一定同時都做正功或同時都做負(fù)功D.一對作用力與反作用力做功的代數(shù)和必為零,解析:選B.一對作用力與反作用力雖然大小相等,方向相反,但它們的位移關(guān)系不確定,故這對力做的功的關(guān)系也不確定.B正確,A、C、D錯誤.,課堂互動講練,(2011年惠安高一檢測)質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上,斜面沿水平方向向右勻速移動了距離s,如圖7-1-7所示,物體m相對斜面靜止.則
18、下列說法中不正確的是( )圖7-1-7,A.重力對物體m做正功 B.合力對物體m做功為零C.摩擦力對物體m做負(fù)功 D.支持力對物體m做正功【思路點(diǎn)撥】 判斷功的正負(fù)可以看力與位移方向的夾角情況.,【精講精析】 物體的受力及位移如圖7-1-8所示.支持力FN與位移x的夾角α90°,故摩擦力做負(fù)功,C正確.合力為零,合力不做功,B正確,故符合題意的選項(xiàng)為A.圖7-1-8,【答案】 A【方法總結(jié)】 力做正功還是
19、負(fù)功的判斷方法:(1)看力F與位移x的夾角αα90°,力做負(fù)功.(2)看力F與速度v的夾角αα90°,力做負(fù)功(3)看速率增大還是減小,若在力作用下速率增大,此力做正功,反之做負(fù)功.,變式訓(xùn)練1 如圖7-1-9所示,重物P放在粗糙的水平板OA上,當(dāng)水平板繞O端緩慢抬高,在重物P沒有滑動之前,下列說法中正確的是( )圖7-1-9,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
20、D.P受到的摩擦力做負(fù)功解析:選BC.摩擦力始終與P的速度垂直,不做功,支持力的方向始終與P速度同向,做正功.,如圖7-1-10所示,水平地面上的物體質(zhì)量為2 kg,在方向與水平面成37°角、大小為10 N的拉力F作用下移動2 m,已知物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.2.在這一過程中,物體受的各力做功多少?合力做功多少?(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),圖7-1-
21、10,【思路點(diǎn)撥】 物體受到的各力均為恒力,用公式W=F·lcosα求功即可.,【自主解答】 物體受重力、支持力、拉力、摩擦力四個力作用,受力分析如圖7-1-11所示,其中重力和支持力與運(yùn)動方向垂直,不做功,拉力做正功,摩擦力做負(fù)功.圖7-1-11,法一:拉力F對物體做的功為WF=F·l cos 37°=10×2×0.8 J=16 J摩擦力對物體做的功為WFf=Ffl cos 1
22、80°=-μ(mg-Fsin 37°)l=-0.2×(2×10-10×0.6)×2 J=-5.6 J重力和支持力做的功為WG=WFN=0合力做的功為W合=WG+WFN+WF+WFf=16 J-5.6 J=10.4 J,法二:物體所受到的合力為F合=F cos 37°-Ff=(10×0.8-2.8) N=5.2 N所以W合=F合·l=5.
23、2×2 J=10.4 J.【答案】 見自主解答【方法總結(jié)】 兩種求總功的方法要依據(jù)題目特點(diǎn)靈活運(yùn)用,可先求每個力做的功,再求其代數(shù)和,即為總功;也可先求幾個力的合力,再求合力所做的功.,變式訓(xùn)練2 一質(zhì)量為1 kg的物體被人用手勻速向上托高1 m,下列說法正確的是(g取10 m/s2)( )A.手對物體做功10 JB.合外力對物體做功為0C.物體克服重力做功10 JD.手對物體做正功,且大于10 J,解析:選AB
24、C.手對物體的作用力F=mg=10 N,故手對物體做的功W1=10×1 J=10 J,A對D錯.重力做功W2=-10×1 J=-10 J,C對.物體勻速上升,合力為零,故W合=0,B對.,(2011年西安八校高三模擬考試)某人利用如圖7-1-12所示的裝置,用100 N的恒力F作用于不計(jì)質(zhì)量的細(xì)繩的一端,將物體從水平面上的A點(diǎn)移到B點(diǎn).已知α1=30°,α2=37°,h=1.5 m,不計(jì)滑輪質(zhì)量及
25、繩與滑輪間的摩擦.求繩的拉力對物體所做的功.,圖7-1-12,【精講精析】 繩對物體的拉力雖然大小不變,但方向不斷變化,所以不能直接根據(jù)W=Flcosα求繩的拉力對物體做的功.由于不計(jì)繩與滑輪的質(zhì)量及摩擦,所以恒力F做的功和繩對物體的拉力做的功相等.本題可以通過求恒力F所做的功求出繩對物體的拉力所做的功.由于恒力F作用在繩的端點(diǎn),故需先求出繩的端點(diǎn)的位移l,再求恒力F的功.,【答案】 50 J【方法總結(jié)】 解決本題有兩個關(guān)鍵點(diǎn):(
26、1)把變力做的功轉(zhuǎn)化成恒力做功求解;(2)力F做功的位移等于左邊繩的變短的部分,而不等于物體的位移.,變式訓(xùn)練3 用鐵錘把小鐵釘釘入木板,設(shè)木板對釘子的阻力與釘進(jìn)木板的深度成正比.已知鐵錘第一次將釘子釘進(jìn)的深度為d,如果鐵錘第二次敲釘子時對釘子做的功與第一次相同,那么,第二次釘子進(jìn)入木板的深度是( ),如圖7-1-13所示,木塊原來靜止在光滑水平面上,子彈以一定的速度從左端打進(jìn)木塊,當(dāng)子彈與木塊速度恰好相等時,子彈的位移為l1、木塊
27、的位移為l2.設(shè)木塊與子彈間的摩擦力為Ff,則摩擦力對木塊所做的功為多少?摩擦力對子彈所做的功為多少?一對摩擦力做功的代數(shù)和是多少?,圖7-1-13,【精講精析】 子彈所受的摩擦力向左,與子彈運(yùn)動的方向相反,因此,摩擦力對子彈所做的功W1=-Ffl1;木塊所受的摩擦力向右,因此,摩擦力對木塊所做的功為W2=Ffl2;一對摩擦力做功的代數(shù)和為W=W1+W2=Ff(l2-l1).【答案】 -Ffl1 Ffl2 Ff(l2-l1),【方法總
28、結(jié)】 由牛頓第三定律可知,子彈與木塊間相互作用的滑動摩擦力大小相等、方向相反,但由于兩物體的位移不同,因此兩個力做功的代數(shù)和并不為零.,變式訓(xùn)練4 (2011年南海高一檢測)以一定的初速度豎直向上拋出一個質(zhì)量為m的小球,小球上升的最大高度為h,空氣阻力的大小為Ff,則從拋出到回到原出發(fā)點(diǎn)的過程中,下列說法正確的是( ),A.空氣阻力對小球做的功為零,重力對小球做的功也為零B.空氣阻力對小球做的功為零,重力對小球做的功為2mghC.
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